लाउडस्पीकर माप

एक औद्योगिक ध्वनि-विस्तारक यंत्र का आउटपुट पैटर्न छह आवृत्तियों पर लिए गए गोलाकार ध्रुवीय प्लॉट का उपयोग करके दिखाया गया है

लाउडस्पीकर माप प्रदर्शन के विभिन्न पहलुओं को मापकर लाउडस्पीकर में होने वाले व्यवहारिक परिवर्तन को निर्धारित करने का उचित अभ्यास है। यह माप विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसके कारण लाउडस्पीकर, ट्रांसड्यूसर होने के कारण, प्लेबैक या ध्वनि सुदृढ़ीकरण में उपयोग किए जाने वाले अन्य ऑडियो उपकरणों से जुड़े घटकों की तुलना में विरूपण का उच्च स्तर को प्रदर्शित करते हैं।

एनीकोइक माप

ध्वनिक रूप से पारदर्शी फर्श-ग्रिड के साथ एनेकोइक कक्ष में लाउडस्पीकर माप

लाउडस्पीकर का परीक्षण करने के तरीके के लिए ध्वनिक रूप से पारदर्शी फर्श-ग्रिड के साथ एनेकोइक कक्ष की आवश्यकता होती है। इस प्रकार मापने वाले माइक्रोफ़ोन के लिए सामान्यतः विनीत बूम प्रतिबिंबों से बचने के लिए इसे लगाया जाता है, और इस प्रकार उच्च-आवृत्ति वाले ड्राइवर के साथ अक्ष पर ड्राइव इकाइयों के सामने 1 मीटर की दूरी पर स्थित होता है। चूंकि इस प्रकार यह दोहराए जाने योग्य परिणाम उत्पन्न कर सकता है, अपितु ऐसा 'मुक्त-स्थान' किसी माप, किसी कमरे, विशेष रूप से छोटे कमरे में प्रदर्शन का प्रतिनिधि नहीं है। इसके कारण कम आवृत्ति वाले वैध परिणामों के लिए बहुत बड़े एनेकोइक कक्ष की आवश्यकता होती है, जिसमें सभी दिशाओं में बड़े अवशोषक वेजेज होते हैं। इस प्रकार अधिकांश एनेकोइक कक्ष 20 हर्ट्ज़ तक सटीक माप के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए हैं और अधिकांश 80 हर्ट्ज़ से नीचे मापने में सक्षम नहीं हैं।

चतुष्फलकीय कक्ष

दाएँ

किसी टेट्राहेड्रल कक्ष एनीकोइक कक्ष के लिए आवश्यक बड़े पदचिह्न के बिना चालक की कम आवृत्ति सीमा को मापने में सक्षम है। जिसके कारण लाउडस्पीकर ड्राइवरों के लिए यह कॉम्पैक्ट माप प्रणाली में आईईसी 60268-21:2018, आईईसी 60268-22:2020 और एईएस73आईडी-2019 में परिभाषित है।

अर्ध-स्थान माप

इसके लिए उचित विकल्प यह है कि स्पीकर को संवृत घास पर आकाश की ओर इंगित करते हुए उसकी पीठ पर रख दिया जाता हैं। इस प्रकार ग्राउंड रिफ्लेक्शन अभी भी हस्तक्षेप करेगा अपितु मध्य-सीमा में बहुत कम हो जाएगा क्योंकि अधिकांश स्पीकर दिशात्मक हैं, और केवल बहुत कम आवृत्तियों को पीछे की ओर प्रसारित करते हैं। इस प्रकार किसी स्पीकर के चारों ओर अवशोषक सामग्री लगाने से पीछे के विकिरण को अवशोषित करके मध्य-श्रेणी की तरंग कम हो जाएगी। जिसके कारण कम आवृत्तियों पर भी जमीन का प्रतिबिंब सदैव चरण में होता है, जिससे मापी गई प्रतिक्रिया में बास बढ़ जाएगा, अपितु सामान्यतः कमरे में ऐसा ही होता है, जहाँ इस प्रकार पीछे की दीवार और फर्श दोनों समान प्रभाव प्रदान करते हैं। इसलिए इस प्रकार के आधे-स्थान माप का उपयोग करना और सपाट आधे-स्थान प्रतिक्रिया का लक्ष्य रखना अच्छी स्थिति को दर्शाता है। जो इस प्रकार स्पीकर फ्लैट फ्री-स्पेस प्रतिक्रिया देने के लिए समान हैं, वे सदैव घर के अंदर बहुत भारी बास ध्वनि देंगे, यही कारण है कि मॉनिटर स्पीकर आधे-स्पेस, और क्वार्टर-स्पेस (कोने के उपयोग के लिए) सेटिंग्स को सम्मिलित करते हैं जो 400 हर्ट्ज तक क्षीणन लाते हैं।

