پیشرفت تکنولوژی محدوده‌ی داینامیک صدا

احسان علی‌آبادی

کارشناسی ارشد مهندسی صدا

ehsan.e.aliabadi@gmail.com

مقدمه

سال ۲۰۴۰ یعنی ۲۰ سال بعد، فرآیندهای ضبط، تدوین، میکس و مسترینگ صدا، به صورت کلی تغییر خواهد کرد. در حال حاضر، مهندسان صدا، به دلیل عدم دسترسی‌ به تجهیزات و امکاناتی از قبیل میکسرهای صدای پیشرفته، استودیوهای حرفه‌ای با طراحی آکوستیکی مناسب، رک‌های صدای متنوع، کامپیوترهای قوی و . . . دارای محدودیت هستند. اگر به این محدودیت‌ها «دیوار چهارم[۱]» گفته شود که بین مهندس صدا و تولید یک قطعه، باقی مانده است؛ در آینده، این محدودیت‌ها از بین خواهد رفت و مهندسی صدا به صورت واقعیت مجازی و در محیط‌های سه‌بعدی، همه‌گیر خواهد شد. در این مقاله، به بررسی پیشرفت تکنولوژی‌ها در سال‌های اخیر و بررسی پیشرفت تکنولوژی‌های مرتبط با محدوده‌ی داینامیک صدا پرداخته خواهد شد.

۱-۱- پیشرفت تکنولوژی با سرعت قابل پیش‌بینی

حدود ۵۰ سال پیش، مردم فکر می‌کردند آلن تورینگ[۲] دیوانه است. پدر محاسبات الگوریتمی پیش‌بینی کرد کامپیوترها تا پایان قرن، توانایی ذخیره‌سازی اطلاعات تا یک گیگابایت را خواهند داشت که حق با او بود.

در سال ۱۹۶۹، گوردون مور[۳]، پیش‌بینی کرد که هر دو سال، تعداد ترانزیستورهای مدار مجتمع (IC) روی سطح یکسان، دو برابر خواهد شد؛ این پیش‌بینی خیلی مشهور شد و مور هم درست می‌گفت. از آن زمان تا به امروز، این مسأله مکررا تأیید شده است که تقریبا هر تکنولوژی‌ای از شیب رشد مشابه‌ای پیروی می‌کند.

به عنوان چند مثال دیگر، از سال ۱۹۹۰ بازده هزینه عملکرد (CPE[4]) دستگاه های بی سیم هر هفت ماه دو برابر شده است. از سال ۱۹۸۰، CPE فناوری نمایش فیلم هر ۱۸ ماه دو برابر شده است و از اوایل دهه ۵۰ ، ظرفیت ذخیره‌سازی بیت‌های مغناطیسی به ازای هر دلار، هر ۱۸ ماه دو برابر شده است.

شکل ۱ ظرفیت ذخیره‌سازهای دیتای مغناطیسی

از سال ۱۹۷۰، مصرف برق به ازای هر عمل اجرایی روی دیتای کامپیوتری، هر ۱۸ ماه، نصف شده است.

از سال ۱۹۹۰، هزینه‌ی تعیین توالی DNA هر ده ماه، نصف شده است. (NEC در حال حاضر، نسخه‌های پورتابل آنالایزرهای DNA را به صحنه‌های جرم می‌فرستد و در نتیجه هزینه‌ی زمانی تعیین توالی، به ۲۵ دقیقه رسیده است!). از سال ۱۹۷۰، هزینه‌ی هر ترانزیستور هر ۱۶ ماه به نصف کاهش پیدا کرده است تا جایی که امروز، هزینه‌ی یک ترانزیستور از هزینه‌ی جوهر یک نامه، کم‌تر شده است!

لیست نرخ سرعت پیشرفت تکنولوژی با همین صورت ادامه دارد و طبیعتا تکنولوژی‌های مهندسی صدا از این قاعده، مستثنی نیستند.

۱-۲- پیشرفت تکنولوژی‌های محدوده‌ی داینامیک صدا

در ابتدای راه، در سال ۱۸۹۰، صدای تجاری ضبط‌‌ شده، محدوده‌ی داینامیک صدا حدود ۱۵ دسی‌بل (معادل ۳ بیت) بود. در دهه ۱۹۳۰، تکنولوژی‌های لوله‌های خلأ، میکروفن‌های خازنی و لیمیترهای الکتریکی، محدوده‌ی داینامیک را تا ۳۵ دسی‌بل (معادل ۶ بیت) افزایش داد. نوارهای مغناطیسی، محدوده‌ی داینامیک ۶۰ تا ۷۰ دسی‌بل را ممکن کرد به خصوص وقتی که تکنولوژی‌هایی مثل دالبی SR ظهور کردند و به معنی رسیدن به معادل ۱۲ بیت محدوده‌ی داینامیک بود. در دهه ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰، وقتی ضبط دیجیتال تجاری به بازار آمد سیستم‌های اولیه، امکان ضبط با محدوده‌ی داینامیک ۹۰ دسی‌بل را فراهم آوردند (معادل ۱۵ بیت).

امروزه، دستیابی به محدوده‌ی داینامیک ۱۱۰ تا ۱۱۵ دسی‌بل بدون وزن‌دهی (معادل ۱۹ بیت) ممکن شده است. در شرایط کنترل‌شده، قابلیت پیاده‌سازی از پخش خانگی تا هال‌های بزرگ کنسرت فراهم شده است. سیستم‌های پخش خانگی متوسط، ۱۶ بیت محدوده‌ی داینامیک را برای کاربر، فراهم کرده‌اند.

شکل ۲ تاریخچه‌ی تغییرات محدوده‌ی داینامیک صدا

با نگاهی دقیق‌تر به هر بازه‌ی زمانی، می‌توان به درکی در مورد سیر تحولات تکنولوژی صدا رسید. برای مثال در محدوده‌ی سال‌های ۱۸۸۵ تا ۱۹۲۵، محدوده‌ی داینامیک صدا، تغییر چشم‌گیری نکرده است ولی بعد از آن، تکنولوژی‌های ضبط صدا، با نوآوری‌های مختلف، محدوده داینامیک صدا را بهبود قابل توجهی دادند. در تئوری پیشرفت، به این منحنی‌ها، «منحنی S شکل لانه‌ای[۵]» یا «پله و انتظار» گفته می‌شود. از سوی دیگر، انگیزه‌های مالی، باعث جذاب شدن زمینه‌های مهندسی صدا، برای نوآوری و پیشرفت می‌شوند و هر تکنولوژی‌ای که توانایی جذب سرمایه‌ی بیش‌تری داشته باشد، مسیر پیشرفت را سریع‌تر خواهد پیمود.

با میانگین‌گیری یا رگرسیون خطی (خط صاف در شکل ۲) محدوده‌ی داینامیک ۱۲۰ ساله، می‌بینیم که شیب خط پیشرفت، قابل پیش‌بینی است و می‌توان گفت که از لحظه‌ی آغاز ضبط صدا تا کنون، شیب منحنی پیشرفت به صورت ۰٫۸ دسی‌بل بر سال، خواهد بود (تقریبا یک بیت به ازای هر ۷ سال). می‌توان این شیب پیشرفت محدوده‌ی داینامیک را به آینده هم تعمیم داد و انتظار داشت این رشد، تا زمانی که دیگر عوامل فنی و اقتصادی جزو عواملی محدودکننده نباشند، ادامه یابد.


[۱] fourth wall

[۲] Alan Turing

[۳] Gordon Moore

[۴] Cost-Performance Efficiency

[۵] Nested S – Curve