طراحی و کاربرد آمپلی فایر تحت شبکه

آشنایی با آمپلی فایر

در این مطلب قرار است تا به کلیاتی از آمپلی فایر تحت شبکه بپردازیم. اما در قدم نخست لازم است تا با مفهوم کلی سیستم آمپلی فایر نیز آشنا شوید. آمپلی فایر بخش تقویت سیگنال‌های صوتی در سیستم‌های بلندگویی است. سیگنال‌های صوتی از میکروفن و یا دیگر تجهیزات خیلی ضعیف هستند و نمی‌توان به شکل خام از آنها در ورودی بلندگو‌ها استفاده کرد. برای پخش واضح و بلند صدا از بلندگو‌ها به یک مرحله تقویت سیگنال صدا نیاز داریم که از انواع آمپلی فایر برای این منظور استفاده می‌شود. آمپلی فایر‌ها در اصل واسطه‌هایی برای تقویت سیگنال‌های صوتی هستند که به روش اهمی و یا ولتی تولید می‌شوند.

• آمپلی فایر‌های اهمی:

این آمپلی فایر‌ها مستقیم به بلندگو‌ها متصل می‌شوند و کیفیت صدای خوبی دارند. اما با طولانی شدن فاصله آمپلی فایر از محل بلندگو افزایش مقاومت کابل مقدار کیفیت سیگنال آنالوگی صدا کاهش پیدا می‌کند. از طرفی طولانی شدن کابل باعث ایجاد امپدانس شده که در کاهش توان صدای ورودی اسپیکر تاثیر منفی دارد. بنابراین آمپلی فایر‌های اهمی معمولاً در طراحی سیستم‌های صوتی کوچک استفاده می‌شوند.

• آمپلی فایرهای ولتی:

در این آمپلی فایر‌ها از تغییرات ولتاژ برای جابجایی سیگنال صدا استفاده می‌شود. در آمپلی فایرهای اهمی با استفاده از تکنیک جریان بالا و ولتاژ پایین و تغییرات جریان، سیگنال صوتی تولید می‌شد که کاملاً وابسته به مقاومت کابل با افت گاها شدید توان روبرو بودند. اما برای طراحی مدل‌های ولتی از تکنیک ولتاژ بالا و متغیر که تاثیر ناچیزی از طول کابل دارد، استفاده می‌کنند. سیگنال صوتی تحت ولتاژ بالا برای پرهیز از افت توان و کاهش جریان به بلندگو‌ها ارسال می‌شود و در محل بلندگو از سیستم‌های کاهش ولتاژ برای بازیابی صوت ارسالی استفاده می‌کنند.
آنچه مسلم است در هر دو تیپ آمپلی فایر‌های کلاسیک با سیگنال‌های صوتی آنالوگ سر و کار داریم که مقدار آنها کاملاً تحت تاثیر شرایط سیستم تغییر می‌کند. افزایش طول کابل، تغییر در سطح مقطع کابل، افزایش تعداد اسپیکرها (بلندگو‌ها) باعث افت توان سیگنال خواهد شد. لذا همیشه با احتمال کاهش کیفیت صدا سر و کار داریم. برای حل این مشکل و تولید سیگنال صدا مستقل از عوامل محیطی ایده سیستم صوتی تحت شبکه را ابداع کرده‌اند که آمپلی فایر تحت شبکه مهمترین بخش فنی در طراحی اجزای آن است.