इसके किसी छिद्र को खोदने और स्पीकर को जमीन में गाड़ने से आधे स्थान की अधिक सटीक माप की अनुमति मिलती है, जिससे लाउडस्पीकर को सीमा प्रभाव माइक्रोफोन (सभी प्रतिबिंब सटीक चरण में) के समान बनाया जाता है, अपितु किसी भी रियर पोर्ट को अनब्लॉक रहना चाहिए, और किसी भी रियर-माउंटेड एम्प्लीफायर को हवा को ठंडा करने की अनुमति दी जानी चाहिए। इस प्रकार उचित स्थान के किनारों से विवर्तन कम हो जाता है, जिससे दोहराने योग्य और सटीक, अपितु बहुत प्रतिनिधि नहीं, प्रतिक्रिया वक्र बनता है।

कमरे की माप

कम आवृत्तियों पर, अधिकांश कमरों में आवृत्तियों की श्रृंखला पर प्रतिध्वनि होती है जहां कमरे का आयाम आधे तरंग दैर्ध्य के गुणक से मेल खाता है। ध्वनि की गति लगभग 1,100 feet per second (340 m/s), तो कमरा 20 feet (6.1 m) लंबे समय तक 27.5 हर्ट्ज़ से ऊपर की ओर प्रतिध्वनि होगी। ये प्रतिध्वनित मोड स्थिर सिग्नल के ध्वनि स्तर में बड़े शिखर और गिरावट का कारण बनते हैं क्योंकि उस सिग्नल की आवृत्ति निम्न से उच्च तक भिन्न होती है।

इसके अतिरिक्त, प्रतिबिंब, प्रसार, अवशोषण, आदि सभी कथित ध्वनि को दृढ़ता से परिवर्तित कर देते हैं, चूंकि यह आवश्यक रूप से संगीत या भाषण के लिए सचेत रूप से ध्यान देने योग्य नहीं है, इस प्रकार किसी कमरे के मोड से ऊपर की आवृत्तियों पर यह निर्भर करता हैं। ये परिवर्तन प्रतिबिंबित करने, तथा इसे प्रसारित या अवशोषित करने वाली सतहों के लिए स्पीकर अभिविन्यास में परिवर्तन सहित और सुनने की स्थिति के संबंध में स्पीकर के स्थान पर निर्भर करते हैं। इसके कारण दुर्भाग्यपूर्ण स्थितियों में, इनमें से किसी की भी, या श्रोता की, थोड़ी सी भी हलचल, अधिक अन्तर उत्पन्न कर सकती है। एकीकृत कथित ध्वनि चरण में स्टीरियो (या एकाधिक चैनल) श्रवण एकीकरण जैसे जटिल प्रभाव सरलता से खोए जा सकते हैं।

