उत्तम तद्‌रुपता ध्वनिप्रणाली

ध्वनितरंगांचे दोषरहित ध्वनिमुद्रण व पुन्हा त्यापासून विवर्धक [विद्युत् प्रवाहात रूपांतरित केलेल्या मूळ ध्वनितरंगांची शक्ती वाढविणारे साधन,  इलेक्ट्रॉनीय विवर्धक] व ध्वनिक्षेपक (विवर्धित विद्युत् प्रवाहाचे ध्वनितरंगांत रूपांतर करून ते सभोवताली पसरविणारे साधन) यांच्या साहाय्याने ध्वनिपुनरुत्पादन करणे अनेक क्षेत्रांत आवश्यक असते. विशेषतः करमणुकीच्या क्षेत्रात ह्याला फार महत्त्व आलेले आहे. पूर्वी ध्वनिमुद्रिका, विवर्धक, ध्वनिक्षेपक, ध्वनिग्राहक (ध्वनितरंगांचे ग्रहण करुन त्यांचे तशाच स्वरूपाच्या विद्युत् प्रवाहात रुपांतर करणारे साधन) वगैरेंच्या साहाय्याने ध्वनिमुद्रण व ध्वनिपुनरुत्पादन करीत असत. पण ह्यामधील प्रत्येक घटक दोषरहित नव्हता. त्यामुळे ध्वनिमुद्रणाच्या वेळी काही दोष राहून जात असत व मुद्रित केलेला ध्वनि हा मूळ ध्वनीप्रमाणे नसे. शिवाय विवर्धन करून ध्वनिक्षेपण करताना विवर्धकांच्या व ध्वनिक्षेपकांच्या दोषांमुळे त्यात आणखी दोष उत्पन्न होत असत. अशा रीतीने पुनरुत्पादित ध्वनितरंग हे मूळच्या मुद्रित केलेल्या ध्वनितरंगांपेक्षा भिन्न वाटत व त्यामुळे त्या ध्वनीमध्ये नैसर्गिकपणा नसे. उत्तम तद्‌रूपता ध्वनिप्रणालीमध्ये मूळच्या ध्वनितरंगांचे निर्दोष ध्वनिमुद्रण अगर पुनरुत्पादन करून ध्वनीत शक्य तितक्या प्रमाणात नैसर्गिकपणा आणतात.

ध्वनिग्राहक, ध्वनिमुद्रिका अगर चुंबकीय पट्टी (ध्वनिमुद्रणाचे चुंबकीय माध्यम) यांपासून सर्व दृष्टींनी दोषरहित असा व मूळ ध्वनीप्रमाणे नैसर्गिक ध्वनी परत निर्माण करणे ही जवळजवळ अशक्य कोटीतील गोष्ट आहे, असे अनेक नामांकित शास्त्रज्ञ व तंत्रज्ञ यांचे मत आहे. तरी सुद्धा ध्वनी जास्तीत जास्त नैसर्गिक स्वरूपात निर्माण करण्याचे सर्वतोपरी प्रयत्‍न चालू आहेत.

दोषरहित ध्वनिमुद्रण अगर पुनरुत्पादन करताना त्यात वापरण्यात येणाऱ्या सर्व घटकांचा (उदा., ध्वनिग्राहक, विवर्धक, ध्वनिक्षेपक वगैरे) कंप्रता प्रतिसाद (दर सेकंदास होणाऱ्या कंपन संख्येच्या म्हणजे कंप्रतेच्या बदलास अनुसरून संदेशाच्या शक्तीत होणारा बदल) हा सर्व