تعریف آمپلی فایر تحت شبکه

آمپلی فایر تحت شبکه برای تقویت سیگنال‌های دیجیتالی صدا طراحی شده است و تنها در تکمیل سیستم صوتی تحت شبکه کارایی دارد. همچنین وظیفه دارد تا سیگنال ضعیف صدا را تقویت کند. اما برای کارکرد خود نیاز به استفاده از سیگنال‌های آنالوگی ندارد. بلکه اطلاعات خود را به شکل دیجیتال و از طریق یک بسته دیتای صوتی تهیه می‌کند. این آمپلی فایر‌ها را گاها با عناوین دیگری مانند آمپلی فایر IP، آمپلی فایر SIP و یا آمپلی فایر VOIP نیز می‌شناسند.
آمپلی فایر تحت شبکه یک حد فاصل میان اطلاعات دیجیتالی و بلندگو‌های آنالوگی است. خروجی این آمپلی فایر‌ها همچنان آنالوگی است که برای اتصال به بلندگو‌های آنالوگی کارایی دارد. اما در سمت ورودی و برای اطمینان از انتقال مناسب صوت از قابلیت داده دیجیتال استفاده می‌کنند. از آنجا که داده دیتای ورودی این آمپلی فایرها کاملاً دیجیتالی است، لذا در شرایط مختلف مانند افزایش طول کابل و یا تعداد زیاد بلندگوها مقدار عددی آنها تغییر نمی‌کند. به این ترتیب با مشکلاتی مانند افت توان و یا افت کیفیت سیگنال صدا مواجه نیستیم. انواع آن نیز به مانند مدل‌های آنالوگی به صورت اهمی و ولتی طراحی شده است.

چرا به سیگنال صوتی دیجیتالی نیاز داریم؟

آمپلی فایر تحت شبکه تنها یک تجهیز ساده در توپولوژی بهره مندی از سیستم صوتی تحت شبکه است که در آنها از سیگنال‌های صوتی دیجیتال برای ارسال به بلندگو‌ها استفاده می‌کنند. این سیگنال‌های دیجیتالی یا همان دیتا صوتی در نقطه مقابل سیگنال‌های کلاسیک آنالوگی هستند. اما چرا به استفاده از چنین سیگنال‌های دیجیتالی نیاز داریم؟

• تطبیق امپدانس در سیستم‌های آنالوگی دشوار است:

در سیستم‌های صوتی لازم است تا امپدانس خروجی آمپلی فایر و ورودی بلندگو‌ها یکسان باشد که اصطلاحاً تطبیق امپدانس گفته می‌شود. در سیستم‌های آنالوگی همیشه احتمال ضعیف شدن سیگنال وجود دارد که به بهم خوردن تطبیق امپدانس می‌انجامد. این در حالی است که در سیستم‌های دیجیتالی به راحتی می‌توانیم تطبیق امپدانس را انجام دهیم.

• با افزایش طول کابل، سیگنال صوتی آنالوگی ضعیف می‌شود:

در هر دو نوع آمپلی فایر اهمی و یا ولتی از نوع آنالوگی با مشکل افت توان در مسیرهای طولانی مواجه هستیم. در نمونه‌های جریانی برای جبران افت مجبور به افزایش جریان هستیم که باعث داغ شدن کابل‌ها می‌شود. همچنین در مدل‌های آمپلی فایر ولتی مقدار افت ولتاژ قابل توجه است. در هر صورت سیستم‌های آنالوگی در مسافت‌های طولانی کارایی ایده‌آل ندارند. این در حالی است که سیگنال صوتی دیجیتالی مستقل از طول کابل بدون خطر از دست رفتن اطلاعات صوتی منتقل می‌شود.

• مدیریت تعداد زیاد بلندگو در سیستم‌های آنالوگ دشوار است:

هر اندازه تعداد بلندگوها را بیشتر کنیم، در توزیع یکنواخت توان سیگنال صوتی آنالوگی ناتوان‌تر هستیم. زیرا توان صوتی همراه سیگنال اطلاعاتی جابجا می‌شود و تقسیم توان در محل بلندگو‌ها باعث ضعیف شدن موج صدا خواهد شد. اما در سیستم صوتی تحت شبکه با سیگنال دیجیتالی اطلاعات صوتی مستقل از توان منتقل می‌شوند و تعداد زیاد بلندگوها تاثیری در کیفیت نهایی صدا ندارد.

