تكبير الصوت

التقنية الرئيسية لتكبير الصوت هي تكوين الشعاع أو التصفية المكانية.يمكنه تغيير اتجاه التسجيل الصوتي (أي أنه يستشعر اتجاه مصدر الصوت) ويضبطه حسب الحاجة.في هذه الحالة، الاتجاه الأمثل هو النمط القلبي الفائق (في الصورة أدناه)، الذي يعزز الصوت القادم من الأمام (أي الاتجاه الذي تواجهه الكاميرا مباشرة)، بينما يخفف الصوت القادم من اتجاهات أخرى (ضوضاء الخلفية).).

أساس هذه التقنية هو أنه من الضروري إعداد ميكروفون متعدد الاتجاهات قدر الإمكان: كلما زاد عدد الميكروفونات وكلما ابتعدت، كلما أمكن تسجيل المزيد من الصوت.عندما يكون الهاتف مزودًا بميكروفونين، يتم وضعهما عادةً في الأعلى والأسفل لزيادة المسافة بين بعضهما البعض؛وستكون الإشارات التي تلتقطها الميكروفونات في أفضل مزيج لتكوين اتجاه قلبي فائق.

الصورة على اليسار هي تسجيل صوتي نموذجي؛يحتوي التكبير الصوتي الموجود في الصورة على اليمين على اتجاه قلبي فائق، وهو أكثر حساسية للمصدر المستهدف ويقلل من ضوضاء الخلفية.

يتم الحصول على نتيجة هذه الاتجاهية العالية باستخدام جهاز استقبال غير اتجاهي من خلال ضبط مكاسب مختلفة لكل مجموعة من الميكروفونات الفردية في مواقع مختلفة على الهاتف، ثم جمع مراحل المسامير لتعزيز الصوت المطلوب وتدمير الموجة الجانبية لتقليلها التدخل خارج المحور.

على الأقل، من الناحية النظرية.في الواقع، فإن تشكيل الشعاع في الهواتف الذكية له مشاكله الخاصة.فمن ناحية، لا يمكن للهواتف المحمولة استخدام تقنية الميكروفون المكثف الموجودة في استوديوهات التسجيل الكبيرة، ولكن يجب أن تستخدم محولات الطاقة الكهربائية - ميكروفونات MEMS (الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة) المصغرة التي تتطلب طاقة قليلة جدًا لتعمل.علاوة على ذلك، من أجل تحسين الوضوح والتحكم في التأثيرات الطيفية والزمنية المميزة التي تحدث مع التصفية المكانية (مثل التشويه، وفقدان الصوت الجهير، والصوت العام مع تداخل الطور الشديد/الأنف)، يجب على الشركات المصنعة للهواتف الذكية ألا تفكر بعناية في وضع الميكروفون فحسب، بل أيضًا ، يجب أن تعتمد على مجموعتها الفريدة من ميزات الصوت، مثل المعادلات، واكتشاف الصوت، وبوابات الضوضاء (والتي يمكن أن تسبب بحد ذاتها تشويشًا مسموعًا).

لذلك من المنطقي أن كل مصنع لديه طريقة فريدة خاصة به في تشكيل الشعاع بالإضافة إلى التكنولوجيا الخاصة.ومع ذلك، فإن كل من تقنيات تشكيل الشعاع المختلفة لها نقاط قوتها، بدءًا من إزالة صدى الكلام وحتى تقليل الضوضاء.ومع ذلك، يمكن لخوارزميات تكوين الشعاع أن تعمل بسهولة على تضخيم ضوضاء الرياح في الصوت المسجل، ولا يستطيع الجميع أو يرغبون في استخدام حاجب أمامي إضافي لحماية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة.ولماذا لا تقوم الميكروفونات الموجودة في الهواتف الذكية بالمزيد من المعالجة؟ونظرًا لأن ذلك يؤثر على استجابة التردد وحساسية الميكروفون، تميل الشركات المصنعة إلى الاعتماد على البرامج لتقليل الضوضاء وضجيج الرياح.

بالإضافة إلى ذلك، من المستحيل محاكاة ضجيج الرياح الحقيقي في بيئة صوتية طبيعية تحت ظروف مخبرية، وحتى الآن لا يوجد حل تقني جيد للتعامل معها.ونتيجة لذلك، يجب على الشركات المصنعة تطوير تقنيات رقمية فريدة لحماية الرياح (والتي يمكن تطبيقها بغض النظر عن قيود التصميم الصناعي للمنتج) بناءً على تقييم الصوت المسجل.تقوم تقنية OZO Audio Zoom من نوكيا بتسجيل الصوت بمساعدة تقنية مقاومة الرياح.

مثل إلغاء الضوضاء والعديد من التقنيات الشائعة الأخرى، تم تطوير تكوين الشعاع في الأصل لأغراض عسكرية.تم استخدام مصفوفات الإرسال المرحلية كهوائيات رادار خلال الحرب العالمية الثانية، وهي تُستخدم اليوم في كل شيء بدءًا من التصوير الطبي وحتى الاحتفالات الموسيقية.أما بالنسبة لمصفوفات الميكروفون المرحلية، فقد تم اختراعها في السبعينيات من قبل جون بيلينجسلي (لا، ليس الممثل الذي لعب دور الدكتور فولاش في ستار تريك: إنتربرايز) وروجر كينز.على الرغم من أن أداء هذه التقنية في الهواتف الذكية لم يتحسن بشكل ملحوظ خلال العقد الماضي، إلا أن بعض الهواتف أصبحت كبيرة الحجم، وبعضها يحتوي على مجموعات متعددة من الميكروفونات، وبعضها يحتوي على شرائح أكثر قوة.يتمتع الهاتف المحمول نفسه بمستوى أعلى، مما يجعل تقنية تكبير الصوت أكثر فعالية في التطبيقات الصوتية المختلفة.

في ورقة N. van Wijngaarden و EH Wouters بعنوان "تعزيز الصوت عن طريق تشكيل الشعاع باستخدام الهواتف الذكية" تنص على ما يلي: "يتبادر إلى الذهن أن دول المراقبة (أو الشركات) قد تستخدم تقنيات محددة في تشكيل الشعاع للتجسس على جميع السكان. ولكن إلى حد المراقبة الجماعية ما مدى التأثير الذي يمكن أن يحدثه نظام تشكيل الشعاع في الهاتف الذكي؟[…] من الناحية النظرية، إذا أصبحت التكنولوجيا أكثر نضجًا، فقد تصبح سلاحًا في ترسانة دولة المراقبة، لكن هذا لا يزال بعيدًا.لا تزال تقنية تكوين الشعاع المحددة على الهواتف الذكية منطقة مجهولة نسبيًا، كما أن الافتقار إلى تقنية كتم الصوت وخيارات المزامنة غير الواضحة يقلل من إمكانية الاستماع السري.