आ.१. ध्वनिग्राहक (अ), विवर्धक (आ) व ध्वनिक्षेपक (इ) यांचे कंप्रता प्रतिसाद

ध्वनिकंप्रतांना (२० ते २०,००० हर्ट्‌झ, कंप्रतेचे एकक हर्ट्‌झ आहे) सारखा असला पाहिजे. म्हणजेच सर्व कंप्रतांच्या ध्वनितरंगांच्या परमप्रसर (स्थिर स्थितीपासून लंब दिशेने होणारे कमाल स्थानांतरण) मूळच्या प्रमाणात कायम राहिला पाहिजे. सामान्यतः वापरण्यात येणाऱ्या ध्वनिग्राहक, विवर्धक व ध्वनिक्षेपक ह्यांचे कंप्रता प्रतिसाद आ. १ मध्ये दिले आहेत. या आकृतीवरून असे दिसून येईल की, हे सर्व घटक कमी कंप्रतेच्या ध्वनितरंगांचे मुद्रण, विवर्धन अगर पुनरुत्पादन मध्यम व उच्च कंप्रतेच्या ध्वनितरंगांच्या तुलनेने, पुरेसे

आ.२. बोलण्यातील सापेक्ष ध्वनिशक्ती व कंप्रता यांचा आलेख

समाधानकारकपणे करीत नाहीत. साहजिकच नीच कंप्रता असलेल्या ध्वनीचा परमप्रसर कमी होतो आणि निरनिराळ्या कंप्रतांच्या ध्वनींमधील समतोलपणा जातो व आपणास पुनरुत्पादित ध्वनितरंग अनैसर्गिक वाटतात. सामान्यतः नेहमी ऐकल्या जाणाऱ्या बोलण्यात व गाण्यात निरनिराळ्या कंप्रतांच्या ध्वनितरंगाचा परमप्रसर किती असतो, ह्याचा आलेख आ. २ मध्ये दिला आहे. या आकृतीवरून असे दिसून येईल की, नीच कंप्रतेच्या ध्वनींमध्येच बरीच ध्वनिशक्ती सामावलेली आहे. तेव्हा नीच कंप्रतेच्या ध्वनितरंगांचा परमप्रसर कमी झाला, तर त्याचा परिणाम ध्वनीचा नैसर्गिकपणा नाहीसा करण्यात होईल. नैसर्गिकपणा हा निरनिराळ्या कंप्रतांच्या ध्वनितरंगांचा सापेक्ष परमप्रसर मूळच्याप्रमाणे कायम राहण्यावर अवलंबून असतो. ह्या दृष्टीने पाहिले असता सर्व घटकांचा नीच कंप्रतेला असलेला प्रतिसाद जास्त सुधारावयास पाहिजे.

एक वेळ विवर्धकाचा व ध्वनिग्राहकाचा नीच कंप्रतेला असणारा प्रतिसाद पाहिजे तसा करून घेता येईल, परंतु ध्वनिक्षेपकाचा नीच कंप्रतेला असणारा प्रतिसाद सुधारण्याकरिता फार प्रयत्‍न करावे लागतात. सामान्यतः मोठ्या व्यासाच्या ध्वनिक्षेपकाचा नीच कंप्रतेला प्रतिसाद चांगला असतो, पण त्याचबरोबर त्याचा प्रतिसाद उच्च कंप्रतेला चांगला नसतो व ध्वनीचे क्षेपणही सगळीकडे सारखे नसते. म्हणून नीच कंप्रतेच्या ध्वनितरंगांसाठी मोठ्या व्यासाचा व उच्च कंप्रतेच्या ध्वनितरंगांकरिता कमी व्यासाचा ध्वनिक्षेपक असे दोन अगर काही ठिकाणी तीन ध्वनिक्षेपकही वापरतात. विशिष्ट प्रकारची मंडले वापरून नीच कंप्रतेचा प्रवाह मोठ्या व्यासाच्या ध्वनिक्षेपकाला व उच्च कंप्रतेचा प्रवाह लहान व्यासाच्या ध्वनिक्षेपकाला देण्याची व्यवस्था केलेली असते. ध्वनिक्षेपकाचा नीच कंप्रता प्रतिसाद हा तो ज्या पेटीत बसविला असतो, त्या पेटीवर अवलंबून असल्यामुळे खर्ज प्रतिवर्ती (नीच कंप्रतेची मर्यादा वाढविणारी) पेटी वापरून हा प्रतिसाद सुधारता येतो. ह्यामुळे होणारी सुधारणा आ. १ (इ) मध्ये तुटक बिंदूंनी दाखविली आहे.