آمپلی فایر تحت شبکه چه تفاوتی با آمپلی فایر آنالوگ دارد؟

آمپلی فایر تحت شبکه به مانند مدل‌های آنالوگی برای تقویت صدای ورودی بلندگو‌ها طراحی می‌شود. همچنین به مانند مدل‌های آنالوگی به دو شکل اهمی و یا ولتی کار می کند. اما در اسلوب کار و تکنولوژی ساخت تفاوت‌هایی با مدل‌های آنالوگی دارد.
اولین تفاوت در چگونگی اتصال میکروفن به آمپلی فایر است. در سیستم‌های آنالوگی از ابزارهای ساده مانند میکروفن، کابل، بلوتوث و یا AUX برای ارتباط با آمپلی فایر استفاده می‌شود. اما در سیستم صوتی دیجیتالی همه چیز تحت شبکه است و از اتصال کابل شبکه برای ارتباط میان میکروفون و آمپلی فایر استفاده می‌کنند.
در چگونگی تولید سیگنال صوتی نیز متفاوت هستند. آمپلی فایر آنالوگی، سیگنال صوتی را به شکل یک موج متغیر ولتاژی و یا جریانی دریافت می‌کند که عملکردی کاملا آنالوگی دارد و اطلاعات صدا از طریق تغییر شدت جریان و یا شدت ولتاژ منتقل می‌شود. این در حالی است که برای ارتباط با دستگاه از سیگنال دیجیتالی (صفر و یک) استفاده می‌شود. البته برای تولید رشته اطلاعات دیجیتال مدل‌های اهمی و ولتی وجود دارند. اما در کل سیگنال صوتی فرمت دیجیتال می‌شود.

میکروفن تحت شبکه چیست؟ چه قابلیت‌هایی دارد؟

در معرفی از اتصال میکروفن تحت شبکه نیز صحبت کردیم که در سطح بازار با عنوان میکروفن IP معرفی می‌شود. تلفن‌های IP یکی از همین مدل میکروفن‌های تحت شبکه هستند.
تلفن‌های IP امکاناتی فراتر از میکروفن‌های آنالوگی دارند. این میکروفن‌های دیجیتالی یا همان تلفن IP به شکل شبکه با سیستم صوتی در ارتباط است و می‌توانیم از طریق نرم افزار تلفن برای کنترل و عملکرد سیستم صوتی استفاده کنیم. میکروفن تحت شبکه یک دسته از تجهیزات کاربردی است که از طریق ارتباط دیجیتالی شبکه با آمپلی فایر در تماس است و اطلاعات دیتای صوتی را تبادل می‌کند.

از امکانات یا همان تلفن IP می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• قابلیت تعریف نامحدود زون وجود دارد
• امکان پخش خودکار صوت از طریق سیستم‌های رایانه‌ای وجود دارد.
• می‌توانیم موزیک‌ها را به شکل آلبومی پخش کنیم.
• از امکان اتصال به زون سلکتور سخت افزاری برخوردار هستیم.
• از امکان تعریف نامحدود داخل پیچینگ برای تجهیزات مانند بلندگو‌های تحت شبکه برخوردار هستیم.

کاربردهای آمپلی فایر تحت شبکه

کاربرد آمپلی فایر تحت شبکه در کل برای ایجاد سیستم صوتی یکپارچه و شبکه است. این آمپلی فایر‌ها قادر به پشتیبانی از تعداد زیاد بلندگو هستند و بدون خطای از دست رفتن اطلاعات صوتی و یا ضعیف شدن قدرت صوت کار می‌کنند.
کافی است یک کابل شبکه در میان بلندگوها کشیده شود، از آمپلی فایر می‌توانیم در هر نقطه از کابل شبکه که نزدیک آن است استفاده کنیم. حتی می‌توانیم از کابل شبکه صوتی برای اتصال سیستم دوربین مداربسته IP نیز استفاده کنیم که برای این منظور نیاز به ایجاد دو پورت شبکه روی یک کابل شبکه داریم.
از این دستگاه می‌توانیم برای ارتباط با سیستم سانترال تلفن و قابلیت پیج کردن اتوماتیک استفاده کنیم. این قابلیت روش طراحی و اجرای سیستم‌های پیجر سازمانی را ساده‌تر و ارزان‌تر می‌کند.

