كيف حالك عزيزي القارئ أتمنى أن تكون بخير سوف نتكلم اليوم عن السماعات و كيفية انتقال الصوت عبرها.
نستخدم ألسماعات في حياتنا بشكل يومي، و موجودة في كل شيء حولنا تقريبا.
التلفاز و الكمبيوتر و الموبايل و العاب الاطفال. في الميترو و السيارات و الطائرات....إلخ
نستخدم ألسماعات في حياتنا بشكل يومي، و موجودة في كل شيء حولنا تقريبا.
التلفاز و الكمبيوتر و الموبايل و العاب الاطفال. في الميترو و السيارات و الطائرات....إلخ
 |
| كيف تعمل السماعات |
يكاد أن لا يخلو منها كل جيب أو حقيبة أثناء العمل و أثناء المشي و أثناء القراءة تحتاج لعزل نفسك عن ضجيج العالم الذي حولك.
تقوم بإخراج اداتك السحرية و تضعها في أذنيك لتدخل في عالمك الخاص بعيد عن الضوضاء المحيطة بك.
كيف تعمل سماعات الأذن
ولكن هل تساءلت يوما كيف ينتقل الصوت عبر تلك الأسلاك، و كيف تستقبل صوتك و ترسله إلى مسافات شاسعة بثواني معدودة
كيف تترجم البيانات المخزنة في ذاكرة هاتفك إلى موسيقى ساحرة تأخذك إلى عالمك الخيالي.
كيف تترجم البيانات المخزنة في ذاكرة هاتفك إلى موسيقى ساحرة تأخذك إلى عالمك الخيالي.
هذا ما سنقوم بشرحه في مقالتنا اليوم عن السماعات.
كيف يحدث الصوت
يحتاج الصوت إلى وسط مادي لينتقل به فالصوت لا ينتقل في الفراغ بل يحتاج إلى جزيئات ليستطيع التنقل من خلالها وصولا إلى أذن السامع. يخرج الهواء من جوفنا مصطدما بحبالنا الصوتية مسببا ذبذبات على شكل موجة صوتية معينة تخرج من الفم،
نقوم بحركات معينة في اللسان والشفاه فيتم تقطيع الصوت لينتج لنا الكلام الذي نسمعه و نفهمه.
عملية الكلام تشبه إلى حد كبير عملية العزف على الناي فمن خلال النفخ في الناي يخرج الصوت،
و عند وضع اصابعنا بطريقة معينة على فتحات الناي تخرج لنا تلك الموسيقى الساحرة.
اهتزاز الحبال الصوتية يسبب اهتزاز الجزيئات في الهواء المحيط بالحبال فتهتز بنفس تردد وشكل الموجة.
 |
| الموجات الصوتية |
عندما تهتز جزيئات الهواء تتسبب بإهتزاز الجزيئات التي بجانبها و التي بجانبها وصولا إلى اذن السامع،
تصطدم الجزيئات المهتزة بطبلة الأذن الرقيقة فتجعلها تهتز بنفس شكل الموجة.
تقوم الأعصاب المتصلة بطبلة الأذن بترجمة هذه الإهتزازات إلى صوت في دماغنا فنسمع الاصوات.
تقوم الأعصاب المتصلة بطبلة الأذن بترجمة هذه الإهتزازات إلى صوت في دماغنا فنسمع الاصوات.
كيف يتم تسجيل الصوت و الأحتفاظ به لسماعه لاحقًا
تخيل أنك كل ما أردت سماع أغنية احتجت للذهاب إلى المغني لسماع تلك الأغنية.
أو أنك كل ما أردت سماع مقطوعة موسيقية اضطررت إلى جمع الفرقة كاملة ليعزفوا لك تلك المقطوعة.
لن نستطيع سماع سمفونيات بيتهوفن أو موزارات ولن نعلم أي شيء سوى الحكايات عن ذلك الفن العريق.