इस बात की सीमित समझ है कि कान और मस्तिष्क इस प्रकार की धारणाओं को उत्पन्न करने के लिए ध्वनि को कैसे संसाधित करते हैं, और इसलिए कोई माप, या माप का संयोजन, उदाहरण के लिए, ध्वनि चरण प्रभाव की सफल धारणा को सुनिश्चित नहीं कर सकता है। इस प्रकार, ऐसी कोई सुनिश्चित प्रक्रिया नहीं है जो किसी भी श्रवण स्थान में स्पीकर के प्रदर्शन को अधिकतम कर सके (इस प्रकार सोनिक रूप से अप्रिय एनेकोइक कक्ष के अपवाद के साथ उचित हैं)। इस प्रकार कुछ पैरामीटर के लिए जैसे कि पुनर्संयोजन समय में किसी भी स्थिति में, वास्तव में केवल बड़ी मात्रा में लागू होता है, और समग्र कमरे की आवृत्ति प्रतिक्रिया को तत्वों को प्रतिबिंबित करने, फैलाने या अवशोषित करने के अलावा या घटाव द्वारा कुछ सीमा तक समायोजित किया जा सकता है, चूंकि यह उल्लेखनीय रूप से प्रभावी हो सकता है, इस कारण इस प्रकार के सही जोड़ या घटाव और प्लेसमेंट के साथ, यह कला और अनुभव का विषय बना हुआ है। इस प्रकार कुछ स्थितियों में, संशोधनों का ऐसा कोई संयोजन बहुत सफल नहीं पाया गया है।

माइक्रोफ़ोन स्थिति

यदि मापने वाले माइक्रोफ़ोन को लाउडस्पीकर के समीप और इष्टतम अक्ष से थोड़ा ऊपर या नीचे रखा जाता है, तो सभी मल्टी-ड्राइवर स्पीकर जब तक कि वे समाक्षीय स्पीकर न हों इसको सही तरह से मापने के लिए कठिन कर देते है क्योंकि समान आवृत्ति उत्पन्न करने वाले दो ड्राइवरों की अलग-अलग पथ लंबाई चरण की ओर ले जाती है, यह याद रखना उपयोगी है कि सामान्य नियम के अनुसार, 1 किलोहर्ट्ज़ की तरंग दैर्ध्य हवा में 1 ft (0.30 m) और केवल 10 kHz की तरंग दैर्ध्य 1-inch (25 mm) होती है, इस प्रकार प्रकाशित परिणाम अधिकांशतः माइक्रोफ़ोन की या दो सेंटीमीटर के भीतर की बहुत सटीक स्थिति के लिए ही मान्य होते हैं।

दो वक्ताओं के बीच वास्तविक सुनने की स्थिति में 2 या 3 मीटर पर किए गए माप से कुछ पता चल सकता है कि वास्तव में श्रवण कक्ष में क्या चल रहा है। यद्यपि परिणामी वक्र सामान्यतः (अन्य उपकरणों की तुलना में) भयावह प्रतीत होता है, इस प्रकार यह अवशोषक पैनलों के साथ प्रयोग के लिए आधार प्रदान करता है। इस प्रकार दोनों स्पीकरों को चलाने की अनुशंसा की जाती है, क्योंकि यह प्रतिनिधि शैली में कम आवृत्ति वाले कमरे के 'मोड' को उत्तेजित करता है। इसका अर्थ यह है कि यदि 'कंघी-फ़िल्टर' प्रभाव (उस बिंदु पर मापी गई कमरे की प्रतिक्रिया में वैकल्पिक चोटियाँ और गिरावट) से बचना है तो माइक्रोफ़ोन को दो स्पीकर से बिल्कुल समान दूरी पर स्थित होना चाहिए। इसके कारण 1 किलोहर्ट्ज़ टोन, फिर 3 किलोहर्ट्ज़ टोन, फिर 10 किलोहर्ट्ज़ टोन पर अधिकतम प्रतिक्रिया के लिए माइक को तरफ से दूसरी तरफ घुमाकर स्थिति निर्धारण सबसे अच्छा किया जाता है। जबकि सबसे अच्छे आधुनिक स्पीकर एनीकोइक परिस्थितियों में 40 हर्ट्ज से 20 किलोहर्ट्ज़ तक ±1 डीबी तक की आवृत्ति प्रतिक्रिया उत्पन्न कर सकते हैं, वास्तविक श्रवण कक्ष में 2 मीटर पर माप सामान्यतः अच्छा माना जाता है यदि इसका मान ±12 डीबी के भीतर रहता है।