مزایای استفاده از آمپلی فایر تحت شبکه

آمپلی فایر تحت شبکه در نقطه مقابل آمپلی فایر آنالوگی قرار ندارد و قرار نیست تا به جای آنها در یک سیستم مشترک نصب شود. اصولاً سیستم این دو نوع آمپلی فایرها به کل متفاوت هستند. لذا برای بهره‌مندی از آن باید کل سیستم صوتی را تحت شبکه و به شکل دیجیتالی طراحی کنید. با درک این مقدمه مزایای این دستگاه به قرار زیر هستند:

• مقدار کابل کشی‌ها برای اتصال بلندگو‌ها به آمپلی فایر کاهش پیدا می‌کند.
• مدیریت سیستم صوتی ساده‌تر است.
• تعمیر، بازسازی و عیب یابی سیستم صوتی ساده‌تر است.
• از قابلیت اتصال به سیستم‌های دیگر مانند مرکز تلفن برخوردار هستیم.
• مقدار صدای خروجی را می‌توانیم به شکل نرم افزاری کنترل کنیم.
• امکان پخش نرم افزاری موزیک وجود دارد.
• بدون نیاز به سرور می‌توانیم سیستم پیجر طراحی کنیم.
• امکان پخش خودکار اعلان‌های صوتی مانند اذان وجود دارد.
• به روش نرم افزاری و از روی سرور و یا تلفن‌های IP می‌توانیم برای زون بندی سیستم صوتی اقدام کنیم.

انواع کلاس طبقه بندی آمپلی فایر تحت شبکه

آمپلی فایرهای تحت شبکه را براساس روش تولید اطلاعات صوت دیجیتالی در کلاس‌های مختلف دسته بندی می‌کنند و از حروف انگلیسی مانند A، B، C، D، AB و… برای نمایش آنها استفاده می‌کنند. در حال حاضر آمپلی فایر‌های تحت شبکه با تکنولوژی ساخت کلاس AB و D به نسبت دیگر انواع این تجهیزات متداول‌تر هستند:

• آمپلی فایر تحت شبکه کلاس A

آمپلی فایر‌هایی هستند که با روش همیشه روشن طراحی ‌شده‌اند. طراحی ساده‌ای دارند و سیگنال خروجی آنها برای تغذیه بلندگو‌های آنالوگ اعوجاج کمی دارد. اما به علت همیشه روشن بودن زود داغ می‌کنند.

• آمپلی فایر تحت شبکه کلاس B

این آمپلی فایر‌ها با قابلیت سوئیچ شدن طراحی شده‌اند و به شکل دائمی روشن نیستند. در طراحی مدار الکترونیکی این آمپلی فایر‌ها از تجهیزات سوئیچ خودکار استفاده می‌شود تا در صورت عدم وجود سیگنال دیتای صوتی خاموش شوند. اگر چه این سیستم سوئیچ کننده حین فعال شدن مقداری از اطلاعات صوتی را مختل می‌کند و کمی با تحریف و اعوجاج همراه است؛ اما در کل بسیار کارآمدتر از آمپلی فایر‌های کلاس A هستند.

• آمپلی فایر تحت شبکه کلاس AB

این آمپلی فایر‌ها با تلفیقی از قابلیت‌های مثبت کلاس A و B طراحی شده‌اند. به مانند آمپلی فایر کلاس B از قابلیت سوئیچ خودکار برخوردار هستند و در عین حال این سوئیچ شدن تاثیری در تحریف صدا ندارد و از کیفیت صوت مانند آمپلی فایر کلاس A برخوردار هستند. این قابلیت، آمپلی فایر کلاس AB یکی از پرفروش‌ترین انواع آن باشد.

• آمپلی فایر تحت شبکه کلاس D

در این آمپلی فایر‌های تحت شبکه به جای استفاده از سیستم ترانزیستوری از سیستم سوئیچینگ برای مدیریت و تقویت دیتای صوتی استفاده می‌شود. این قابلیت باعث شده تا به جای عملکرد نیمه فعال مانند مدل‌های قبلی از یک عملکرد کاملاً باز و یا کاملاً بسته برخوردار باشند. این روش طراحی در عملکرد سریع، دقیق و تولید صدای رسا و با کیفیت سیستم صوتی تاثیرگذار است.