[] Mic

[http://static.freepik.com/]

قد يبدو للبعض أن تقنيات نقل الصوت والصورة معقدة جداً وبنيت بعد أبحاث مريخيه لتصل إلى ما نحن عليه اليوم، ومع الاتفاق بأن أبحاث مكوكية جرت قبل الحصول على الناتج الحالي لعمليات نقلب الصوت والصورة إلا أن كل ما بجري في صندوق التلفاز المغلق أو داخل ذلك الجهاز الذي يصدر أصوات حقيقية هو دراسة عميقة لعلم التكوين البشري، حيث أن قدرات الإنسان العجيبة في استقبال الصوت والصورة كان لها الفضل في تصميم هذه الأجهزة التي باتت اليوم عصب الحياة والاقتصاد.

لنبتعد عن الموضوع الأكثر تعقيداً قليلاً ألا وهو البث التلفزي وعرض الصورة ولنتحدث بإسهام عن نقل الصوت وأجهزة بث الأصوات، اليوم ربما ترى معلومات قديمة بالنسبة إليك، ولكن صدقني سوف ترى العدد الكافي من المعلومات التي ربما تفتح ذهنك لأمور جديدة تكون أنت الرائد فيها في عالم الصوتيات ونقل وسماع الأصوات.

كيف نسمع الأصوات؟

للوصول لحقيقة طريقة سماع الأصوات لا بد أن نعرف أولاً ما هي الأصوات، ومن بدون مقدمات وتعقيدات يمكن تمثيل الأصوات بالموجات التي تنتقل في حيز ما لتصل إلى آذاننا، تلك الموجات تتشكل عبر جزيئات الهواء، فعند إصدار صوت ما يحمل هذا الصوت قوة معينة بشكل معين تعمل على اهتزاز جزيئات الهواء بشكل معين ويستمر هذا الاهتزاز حتى يصل للهواء المحيط بطبلة الأذن، ما إن يصل إليها حتى تهتز وترتطم بطريقة معينة بطبله الأذن وبالمشاركة مع عدة نواقع سمعية داخل الأذن نسمع الصوت هذا كان بشكل مبسط وإن أردت الحصول على معلومات أكثر يمكن الاستعانة بمحركات البحث عبر التنقيب عن ك"كيف نسمع الأصوات" و"كيف تنتقل الأصوات".

خصائص الصوت …

للصوت والذي مثلناه باهتزاز جزيئات الهواء عدة خصائص سوف تتحول إلى صوت مسموع في أذن الإنسان أو الكائن الحي، أولاً شكل الموجة وهو الشكل الذي سوف تكونه حركة الجزئيات المهتزة، إن اهتزاز الجزئيات يكون بشكل يناسب الصوت الظاهر وأي اختلاف بسيط في هذا الشكل يؤدي لسماع صوت آخر كلياً.

التردد، حيث أن هذا الشكل الذي تحركته الجزئيات بعد اهتزازاها بفعل القوة التي نتجت من تحدث شخص أو صدور صوت ما يتكرر باستمرار أي يعيد نفسه في فترة زمنية واحدة لا يمكن أن تتغير ولو جزء من الثانية، تسمى هذه العملية التردد أو تردد الصوت، فإذا كانت الجزئيات تعيد الشكل التي تحركت فيه مرة واحدة كل ثانية فإن التردد هو 1 هيرتز، طبعاً تغير التردد يؤثر على قدرة الأذن على السمع فأذن الإنسان يمكنها التقاط الأصوات بتردد من 20 هيرتز وحتى 20 ألف هيرتز.

حسناً لقد تكلمنا عن أهم خاصيتين للصوت والتي سوف تفيدنا في التطرق لموضوع كيف يتم نقل الصوت كهربائية وكيف تقوم الأجهزة الإلكترونية والكهربائية ببثه، ما علاقتها بأذن الإنسان وكيف يمكن لنا أن نخزن أصواتنا ونسجلها؟

