في تصميم أنظمة الصوت وتقييم الاستماع الذاتي،, استجابة التردد و نطاق التردد يُعدّ كلٌّ من معاملي السعة والتردد من المعايير الأساسية التي تُحدّد قدرة النظام على إعادة إنتاج الصوت. ويُحدّد هذان المعاملان معًا سلوك السعة والتردد لأجهزة الصوت، مما يؤثر بشكل مباشر على دقة الصوت وتوازنه النغمي ومدى ملاءمته لمختلف التطبيقات. تشرح هذه المقالة مبادئهما الصوتية، بدءًا من تعريفهما وقياسهما وصولًا إلى تأثيرهما الإدراكي وتطبيقاتهما العملية، كما تُناقش علاقتهما بالنطاق الديناميكي.

Ⅰ. استجابة التردد: التوصيف الموضوعي لسلوك السعة والتردد

1. التعريف والقياس

يصف استجابة التردد التغير في مستوى ضغط الصوت الناتج كدالة للتردد في ظل ظروف الحالة المستقرة، ويتم تمثيلها عادةً على النحو التالي: منحنى السعة والتردد. في المواصفات، يُعبّر عنها عادةً بـ "20 هرتز - 20 كيلوهرتز ±3 ديسيبل"، ما يعني أن مستوى الإخراج يبقى ضمن نطاق ±3 ديسيبل من قيمة مرجعية عبر هذا النطاق. ويشير استجابة التردد الأكثر استواءً إلى دقة أعلى في إعادة إنتاج الصوت.

2. التأثير الإدراكي حسب نطاق التردد

• التوهين عالي التردد (2 كيلو هرتز - 20 كيلو هرتز): فقدان التفاصيل التوافقية والشفافية، مما ينتج عنه صوت "باهت" أو "مكتوم".
• نقص التردد المنخفض (20 هرتز - 250 هرتز): انخفاض التأثير والإحساس الجسدي، مما يجعل الصوت الديناميكي ضعيفًا أو غير متماسك.
• انخفاض التردد المتوسط (200 هرتز - 2 كيلو هرتز)تفقد الأصوات والآلات الموسيقية امتلاءها وقوتها، فتبدو رقيقة وتفتقر إلى النسيج الصوتي.

3. منحنيات الاستجابة الشائعة وخصائصها الصوتية

ملاحظة: منحدر التدحرج
يشير معدل انخفاض مستوى الصوت (مثلاً، 12 ديسيبل/أوكتاف) إلى مدى سرعة انخفاض مستوى الصوت خارج نطاق الترددات المسموح بها. تحافظ المنحدرات اللطيفة على تماسك الطور وتفاصيل الصوت، بينما قد تتسبب المنحدرات الحادة (أكثر من 24 ديسيبل/أوكتاف) في تشوه الطور وإعاقة تحديد موقع الصوت.

ثانيًا: نطاق التردد: الطيف القابل للتكرار

تستطيع الأذن البشرية نظرياً إدراك نطاق ترددي يتراوح بين 20 هرتز و20 كيلوهرتز، مع أن البالغين غالباً ما يسمعون حتى 15 كيلوهرتز فقط. لذا، ينبغي أن يغطي نظام الصوت عالي الجودة نطاقاً واسعاً لإعادة إنتاج محتوى البرامج المتنوعة بدقة.

ثالثًا: إرشادات الضبط الخاصة بالتطبيق

1. نظام تضخيم الصوت للمؤتمرات

• نطاق المفاتيح200 هرتز - 10 كيلو هرتز
• هدف: زيادة وضوح الكلام إلى أقصى حد، وتقليل الضوضاء منخفضة التردد.

2. البث التلفزيوني للملعب

توازن كامل النطاق:

• يعمل صوت الجهير (60 – 250 هرتز) على تحسين أجواء الحشود.
• تضمن الترددات المتوسطة والعالية (200 هرتز - 10 كيلو هرتز) وضوح الإعلانات وأصوات الصفير.

3. مهرجان موسيقي في الهواء الطلق

• متطلبات الصوت الجهير: >110 ديسيبل SPL في نطاق 20 - 250 هرتز لدعم الموسيقى الإلكترونية.
• دقة متوسطة إلى عالية: إعادة إنتاج دقيقة للجيتارات المشوهة والنطق الصوتي حتى 20 كيلو هرتز.

رابعًا: التفاعل بين استجابة التردد، والمدى، والمدى الديناميكي

1. تنسيق الاستجابة وعرض النطاق الترددي

لا يضمن نطاق التردد الواسع وحده جودة الصوت. فزيادة ملحوظة في الترددات المنخفضة (مثلاً، +6 ديسيبل) قد تُشوش صوت الطبول وتُضعف وضوحه. وتوصي معايير مثل THX بتخصيص مضخم صوت فرعي للترددات الأقل من 80 هرتز، مع استخدام مكبرات الصوت الرئيسية للترددات من 80 هرتز إلى 20 كيلوهرتز لتحقيق أفضل توافق طوري ووضوح.

2. دور النطاق الديناميكي

النطاق الديناميكي (DR) هو النسبة بين الحد الأقصى للإخراج غير المشوه ومستوى الضوضاء: DR = 20log10(Pmax/Pnoise) (الوحدة: ديسيبل)

• قرص صوتي مضغوط: ~96 ديسيبل DR، قادر على عرض الهمسات وذروات الأوركسترا دون أي تنازلات.
• القياس الإدراكي: على غرار التصوير بتقنية HDR، حيث تحافظ على التفاصيل في المقاطع الهادئة والصاخبة على حد سواء.

خامساً: اختبارات الاستماع الموصى بها

• تمديد وتحكم في مستوى الصوت الجهير: طبلة الأخت بواسطة تشو تشيكين (اختبارات العمق والوضوح من 20 إلى 40 هرتز).
• دقة عالية التردد والهواء: فندق كاليفورنيا (نسخة حية) (تكشف عن تفاصيل محيطة أعلى من 12 كيلو هرتز).

يشكل استجابة التردد ونطاق التردد الأساس المادي لأداء نظام الصوت، حيث يؤثران بشكل مباشر على الواقعية والتأثير العاطفي. في تصميم النظام وضبطه، ينبغي تقييم هذه المعايير من خلال القياس الموضوعي والاستماع الذاتي، بما يتناسب مع المحتوى والبيئة، لتحقيق توازن متناغم بين الدقة التقنية والتجربة السمعية.