एक पब्लिक एड्रेस सिस्टम किस प्रकार कार्य करता है।(How does a Public Address System Works):
पब्लिक एड्रेस सिस्टम का अर्थ है एक ऐसा सिस्टम जिससे Public (अर्थात् बहुत सारे लोगों को address (सम्बोधित) किया जा सके। स्टेज कार्यक्रमों में, Railway stations पर, जलसों इत्यादि में आपने पब्लिक एड्रैस सिस्टम्स अवश्य देखे होंगे। ध्वनि के मूल स्त्रोत को माइक्रोफोन द्वारा वैद्युत सिगनल में परिवर्तित किया जाता है। एक माइक्रोफोन एक प्रकार से ध्वनि सिगनल की वैद्युत image तैयार करता है जिसकी आवृत्ति, harmonic contents (हारमोनिक अंश) मूल साउन्ड के समान होती है तथा size वास्तविक साउन्ड के समान तीव्रता change करता है (आनुपातिक)। अब यह तैद्युत सिगनल एक प्रवर्धक को दिया जाता है जो कि इसको प्रवर्षित करता है तथा वैद्युत सिगनल की पॉवर इतनी कर देता है जिससे वह लाउडस्पीकर को ड्राइव कर सके। इसके बाद इस वैद्युत सिगनल को लाउडस्पीकर की voice coil को apply किया जाता है तथा इसमें मूल सिगनल के समान variations (परिवर्तन) उत्पन्न होते हैं। यह voice coil लाउडस्पीकर के cone को drive करती है जिससे वायु में उत्पन्न कम्पन मूल साउन्ड को पुनरोत्पादित कर देते हैं।
माइक्रोफोन
(Microphone in hindi):
"माइक्रोफोन एक ट्रांसड्यूसर होता है जो कि ध्वनि दाब परिवर्तनों को समान आवृत्ति व कला की वैद्युत तरंगों में कनवर्ट कर देता है। इन वैद्युत तरंगों का आयाम ध्वनि दाब परिवर्तनों के समानुपाती होता है ।"
"माइक्रोफोन एक वैद्युत-ध्वनि ट्रांसड्यूसर (electro-acoustic transducer) है जो कि ध्वनि ऊर्जा को समानुपाती वैद्युत ऊर्जा में कनवर्ट करता है।"
"ध्वनि सूचना वायु दाब के पैटर्न में exist करती है, इस सूचना को वैद्युत धारा (या वोल्टेज) के पैटर्न में कनवर्ट करने वाली युक्ति माइक्रोफोन कहलाती है।"
माइक्रोफोन की मुख्य स्पेसीफिकेशन्स
(Main Specifications of a Microphone in hindi):
किसी माइक्रोफोन को use करते समय उसकी मुख्य विशिष्टताओ का ज्ञान होना आवश्यक हैं। सामान्यतः, माइक्रोफोन का प्रयोग जगह-जगह पर भांति-भाँति के कायों हेतु किया जाता है, अतः, किस अनुप्रयोग के लिये, कौन सा माइक्रोफोन बेहतर रहेगा, इसका निर्णय आप तभी लेसकते है जब आपको प्रत्येक प्रकार के माइक्रोफोन की मुख्य विशिष्टताओं की जानकारी होगी। किसी माइक्रोफोन की क्वालिटी निम्न अभिलक्षणों द्वारा वर्णित की जा सकती है-
- संवेदनशीलता या सुग्राह्यता (Sensitivity )
- सिगनल तथा न्वाइस का अनुपात (Signal to Noise Ratio or SNR)
- आवृत्ति अनुक्रिया (Frequency Response)
- विरूपण (Distortion)
- दैशिकता (Directivity)
- आउटपुट प्रतिबाधा (Output Impedance)
सैन्सिटिविटी (Sensitivity) माइक्रोफोन की सैन्सिटिविटी (sensitivity या सुग्राह्यता) एक विशेष ध्वनि दाब (acoustic pressure) पर उसकी आउटपुट द्वारा ज्ञात की जाती है।
"माइक्रोफोन की सुग्राह्यता उसकी millivolts में (या dB below 1V में) प्राप्त आउटपुट होती है जबकि साउन्ड प्रैशर । माइक्रोबार (या 0.1 Pascal) हो तथा आवृत्ति 1 kHz हो।"
सिगनल तथा न्वाइस का अनुपात
(Signal to Noise Ratio or SNR)
माइक्रोफोन के अंदर परिपथ के प्रतिरोध, ट्रांसफॉरमर इत्यादि के कारण कुछ Noise अपने आप उत्पन्न होती है जिसे self noise कहते हैं। इस noise को ध्वनि दाय स्तर (sound pressure level or SPL) के पदों में व्यक्त किया जाता है, जो कि noise output के समान output उत्पन्न करेगा।
अधिकतर निर्माता noise स्तर के बजाय SNR specify करते हैं जोकि 1 µ bar SPL पर उत्पन्न आउटपुट तथा बिना sound के उत्पन्न आउटपुट का अनुपात होता है जो कि dB में व्यक्त किया जाता है, अर्थात्
SNR=20 log / Output with SPL of 1 microbar / Output in the absence of sound
Frequency Response-