http://www.youtube.com/watch?v=qgdqp-oPb1Q

طبلة الأذن…

إن طبلة الأذن تمثل المستقبل الأول لجزئيات الصوت حيث تقول بالتحرك حسب شكل حركة جزئيات الصوت وترتبط بالعظمات الثلاثة التي تعمل على نقل الصوت للدماغ، وفكرة طبلة الصوت هي نفسها فكرة السماعة الإلكترونية، حيث إن أهم مكون للسماعة هي الغشاء الذي يشبه الطبلة، فعند وصول موجة إلكترونية إليها يتحرك الغشاء وبالتالي يحرك جزئيات الصوت المحيطة به بشكل معين، هذا الشكل ينتقل ليصل أذن الإنسان مشكلاً الصوت الذي يسمعه الإنسان، وفي حالة السماعات الكبيرة أو مكبرات الصوت ربما تلاحظ حركة الغشاء هذا بشكل واضح وبالتالي فإن حركة الجزئيات تكون أقوى مما يسبب سماع الصوت بشكل أكبر.

[] Speaker

explainthatstuff.com

ولكن ما الذي يعمل على اهتزاز هذا الغشاء؟ ما هي الموجات الكهربائية التي تصل إليه؟

قبل أن نخوض بهذا الموضوع، لنتكلم عن كيف يعمل الميكروفون أو مسجل الصوت…

إن أي قضيب نحاس عن اقتراب مغناطيس منه يتكون فيه تيار، نسبة شدة التيار المتكونة تتناسب طردياً مع قرب المغناطيس من القضيب النحاسي، وإن وجود لفة صغيرة من سلك نحاسي قرب مغناطيس يعمل على نشوء تيار في الجزء القريب من المغناطيس بشدة أعلى من الجزء الأبعد عن المغناطيس، وهنا أتت الفكرة لتصنيع الميكروفون، فمادام الصوت هو تحرك الجزئيات الهوائية بشكل معين فإن التقاط هذا الشكل المعين والقدرة على تخزينه بشكل ما يعني حفظنا للصوت، وهذا ما حدث حيث أنه لو وضعها غشاء  في أسفل الغشاء هناك مغناطيس وحول المغناطيس هناك لفات من سلك نحاسي، فإن عند إصدار صوت فإن جزئيات الهواء سوف تتحرك وعندما تصل إلى ذلك الغشاء فإنه سوف يتحرك مسبباً حركة المغناطيس الملتصق به، حركة الغشاء ستكون ملائمة لحركة جزئيات الهواء، وبالتالي حركة المغناطيس أيضاًَ والذي سوف يقترب ويبتعد عن الملفات النحاسية ولما اقترب وابتعد تكّون تيار تختلف شدته حسب بعده، هذا التيار يمكننا أن نتصوره على أنه الشكل الكهربائي لحركة الجزئيات الهوائية، صم باستخدام تقنيات التخزين الكهربائية يمكننا حفظ هذا التيار بكل خصائص من تردد وقيمة.

[] Mics

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/

لنعود للسماعات ومكبرات الصوت…

التيار الذي تم تخزينه بطريقة ما الآن يمكننا أن نعيد بثه عن طريقة تكرار العملية عكسياً، فبدلاً من اهتزاز الغشاء بسبب جزيئات الصوت فإنه وبنفس المكونات أي بغشاء مع مغناطيس مع ملفات نحاسية يمكننا أن نحرك الغشاء، حيث أن المغناطيس ينجذب لأي سلك نحاسي يمر فيه تيار كهربائي، إذاً لو أعدنا تمرير التيار الكهربائي بالملفات النحاسية ومع وجود المغناطيس في الأعلى ملتصق بالغشاء فإن المغناطيس سوف ينجذب تحو التيار وبما أن التيار مختلف على أطراف اللفات النحاسية فإن حركة المغناطيس سوف تكون دائماً نحو الجهة التي تملك تيار أقوى، هذه الحركة سوف تسبب حركة للغشاء تسمى اهتزاز وهي تسبب بدورها اهتزاز لجزئيات الهواء المحيطة مسببة بذلك نشوء الصوت مرة أخرى وسماعه عن طريق الإنسان.

هنا نكون قد أنهينا الشرح حول فكرة عمل الأجهزة السمعية، يمكنكم البحث أكثر باستخدام محركات البحث للوصول لنتائج أكثر تفصيلاً إن كنتم مهتمين أكثر بالأمر.

المصادر والمراجع:

http://www.mediacollege.com/audio/microphones/how-microphones-work.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Microphone

http://electronics.howstuffworks.com/speaker.htm