میکروفون های Beamforming

میکروفون های Beamforming

 Beamforming یا همان شکل دهی پرتو در اصل یک تکنیک پردازش سیگنال می باشد که برای انتقال یا دریافت سیگنال های جهت دار استفاده می شود. این امر با ترکیب عناصر در نوعی از چیدمان آنتن به گونه ای حاصل می شود که سیگنال ها در زوایای خاصی تداخل سازنده را تجربه می کنند. به منظور امکان پذیری گزینش فضایی، می توان شکل دهی پرتوها را در هر دو انتهای فرستنده و گیرنده انجام داد.

امکان استفاده از Beamforming هم برای امواج رادیویی و هم صوتی وجود دارد. این فناوری کاربردهای زیادی در زمینه های راداری، سونار، لرزه شناسی، ارتباطات بی سیم، نجوم رادیویی، آکوستیک و زیست شناسی دارد. به منظور تغییر جهت آرایه، یک پرتوساز فاز و دامنه نسبی سیگنال را در هر دو سمت کنترل می کند تا الگویی از تداخل سازنده و مخرب در جبهه موج ایجاد شود.

 به تازگی این تکنولوژی به دنیای لوازم صوتی و تصویری از جمله بلندگوها و میکروفون ها نیز راه پیدا کرده است. حال که با کلیت این فناوری آشنا شدید، در ادامه متن به طور دقیق تر به بررسی میکروفون های Beamforming خواهیم پرداخت.

Beamforming

همانطور که می دانید همه گیری کرونا تاثیر بسزایی در جنبه های مختلف زندگی مدرن بشر داشته است. بدون شک بزرگترین تاثیر آن نیز بر نحوه کار و آموزش بوده است. پس از همه گیری، تعداد کارمندانی که از راه دور کار می کردند، 6 تا 7 برابر شده است. و همانطور که می بینیم در مدت کوتاهی ویدئو کنفرانس، از یک سیستم پیشرفته که عمدتا در اتاق های مدیران سازمان ها یافت می شد، به یک قابلیت همگانی که امکان دسترسی به آن از طریق موبایل، تبلت و یا لپتاپ وجود دارد، تبدیل شد.

 پس جای تعجب نیست که افزایش استفاده از کنفرانس ویدئویی، باعث توجه بیشتر افراد به کیفیت صدا شده است. طبق بررسی ها اکثر کارمندان از هدفون یا میکروفون عادی برای تماس های کنفرانسی استفاده می کنند و بسیاری از آن ها از کیفیت صدا، تداخل نویز و انحراف، تاثیر منفی کیفیت صدا بر تمرکز، کاهش بهره وری و اثر بخشی کلی جلسات مجازی گله مندند.

پس در واقع می بینیم که نمی توان کیفیت صدا را نادیده گرفت. در زمینه مکالمه مجازی چه در حوزه کسب و کار و یا آموزش، صدا مهمتر از تصویر است. در جلسات مجازی، اگر کیفیت ویدئو کاهش پیدا کند، افراد می توانند با به اشتراک گذاری اسناد و تصاویر،گوش دادن را ادامه دهند، اما از دست دادن سیگنال صوتی، باعث توقف جلسه می شود. اکنون بیایید تا نگاهی دقیق تر به نحوه عملکرد میکروفون های مختلف مورد استفاده در جلسات بیاندازیم.

امروزه رایج ترین میکروفون های مخصوص اتاق کنفرانس، رومیزی بدون Beamforming ، سقفی بدون Beamforming و Beamforming هستند. یکی از متداول ترین میکروفون های رومیزی بدون شکل دهی پرتو، مدل های گردن غازی است. پایه یک میکروفون گردن غازی روی میز قرار گرفته و گردن میکروفون به سمت گوینده می باشد. از این میکروفون ها اغلب در تریبون ها یا فضاهای بزرگ، که هدف تقویت صدای سخنران است، استفاده می شود.

با این حال میکروفون های گردن غازی برای ارائه کنفرانس مناسب نیستند و باید روی هر میز میکروفون های جداگانه ای قرار گیرد، زیرا آن ها صدا را تنها در یک جهت ثبت می کنند. استفاده از میکروفون گردن غازی در کنفرانس مجازی می تواند باعث حواس پرتی بصری شود، زیرا باید برای تنظیم مداوم صدای خروجی، میکروفون را حرکت داد.

از نظر کارایی می توان گفت که این نوع از میکروفون به دلیل قیمت مقرون به صرفه و نیاز به تعداد بالای میکروفون در اتاق های کنفرانس حضوری، به شدت مورد استقبال قرار گرفته است. اما در اتاق های کنفرانس بزرگی که مجهز به نمایشگرهای عریض هستند و ارائه دهندگان باید برای ارائه محتوای خود مدام در راستای نمایشگر جابجا شوند، استفاده از میکروفون های گردن غازی حرکت را بسیار محدود می کند.

میکروفون های سقفی بدون Beamforming تقریبا فاقد تمامی معایب بصری و حرکتی میکروفون های گردن غازی هستند. این نوع از میکروفون های سقفی بر روی سقف و یا داخل سقف نصب می شوند و نیاز به عبور کابل هایی از روی میز و ایجاد سوراخ هایی به منظور عبور تجهیزات را از بین برده و زیبایی بصری میز کنفرانس را دو چندان می کنند.یکی از بهترین ها در این عرصه هدفون گیمینگ JBL Quantum 600 می باشد.