नियरफ़ील्ड माप

कक्ष ध्वनिकी का निकट क्षेत्र माप पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है, इसलिए इस प्रकार ये तब उपयुक्त हो सकते हैं जब एनीकोइक कक्ष विश्लेषण नहीं किया जा सकता है। इसके कारण माप स्पीकर (या ध्वनि स्रोत, जैसे हॉर्न, वेंट) के समग्र व्यास की तुलना में स्पीकर से बहुत कम दूरी पर किया जाना चाहिए, जहां ध्वनि की आधी-तरंगदैर्ध्य स्पीकर के समग्र व्यास से छोटी होती है। इस प्रकार ये माप दिशात्मक जानकारी के बिना, प्रत्यक्ष स्पीकर दक्षता, या औसत संवेदनशीलता प्राप्त करते हैं। एकाधिक ध्वनि स्रोत स्पीकर सिस्टम के लिए, माप सभी ध्वनि स्रोतों (वूफर, बास-रिफ्लेक्स वेंट, मिडसीमा स्पीकर, ट्वीटर...) के लिए किया जाना चाहिए।

ये माप करना सामान्य है, जो लगभग किसी भी कमरे में की जा सकती है, इन बॉक्स माप की तुलना में अधिक समयबद्ध है, और आधे-अंतरिक्ष माप की भविष्यवाणी अपितु प्रत्यक्षता की जानकारी के बिना करता है।

आवृत्ति प्रतिक्रिया माप

आवृत्ति प्रतिक्रिया माप केवल तभी सार्थक होते हैं जब ग्राफ़ के रूप में दिखाया जाता है, या ±3 डीबी सीमा (या अन्य सीमा) के संदर्भ में निर्दिष्ट किया जाता है। इस प्रकार अधिकांशतः उद्धृत आंकड़ों की कमजोरी उपलब्ध अधिकतम ध्वनि दबाव स्तर को मुख्यतः कम आवृत्तियों पर बताने में विफलता को प्रकट करता है। इसलिए आवृत्ति प्रतिक्रिया के अतिरिक्त पावर बैंडविड्थ माप सबसे उपयोगी है, इस प्रकार यह श्रव्य आवृत्ति सीमा में दिए गए विरूपण आंकड़े के लिए अधिकतम एसपीएल का प्लॉट है।

विरूपण माप

लाउडस्पीकर पर विरूपण माप केवल माप माइक्रोफोन के विरूपण के समान हो सकती है, इस प्रकार निश्चित रूप से, परीक्षण किए गए स्तर पर यदि उच्च-स्तरीय विरूपण को मापना है तो माइक्रोफ़ोन का क्लिपिंग स्तर आदर्श रूप से 120 से 140 डीबी एसपीएल होना चाहिए। इस प्रकार विशिष्ट टॉप-एंड स्पीकर, जो विशिष्ट 100वाट शक्ति एम्पलीफायर द्वारा संचालित होता है, इस प्रकार 1 मीटर पर 105 डीबी एसपीएल से अधिक चरम स्तर का उत्पादन नहीं कर सकता है, जो इस प्रकार विशिष्ट श्रवण कक्ष में स्पीकर की जोड़ी से सुनने की स्थिति में लगभग 105 डीबी का अनुवाद करता है। इसके कारण यह वास्तविकता में यथार्थवादी पुनरुत्पादन प्राप्त करने के लिए इससे कहीं अधिक उच्च स्तर, आदर्श रूप से लगभग 130 डीबी एसपीएल में सक्षम स्पीकर की आवश्यकता होती है। इस प्रकार भले ही (धीमी प्रतिक्रिया और आरएमएस रीडिंग) ध्वनि स्तर मीटर पर मापा गया लाइव संगीत का स्तर 100 डीबी एसपीएल के क्षेत्र में हो सकता है, इस प्रकार पर्कशन पर कार्यक्रम स्तर की चोटियां इससे कहीं अधिक होंगी। अधिकांशतः स्पीकर 468-भारित 'विरूपण अवशेष' मापकर लगभग 3% विरूपण देते हैं जो निम्न स्तर पर थोड़ा कम हो जाता है। इस प्रकार विद्युत स्थैतिकी के अनुसार स्पीकर में कम हार्मोनिक विरूपण हो सकता है अपितु उच्च इंटरमॉड्यूलेशन विरूपण हो सकता है। इस कारण 3% विरूपण अवशेष 1 या 2% कुल हार्मोनिक विरूपण से मेल खाता है। इस प्रकार प्रोफेशनल मॉनिटर 1 मीटर पर लगभग 110 डीबी एसपीएल तक साधारण विरूपण बनाए रख सकते हैं, अपितु लगभग सभी घरेलू स्पीकर सिस्टम 100 डीबी एसपीएल से ऊपर बुरी तरह विकृत होते हैं।