ज्या कानांनी आपण पुनरुत्पादित ध्वनितरंगांचा नैसर्गिकपणा अनुभवतो त्यांचा निरनिराळ्या कंप्रतांच्या ध्वनितरंगांना प्रतिसाद कसा असतो व तो ध्वनितरंगांच्या तीव्रतेप्रमाणे कसा बदलतो हे आ. ३ मध्ये दाखविले आहे. आपल्या कानांचा प्रतिसाद नीच व त्याचप्रमाणे उच्च कंप्रतेला कमी

आ. ३. शुद्ध स्वरांच्या समतीव्रता रेषा (निरनिराळ्या आलेखांवरील आकडे हे तितक्याच तीव्रतेच्या पण १००० हर्ट्‌झ कंप्रता असणाऱया ध्वनितरंगांच्या तीव्रतेचे आहेत).

असतो व जसा ध्वनीचा परमप्रसर वाढत जाईल तसा तो सर्व कंप्रतांना अधिक समान होत जातो. ह्यावरून पुनरुत्पादित ध्वनीचा परमप्रसर मूळच्या मुद्रित ध्वनीपेक्षा मोठा अगर लहान केल्यास त्याच्या नैसर्गिकतेला बाध येईल. तो येऊ नये, ह्याकरिता  ध्वनीचा परमप्रसर कमी जास्त करत असतानाच विवर्धकाचा कंप्रता प्रतिसाद बदलण्याची व्यवस्था काही ठिकाणी केलेली असते. सामान्यतः आपण जे ध्वनी ऐकतो ते चोहोबाजूंनी वेढलेल्या खोलीत, नाट्यगृहात वा चित्रपटगृहात ऐकतो. त्याठिकाणी ध्वनि-निनादामुळे (ध्वनी उगम बंद करूनही परावर्तन इ. कारणांनी ध्वनी काही काळ घुमत राहण्यामुळे) होणारे परिणाम ऐकण्याची कानांना एक प्रकारची सवय झालेली असते. हीही गोष्ट अमुक एक प्रकारचे ध्वनिपुनरुत्पादन नैसर्गिक आहे किंवा नाही हे ठरविताना लक्षात घेतली पाहिजे.

वरील सर्व विवेचनावरून असे दिसून येईल की, उत्तम तद्‌रूपता ध्वनिप्रणालीमध्ये जे घटक वापरावयाचे ते खालील बाबतींत निर्दोष पाहिजेत.

आ.४. मूर्तस्वरित ध्वनिपद्धती :  (१) पहिल्या ध्वनिग्राहकाचे क्षेत्र, (२) ध्वनिमुद्रण - १, (३) पहिला विवर्धक, (४) पहिल्या ध्वनिक्षेपकाचे क्षेत्र, (५) दुसऱया ध्वनिग्राहकाचे क्षेत्र, (६) ध्वनिमुद्रण - २, (७)  दुसऱ्या ध्वनिक्षेपकाचे क्षेत्र.