فمن حسن الحظ أنه في عام 1877 تم اختراع الغرامافون أو ما يطلق عليه باللغة العربية (الحاكي) على يد العالم توماس ايديسون.
يتكون ذلك الجهاز الساحر من بوق يشبه الكأس مثبت في قعره غشاء مرن قابل للإهتزاز و خلف ذلك الغشاء مثبت إبرة ،
تلامس الإبرة سطح اسطوانة معدنية مغلفة بمادة القصدير الطري القابل للخدش ، تدور الأسطوانة حول محورها و تتحرك أفقيًا.
عندما يتم التكلم في البوق تسبب الموجات الصوتية إهتزاز الغشاء المرن في قعر الكأس بنفس شكل الموجة مما يسبب إهتزاز الإبرة ،
عندما تهتز الإبرة تقوم بحفر نقوش على سطح الأسطوانة، و عندما تقوم بعكس العملية و تضع الأسطوانة و تثبت رأس الإبرة
في بداية النقش و تشغل الاسطوانة تقوم بالدوران و التحرك بشكل افقي فتجعل النقوش المحفورة الإبرة تهتز فيهتز الغشاء
مسببا نفس الموجات الصوتية التي اهتز بها في السابق فنسمع الصوت الذي تكلمنا به في البوق سابقًا.
كيف يتم تحويل الصوت إلى اشارات كهربائية
رأينا في الفقرة السابقة كيف تم تحويل الصوت إلى حركة ميكانيكية و تسجيلها بالنقش على اسطوانة معدنية في الجرامافون
لكننا لم نكتفي فقط بتسجيل الصوت، نريد ارساله بعيدا عبر الاف الأميال، نريد للعالم بأسره أن يكون صغيرًا مثل غرفة
فقمنا بإختراع المايكروفون و السبيكر.
يتكون المايكروفون من ملف نحاسي موصول بغشاء حساس مرن و يتوسط الملف مغناطيس،
ويتكون السبيكر من نفس المكونات ولكن بحجم أكبر.
تصطدم الموجات الصوتية في غشاء المايك فيقوم بالإهتزاز و يهتز معه الملف النحاسي بنفس شكل الموجة الصوتية
و كما نعلم أن حركة الملف النحاسي حول المغناطيس يولد إشارات كهربائية فتتحول الموجات الصوتية إلى اشارات كهربائية
تنتقل الإشارات عبر الأسلاك إلى دارة تضخيم الصوت و من ثم إلى السبيكر.
تدخل الإشارات الكهربائية إلى ملف السبيكر فتولد تحريض مغناطيسي يتنافر و يتجاذب مع المغناطيس في السبيكر
فيهتز الملف لأن المغناطيس ثابت و يهتز الغشاء الموصول باللملف فيولد موجات صوتية،
كالموجات التي اصطدمت في غشاء المايكروفون فتنتقل الموجات عبر الهواء إلى اذن السامع.
كيف يتم تضخيم الصوت في المضخمات
تعتمد مضخمات الصوت على الترانزستورات في تضخيم الإشارات الكهربائية القادمة من المايك.
تخيل أن هنالك صنبور ماء صغير تحركه بإصبعيك يتحكم في أنبوب ماء ضخم قطره 1 متر،
وتستطيع بحركة بسيطة أن تحدد كمية الماء المتدفق عبر الأنبوب تدفق قوي - خفيف - معدوم.
مبدأ عمل الترانزستورات شبيه بمبدأ عمل الصنبور يتم التحكم بالقاعدة عن طريق اشارة كهربائية بسيطة.