रंग विश्लेषण

लाउडस्पीकर रंग-रोगन, स्पीकर के विभिन्न हिस्सों - शंकु, उसके चारों ओर, कैबिनेट, संलग्न स्थान - की सिग्नल बंद होने पर चलते रहने की प्रवृत्ति से पीड़ित होने के कारण ऑडियो उपकरण के अधिकांश अन्य सामानों से भिन्न होते हैं। इस प्रकार किसी अनुनाद के सभी प्रकार ऊर्जा का भंडारण करके इसका कारण बनते हैं, और उच्च क्यू कारक के साथ प्रतिध्वनि विशेष रूप से श्रव्य होती है। इस प्रकार हाल के वर्षों में स्पीकर को उत्तम बनाने के लिए जो कार्य किया गया है, जो कि रंग को कम करने के बारे में है, और फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म, या एफएफटी, मापने वाले उपकरण को स्पीकर से विलंबित आउटपुट को मापने और इसे समय बनाम आवृत्ति झरने के रूप में प्रदर्शित करने के लिए प्रस्तुत किया गया था। इस प्रकार प्लॉट या स्पेक्टोग्राम प्लॉट द्वारा प्रारंभ में, आवेग प्रतिक्रिया परीक्षण का उपयोग करके विश्लेषण किया गया था, अपितु इस प्रकार यदि उत्तेजना को स्पीकर की चरम क्षमता के भीतर रहना है तो यह 'स्पाइक' बहुत कम ऊर्जा सामग्री से ग्रस्त है। जिसके बाद के उपकरण अन्य उत्तेजनाओं जैसे अधिकतम लंबाई अनुक्रम प्रणाली विश्लेषक (एमएलएसएसए) पर सहसंबंध का उपयोग करते हैं। जिसके कारण इस प्रकार की उत्तेजना के संकेत के फलस्वरूप इसमें कई साइन वेव टोन का उपयोग करना और परिणामी आउटपुट का विश्लेषण करना, स्पेक्ट्रल संदूषण परीक्षण लाउडस्पीकर के 'स्व-शोर' विरूपण घटक का माप प्रदान करता है। इस प्रकार 'पिकेट ऐरो' सिग्नल को किसी भी आवृत्ति सीमा के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, और परिणाम ध्वनि गुणवत्ता सुनने के परीक्षणों के साथ असाधारण रूप से अच्छी तरह से मेल खाते हैं।

यह भी देखें

• ऑडियो शक्ति
• ऑडियो सिस्टम माप
• ऑडियो गुणवत्ता माप
• बैंडविड्थ विस्तार
• दिशात्मक ध्वनि
• आइसोबैरिक लाउडस्पीकर
• लाउडस्पीकर ध्वनिकी
• परवलयिक लाउडस्पीकर
• फलन स्तर
• स्पीकर ड्राइवर
• गोलाकार समन्वय प्रणाली
• स्टूडियो मॉनिटर

बाहरी संबंध

• MLSSA site
• Praxis loudspeaker measurement system
• CONEQ loudspeaker measurement and correction system
• TTC Tetrahedral Test Chambers
• Audio & Loudspeaker Technologies International (ALTI)