प्रथमतः प्रत्येक घटकामध्ये जाणाऱ्या शक्तीचा परमप्रसर व बाहेर पडणाऱ्या शक्तीचा परमप्रसर ह्यांचा संबंध रेखीय (एकघाती स्वरूपाचा) पाहिजे. तसा तो नसल्यास बाहेर पडणाऱ्या ध्वनीमध्ये मूळ ध्वनीत नसलेली प्रगुण (पटीत असणारी) कंपने निर्माण होतील व आवाजाचा नैसर्गिकपणा कमी होईल. प्रत्येक घटकाचा कंप्रता प्रतिसाद २० ते २०,००० हर्ट्‌झपर्यंत समान असला पाहिजे. तसे नसल्यास निरनिराळ्या कंप्रतांच्या ध्वनितरंगांच्या परमप्रसरांमधील समतोलपणा जाऊन नैसर्गिकपणा कमी होईल. काही घटकांचा प्रतिसाद विशिष्ट कंप्रतेला कमी असल्यास विवर्धकाचा प्रतिसाद त्याच कंप्रतेला जास्त करून सर्व घटकांचा एकत्रित कंप्रता प्रतिसाद सारखा करून घेता येतो. आपल्या नेहमीच्या बोलण्यातला लहानात लहान व मोठ्यात मोठा ध्वनिशक्तीमधील फरक एकास पाच लक्ष व गाण्यात एकास एक कोटी ह्या प्रमाणात असतो. उत्तम तद्‌रूपता ध्वनिप्रणालीमध्ये सर्वघटक इतका फरक असणाऱ्या ध्वनितरंगांचे मुद्रण अगर पुनरुत्पादन करू शकले पाहिजेत. ह्याकरिता विवर्धकांची शक्ती नेहमीपेक्षा जास्त लागते. ध्वनिक्षेपकही त्याला अनुरूप असावे लागतात. सर्व कंप्रतांच्या ध्वनितरंगांचे पुनरुत्पादन करण्याकरिता दोन अगर तीन ध्वनिक्षेपक खर्ज प्रतिवर्ती पेट्यांमध्ये बसविले पाहिजेत. उत्तम तद्‌रूप पद्धतीचा ध्वनी ज्या ठिकाणी ऐकावयाचा त्या ठिकाणच्या ध्वनीचा निनादही ध्यानात घ्यावयास हवा.

गायकाचा ध्वनी व वाद्यवृंदातील निरनिराळ्या वाद्यांचे ध्वनी निरनिराळ्या ठिकाणांहून येत असतात. पण तेच सर्व ध्वनी नेहमीच्या पद्धतीत एकाच ठिकाणाहून एकाच ध्वनिक्षेपकामधून ऐकावे लागल्यामुळेही त्यांमधील नैसर्गिकपणा एक प्रकारे जातो. हा दोष नाहीसा करण्याकरिता मूर्तस्वरित ध्वनिपद्धती वापरतात. ह्या पद्धतीत ध्वनिमुद्रण करताना दोन अगर तीन दिशिक (ज्यांचा प्रतिसाद त्यांच्यावर पडणाऱ्या ध्वनितरंगांच्या दिशेनुसार बदलतो असे) ध्वनिग्राहक दोन अगर तीन ठिकाणी ठेवतात. निरनिराळ्या ठिकाणी उत्पन्न झालेले  ध्वनितरंग दोन अगर तीन ठिकाणी मुद्रित करतात. ध्वनिपुनरुत्पादन करताना दोन अगर तीन विवर्धक व ध्वनिक्षेपक वापरतात. ज्या ठिकाणी ध्वनिग्राहक ठेवलेले असतील त्याच ठिकाणी ध्वनिक्षेपक ठेवतात. ह्यामुळे ज्या ठिकाणी ज्या ध्वनीचे मुद्रण झाले त्याच ठिकाणापासून त्याच ध्वनीचे पुनरुत्पादन होते व अशा रीतीने पुनरुत्पादन केलेले ध्वनितरंग मूळच्या ध्वनितरंगांप्रमाणे निरनिराळ्या ठिकाणांहून ऐकू आल्यामुळे ते अधिक नैसर्गिक वाटतात (आ. ४).

बहुतेक मूर्तस्वरित चुंबकीय आलेखकांमध्ये (चुंबकीय पट्टीवर ध्वनिमुद्रण करणाऱ्या साधनांत) अगर ध्वनिमुद्रिकांमध्ये दोन ध्वनिग्राहक वापरून मुद्रण केले जाते व दोन ध्वनिक्षेपक वापरले जातात. मूर्तस्वरित ध्वनिमुद्रित बोलपटामध्ये तीन किंवा जास्त ध्वनिक्षेपक वापरतात.

लेखक : कृ.ब.तळवलकर

स्त्रोत : मराठी विश्वकोश

संदर्भ : Terman, F. E. Radio Engineering Handbook, New York, 1947.