माइक्रोफोन की output same input (SPL) की स्थिति में भी विभिन्न आवृत्तियों पर समान नहीं रहती। Vibrating system का mass (द्रव्यमान) तथा compliance (अनुकार्यता) क्रमशः वैद्युत प्रेकत्व तथा धारिता के तुल्य होते हैं। Mass (द्रव्यमान) के कारण उच्च आवृत्तियों पर क्षीणन होता है (X = 2n/L) तथा compliance (अनुकार्यता) के कारण निम्न आवृत्तियों पर क्षीणन होता 2nC इसके साथ-साथ moveable parts (चल-भाग) के कारण माइक्रोफोन को एक natural अनुनाद आवृत्ति होती है तथा इस आवृत्ति पर सिगनल boost (बढ़ना) हो जाता है अर्थात् आउटपुट असामान्य रूप से बहुत अधिक हो जाती है जो कि अवांछित है। High boost के कारण public address systems (PA systems) में loudspeaker से माइक्रोफोन को फीडबैक की समस्या भी उत्पन्न हो जाती हैं। अतः, माइक्रोफोन की यह natural resonant frequency यदि audio frequency range के भीतर होगी, तो उस आवृत्ति (व उसके आसपास की आवृत्तियों) पर response flat नहीं होगा, अतः माइक्रोफोन डिज़ाइन करते समय कोशिश यही की जाती है कि natural resonant आवृत्ति audio range से बाहर हो।
अतः, संक्षेप में, माइक्रोफोन का आउटपुट एक निर्धारित आवृत्ति रेंज में ही flat (समतल) रहता है तथा उस रेंज के बाहर असमतल (irregular) हो जाता है।
Microphone की आवृत्ति अनुक्रिया का तात्पर्य उस bandwidth से है, जिसके अंदर microphone का output 1 kHz वाले आउटपुट के ± 1 dB range में सीमित रहता है। हालांकि ध्वनि तरंगों की पूर्ण ऑडियो रेंज 16 Hz से 20 kHz होती है, किन्तु यदि कोई माइक्रोफोन 40 Hz से 15 kHz की आवृत्ति रेंज में ± 1 dB का flat response (समतल अर्थात् एकसार अनुक्रिया) प्रदान कर पाने में सक्षम होता है, तो भी उसे high fidelity audio systems के लिये एक अच्छे माइक्रोफोन के रूप में स्वीकार किया जा सकता है। सामान्य प्रोग्राम्स के लिये 80 Hz से 8 kHz की bandwidth भी उपयुक्त मानी जा सकती है।
विरूपण (Distortion in hindi)-
विरूपण का अर्थ है कि आउटपुट इनपुट के समानुपाती प्राप्त नहीं हो रही है। माइक्रोफोन की आउटपुट में विभिन्न कारणों से विरूपण हो सकते हैं जैसे-
(i) आवृत्ति विरूपण (Frequency Distortion) जैसा कि अभी बताया गया था कि विभिन्न आवृत्तियों पर माइक्रोफोन की अनुक्रिया (response या output) एकसार (flat) नहीं होती है। System के mass के कारण उच्च आवृत्तियों पर तथा compliance के कारण निचली आवृत्तियों पर आउटपुट में गिरावट आ जाती है। इस प्रकार की असमान आवृत्ति अनुक्रिया (uneven frequency response) के कारण होने वाला विरूपण frequency distortion कहलाता है।
अरेखीय विरूपण
(Non-Linear Distortion in hindi)
अरेखीय डिस्टॉरशन के कारण ऑडियो सिगनल का आयाम विरूपित हो जाता है जिससे आउटपुट में वह harmonics उत्पन्न हो जाते हैं, जोकि इनपुट ध्वनि सिगनल नहीं होते। Harmonics का तात्पर्य मूल आवृत्ति के गुणक आवृत्ति घटकों से है, अर्थात् यदि मूल आवृत्ति 600 Hz हैं तो 1200 Hz, 1800 Hz, 2400 Hz इत्यादि इसके हारमोनिक्स कहलाते हैं। आउटपुट पर नये हारमोनिक्स का असामान्य रूप से उत्पन्न हो जाना ऑडियो सिगनल के amplitude को distort कर देता है, तथा इसी को non- linear distortion कहा जाता है। अच्छे microphone में ऐसे distortion 5% से कम होने चाहिये जबकि Hi-Fi system में यह 1% से अधिक नहीं होने चाहिये।
कला विरूपण
(Phase Distortion)
किसी compex sound wave (अर्थात् ऐसी sound wave जिसमें कई आवृत्ति घटक हैं) के विभिन्न घटकों के मध्य कला संबंध (phase relation) का (एक दूसरे के सापेक्ष) असामान्य रूप से change हो जाना phase distortion कहलाता है। अतः, यदि किसी complex wave के विभिन्न घटकों में कला परिवर्तन समान न होकर भिन्न-भिन्न हो तो उसके मध्य कला-संबंध change हो जाता है। यह स्थिति तब उत्पन होती है जब अनेक माइक्रोफोन किसी ध्वनि स्रोत से सिगनल को रिसीव करते हैं, जिससे ध्वनि
स्त्रोत से सापेक्ष पथ-अंतर (relative path difference) उत्पन्न हो जाता है।
दैशिकता
(Directivity)