میکروفون های سقفی بالای خط دید کاربر نصب می شوند و دیگر مشکل مسدود شدن چهره به وسیله میکروفون وجود نخواهد داشت، به همین دلیل سازمان های زیادی به استفاده از این نوع میکروفون روی آورده اند.

در کنار مزایا، باید بگوییم که این نوع از میکروفون ها نیز بدون نقص نیستند. همانطور که مشخص است فاصله آن ها از منبع صدا زیاد است و در هر مکانی، برای اطمینان از ثبت کامل صدا از هر نقطه ای از اتاق، باید تعداد بالایی از این میکروفون ها را در سقف نصب کرد. همچنین صدای تولیدی از سایر وسایل موجود بر روی سقف مانند پروژکتور و دریچه های تهویه مطبوع نیز می توانند بر روی کیفیت صدا تاثیر بگذارند.

همانطور که می بینیم هر کدام از این میکروفون ها مزایا و معایب خاص خود را دارند. اما به تازگی فناوری میکروفون ها وارد دنیای جدیدی شده است که بیشتر مشکلات مدل های قبلی را برطرف می سازد. در ادامه به بررسی مزایا و معایب این مدل جدید خواهیم پرداخت.

میکروفون های Beamforming یا شکل دهی پرتو نوع جدیدی از فناوری ضبط صدا هستند که برای حل مشکلات بیان شده، از عملکردهای هوشمند بهره می برند و ضبط صدا را به طور خاص بر روی فردی که در حال صحبت است متمرکز کرده و به طور موثری صداهای محیطی را حذف می کند.

یک چیدمان میکروفون Beamforming ، مجموعه ای از میکروفون های تعبیه شده در مکان های از پیش تعیین شده را با یک الکوریتم پردازش سیگنال دیجیتال ترکیب کرده تا امکان ضبط صدا در جهت های خاص فراهم شود. ترکیب چندین میکروفون و پردازش پیشرفته، مجموعه ای از میکروفون های Beamforming را قادر می سازد تا نویز محیط را کاهش داده و از هر مکانی از اتاق، صدایی خالص و شفاف را منتقل کند.

الگوی پیکاپ یک پرتو معین در مجموعه چیدمان میکروفون های Beamforming باریکتر از الگوی پیکاپ میکروفون های کاردیوئیدی جهت دار سنتی است. این امر مجموعه ای از میکروفون های Beamforming را قادر می سازد تا نسبت سیگنال به نویز بالاتری نسبت به میکروفون های معمولی داشته باشد. در نتیجه یک سیستم صدابرداری مجهز به Beamforming با طراحی خوب، صدا را به طور یکنواخت و با کیفیت بالا به گوش شنوندگان می رساند.

از نظر زیبایی شناسی و به دلیل روش استنتاج صدا، می توان میکروفون های Beamforming را بر روی سقف نیز نصب کرد. در این شرایط نیز شاهد عملکرد خوبی خواهیم بود. حتی نصب را می توان به گونه ای انجام داد که میکروفون کاملا با دیگر المان های سقف ترکیب شده و به هیچ وجه قابل مشاهده نباشد. تمام این ویژگی ها میکروفون های Beamforming را به مناسب ترین انتخاب برای استفاده در کنفرانس های مجازی و دیگر محیط های کنفرانسی تبدیل کرده است.

سوالات متداول

آیا میکروفون های Beamforming ، محدوده پیکاپ را افزایش می دهند؟

بله. اما با افزایش برد، راندمان شکل دهی پرتو کاهش می یابد. و این موضوع به این دلیل است که نسبت سیگنال به ریورب پایین آمده و Beamforming بهره وری پایین تری خواهد داشت.

آیا در چیدمان میکروفون ها، تعداد آن ها نیز مهم است؟

بله. فاصله بین میکروفون های مجاور باید کمتر از یک فاصله معین باشد تا از ابهام و درهم ریختگی صدا جلوگیری شود. دوما هرچه تعداد میکروفون ها بیشتر باشد، میانگین صوتی بهتری حاصل می شود و نویزها کاهش می یاید.

آیا هرچه چیدمان وسیع تر باشد، Beamforming بهتر خواهد بود؟

کاملا! عرض (یا دیافراگم) چیدمان و تعداد میکروفون های موجود در آن، عوامل بسیار مهمی در عملکرد بالقوه در راستای انتقال صدا هستند.

آیا میکروفون های Beamtracking و Beamforming با یکدیگر تفاوت دارند؟

میکروفون های Beamforming آرایه هایی از اجزای میکروفون هستند که می توانند از طریق DSP کنترل و شکل داده شوند. و این اجازه می دهد تا پرتوها مناطق خاصی از فضا را هدف بگیرند. اگرچه میکروفون های شکل دهنده پرتو پیشرفت قابل توجهی را در این زمینه ایجاد کرده اند، اما این واقعیت که پرتوها تعیین می کنند که افراد باید در محدوده خاصی قرار داشته باشند، انکار ناپذیر است.

اما میکروفون های Beamtracking به طور قابل توجهی با میکروفون های  Beamforming تفاوت دارند. می توان با استفاده از یک میکروفون ردیابی پرتو، بدون هیچ تنظیم خاصی یک فضای وسیع را پوشش داد. زیرا این نوع از میکروفون ها منبع سیگنال را شناسایی کرده و روی آن قفل می شود. حتی اگر فرد در حال حرکت هم باشد، این عملکرد به کار خود ادامه می دهد. برخی از میکروفون های Beamtracking به طور هوشمند مکالمات ایجاد شده در محیط را با یکدیگر ترکیب کرده و صدایی طبیعی تر را به دوردست مخابره می کنند.