يتم تمرير تيار مستمر إشارته قوية عبر الترانزستور إلى السبيكر، و يتم توصيل الإشارة الصوتية القادمة من المايك
على قاعدة الترانزستور فتقوم الإشارات الكهربائية بخفض و رفع التيار المستمر ليصبح شكله كشكل الموجة الصوتية
البسيطة التي ادخلناها من المايك على القاعدة.
 |
| تضخيم الصوت |
تحويل الإشارات الكهربائية إلى رقمية لتخزينها على الذاكرة
لكي نستطيع تخزين الموجات الصوتية على ذاكرة التخزين يجب تحويل الموجات الصوتية إلى اشارة رقمية أولا.يتم تحويل الإشارة الكهربائية ( التناظرية ) إلى اشارة رقمية ( اصفار و واحدات ) لكي يفهمها الكمبيوتر أو الهاتف،
تقسم الموجة الصوتية إلى عينات صغيرة و تمثل احداثيات منحنياتها بأرقام عشرية ثم يتم تحويلها إلى ارقام ثنائية ( 001101 )
يتم تحويل الأصفار و الواحدات إلى شحنات صغيرة تخزن في ذاكرة فلاش فالرقم (1) يعبر عن وجود الشحنة و الرقم (0)
عدم وجود الشحنة و هكذا نكون قد حفظنا الأصوات التي نريدها و قمنا بتخزينهها لسنين طويلة
كيف ينتقل الصوت عبر الهاتف
لنتذكر ما تعلمناه سابقا بخطوات مبسطة و مختصرة بداية من انشاء الصوت وصولاً إلى تخزينه في الهواتف الذكية و سماعه
- انتقال الصوت من مصدره عبر جزيئات الهواء إلى المايكروفون.
- تحول الصوت إلى اشارات كهربائية و انتقاله عبر الأسلاك.
- تحويل الصوت من اشارات تناظرية إلى رقمية.
- إرسال الإشارة الرقمية إلى الذاكرة لتخزينها.
- استخراج البيانات الرقمية من الذاكرة.
- تحويل البيانات الرقمية إلى إشارات كهربائية.
- انتقال الإشارات الكهربائية إلى مضخم الصوت.
- تضخيم الإشارة عن طريق الترانزستورات.
- انتقال الإشارات الكهربائية عبر الأسلاك للسماعة.
- دخول الإشارات إلى ملف السماعة مسببا اهتزازها.
- تحول الإشارات إلى موجات صوتية بسبب الإهتزاز.
- انتقال الصوت عبر الهواء مصطدمًا بغشاء الأذن.
- تحويل إهتزازت الغشاء إلى إشارات يفهمها الدماغ.
ختام رحلتنا في عالم الصوت
في ختام هذه المقالة فتحنا نافذة على عالم غني بالتكنولوجيا وهو عالم انتقال الصوت و السماعات وكيفية عملها.لقد خضنا في رحلة مُثيرة بدءا من تحويل الصوت إلى إشارات كهربائية مرورا بتضخيمها وإرسالها عبر الأسلاك
وصولا إلى تحويلها مرة أخرى إلى موجات صوتية تُطرب آذاننا.
وتعلمنا أنّه على الرغم من بساطة شكلها إلا أن السماعات تخفي وراءها تقنية معقدةً تثري تجاربنا السمعية وتضفي عليها سحرا خاصا.
وإذ ندرك أهميةَ هذه التكنولوجيا في حياتنا اليومية نأمل أن تساهمَ هذه المقالة في نشرِ المعرفة حولَ كيفية عملِ السماعات وتحسين فهمنا لهذه التكنولوجيا المذهلة وتُلهم الأجيال القادمةَ لابتكارِ تقنيات جديدة تُثري حياتنا وتحسّن جودتها.
وتعلمنا أنّه على الرغم من بساطة شكلها إلا أن السماعات تخفي وراءها تقنية معقدةً تثري تجاربنا السمعية وتضفي عليها سحرا خاصا.
وإذ ندرك أهميةَ هذه التكنولوجيا في حياتنا اليومية نأمل أن تساهمَ هذه المقالة في نشرِ المعرفة حولَ كيفية عملِ السماعات وتحسين فهمنا لهذه التكنولوجيا المذهلة وتُلهم الأجيال القادمةَ لابتكارِ تقنيات جديدة تُثري حياتنا وتحسّن جودتها.