यह जरूरी नहीं कि microphone की response (या sensitivity) सभी दिशाओं से आने वाले sound के लिये एक समान हो। यह प्रभाव directivity कहलाता है जिसके कारण microphone की response भिन्न दिशाओं से आने वाले sounds के लिये भिन्न होती है। एक uni-directional microphone एक ही direction से sound को pick up कर सकता है (अर्थात् शेष दिशाओ से आने वाले sounds को अस्वीकार कर देता है। एक bi-directional microphone दो विपरीत दिशाओं से आने वाले sound को पिक-अप कर सकता है।)
एक omnidirectional microphone वह होता है जो सभी दिशाओं से आने वाली ध्वनि तरगों के प्रति समान रूप से sensitive हो, अर्थात् sound किसी भी दिशा से आये, microphone की आउटपुट Same रहे, उस पर कोई फर्क न पड़े। सभी pressure microphones (इनके विषय में अभी आप आगे पढ़ेंगे) omnidirectional होते हैं। किन्तु दूसरे माइक्रोफोन सभी दिशाओं से आने वाली ध्वनि तरंगों के प्रति समान रूप से सुग्राही (sensitive) नहीं होते हैं अर्थात् यदि आप माइक्रोफोन के सामने से बोलेंगे या फिर एक साइड से बोलेंगे तो दोनों स्थितियों में आउटपुट समान नहीं होगी। अतः, माइक्रोफोन की directivity से यह पता चलता है कि वह अलग-अलग दिशाओं से आने वाली ध्वनि के प्रति कितना कितना sensitive है।
"माइक्रोफोन की डायरैक्टिविटी को पोलर डायग्राम के रूप में व्यक्त किया जाता है। दिशा के अनुसार माइक्रोफोन की सुग्राह्यता का पैटर्न, सामान्यतः जिसको पोलर डायग्राम के रूप में व्यक्त किया जाता है, जहाँ किसी भी दिशा में त्रिज्या (radius) की लम्बाई उस दिशा में माइक्रोफोन की response को डेसीबल्स में व्यक्त करती है।
गणितीय रूप में, डायरेक्टिविटी को निम्नतः व्यक्त किया जाता है-
D=Actual output when microphone is placed in the direction of maximum output / Output in that direction obtained by keeping an omnidirectional microphone
अर्थात् microphone को उसकी अधिकतम आउटपुट वाली दिशा में रखने पर प्राप्त आउटपुट तथा एक omnidirectional microphone को उसी दिशा में रखने पर प्राप्त आउटपुट (जबकि दोनों conditions में sound intensity समान हो) के अनुपात को directivity कहा जाता है।"
Polar diagram में half power points के मध्य कोण के रूप में भी directivity को व्यक्त किया जाता है
एक अच्छे माइक्रोफोन के गुण (Characteristics of a Good Microphone) एक अच्छे माइक्रोफोन में निम्न गुण होने चाहिये-
(1) उच्च सुग्राह्यता (High Sensitivity)
(ii) उच्च SNR (High Signal to Noise Ratio)
(iii) अधिकांश ऑडियो आवृत्ति रेंज में एकसार आवृत्ति अनुक्रिया (Flat frequency response for most of the audible frequency range)
(iv) न्यूनतम विरूपण (Minimum distortion)
(v) सही आउटपुट प्रतिबाधा जो कि लाइन इम्पीडैस से मैच हो सके (Correct output impedance (with or without transformer) to match with the line impedance)
(vi) अनुप्रयोग के अनुसार डायरैक्टिविटी पैटर्न (Proper directivity pattern so as to meet the requirement of the application)
माइक्रोफोन्स का वर्गीकरण
(Classification of Microphones in hindi):
माइक्रोफोन्स दो प्रकार के होते हैं- दाब या आयाम माइक्रोफोन्स (pressure or amplitude microphones) तथा प्रैशर प्रैडियैन्ट या नियत गति माइक्रोफोन (pressure gradient or constant velocity microphones)!
प्रैशर माइक्रोफोन
(Pressure microphones in hindi)
इस प्रकार के माइक्रोफोन्स ध्वनि तरंगो से दाब में होने वाले परिवर्तन के सिद्धान्त पर कार्य करते हैं। अतः उत्पन्न वैद्युत सिगनल moving element (diaphragm) के amplitude (अतः displacement) के समानुपाती होता है। Dynamic or moving coil microphone, carbon microphone, crystal microphone तथा capacitor microphone इस श्रेणी में आते हैं।
नियत वैलोसिटी माइक्रोफोन
(Constant velocity or Pressure gradient microphones)
इस प्रकार के माइक्रोफोन्स में आउटपुट moving element की velocity के समानुपाती होता है। Ribbon microphone, lavaliere microphone इस श्रेणी में आते हैं।
