التعديل الحلقي - Ring Modulator

تعديل الحلقة تقنية مشابهة لتضمين الاتساع (AM) وتضمين التردد (FM) وقد تم تطويره، مثل (AM وFM) لتطبيقات الإرسال الراديوي، ويُعد (Ideal RM) هي حالة خاصة لـ(AM) أي مضاعفة إشارة الموجة الحاملة والمعدِّل حيث تتمركز كل من إشارة الموجة الحاملة وإشارة المغير حول 0 فولت، ويتكون النظام من مجموع وتواترات الفرق لهذه المدخلات فقط، وهذا التأثير مفيد من الناحية الموسيقية لأنّه يسمح بتحويل الأصوات التوافقية إلى أصوات غير متناسقة مع الاحتفاظ ببعض من طابعها الأصلي وتعبيرها.

ما هو التعديل الحلقي؟

التعديل الحلقي (Ring Modulator): هو نوع من أنواع تعديل الاتساع حيث يتم موازنة مستويات الإدخال لإشارات الموجة الحاملة والتضمين بحيث تختفي ترددات الموجة الحاملة الأصلية وترددات التعديل تماماً من النواتج تاركاً فقط ترددات المجموع والفرق.

يكاد يكون من المؤكد أنّ الترددات الناتجة ليست مرتبطة بشكل متناغم وغالباً ما يستخدم تعديل الحلقة لمحاكاة أصوات آلات الإيقاع المضبوطة التي تنتج أطياف تردد غير متناسقة مثل الأجراس، كما يمكن أن يكون تعديل الحلقة تأثيراً صعباً للغاية للتحكم فيه، ولكنه يمكن أن ينتج أيضاً تردداً يصعب تحقيقه بأي طريقة أخرى للتوليف، ويضاعف مُعدِّل الحلقة إشارتين معاً لإنشاء ترددين جديدين يمثلان مجموع ترددات الإدخال واختلافها.

من الناحية الرياضية، يُعد تعديل الحلقة مجرد حالة خاصة لتعديل السعة حيث يتم تعيين الموجة الحاملة وإشارة التعديل على قدم المساواة في السعة داخل المغير، وهذا هو السبب في وجود دارة مغير حلقة حقيقية ولا يهم أي إشارة يتم توجيهها إلى أي مدخل ويتم معاملتهم بالتساوي داخل دائرة المغير.

التعديل الحلقي في الراديو:

في الراديو تُستخدم دائرة تشتمل على حلقة من الثنائيات والمحولات لتحقيق تعديل الحلقة، ويشير مهندسو الراديو إلى هذه العملية باسم المزج وعلى الرغم من أنّها تختلف تماماً عن خلط الصوت، كما يمكن القيام بذلك في الصوت لكن الدائرة بها مستوى مخرجات منخفض جداً وبصبح من الصعب منع التشويه، لذا فإنّ المُركِّبات التناظرية التي تُطبِّق مُغيِّر الحلقة عادةً ما تفعل ذلك باستخدام مضخم رباعي الجهد يتم التحكم فيه.

يسخر المتشددون في الراديو من أنّ هذا ليس مُعدِّلًا متوازنًا حقيقياً، ولكن إذا تمت معايرة مضخم التحكم بالجهد (VCA) بشكل صحيح، فسيكون التأثير هو نفسه، في المقابل اتضح أنّ تعديل الحلقة سهل للغاية للحساب في المجال الرقمي فقط بضرب الإشارتين مع بعضهما البعض، لذا فإنّ معظم أجهزة المزج الرقمية تتضمن تعديل الحلقة كوظيفة متاحة لأنّها تتطلب القليل من البرامج الإضافية.

يُطلق على (VCAs) اسم مضاعفات رباعي لأنّها تتعامل مع كل من الإشارات الإيجابية والسلبية ثنائية القطب على إدخال الصوت أو الناقل ولكن الفولتية الموجبة فقط على إدخال التعديل، كما يُطلق على مُعدِّلات الحلقة اسم المضاعفات الرباعية أو المُعدِّلات المتوازنة لأنّها تتعامل مع أي مجموعة من إشارات الإدخال الإيجابية والسلبية.

يسمح (VCA) لإشارة واحدة بالمرور عند وجود إشارة أخرى، وفي الواقع يقوم بضرب الإشارة الأولى في الإشارة الثانية، وإذا حصلت على إشارة الجهد كاملة تذهب إلى إدخال التعديل، فإنّها تسمح للإشارة الصوتية بأكملها بالمرور كما لو كانت تضربها في 1، واقطع إشارة جهد إلى 0 وستحصل على إشارة صفرية لأنّ أي شيء مضروباّ في الصفر يساوي صفراً، أمّا إذا كانت (VCA) كاملة ولكن لم يرد شيء في إدخال الصوت فإنّ الناتج أيضاً يساوي صفراً.

مغير الحلقة هو في الأساس (VCA) مع مدخلات خاصة، وفي (VCA) العادي تريد صمتاً تاماً في حالة عدم وجود مضخم الجهد، لذلك لن تسمح لأي إشارة مشغل بالمرور عندما تكون إشارة التعديل 0 أو أقل، كما يتم فقط تجاهل إشارات التعديل السالبة ويجب إضافة تعويض (DC) إلى الموجات الجيبية التي تدخل مع الإشارة حتى لا يتم قصها، كما يقوم مُعدِّل الحلقة بتمرير الموجة الحاملة عندما تصبح إشارة التعديل سالبة أيضاً، ولكنّها تعكسها.

ملاحظة: نظراً لأنّ مُعدِّل الحلقة يضاعف إشارتين ثنائي القطب معاً، ولكن لا تأتي أي من هذه الإشارات إلى النواتج فلا يهم حقاً الإشارة التي تستخدمها كحامل والتي تستخدمها كمُعدِّل؛ إنّها قابلة للتبديل.

ملاحظة: تعديل الحلقة هو في الأساس مجرد ناقل (AM) مكبوت.

وحدات مغير الحلقة:

غالبًا ما يكون المغير الدائري وحدة منفصلة مصممة للقيام بـ(RM) فقط، كما يحتوي بعضها على مدخلين للإشارة فقط وبعضها يحتوي على مذبذبات مدمجة لاستخدامها كإشارة تعديل لمضاعفة أي صوت تقدمه.

تحتوي بعض (VCAs) على مدخلات إمّا غير متوازنة أومتوازنة، لذا يمكنك استخدامها إما كمحدد (VCA) قياسي أو معدل حلقة، ويُعد مضخم التحكم في الجهد أحد وحدات مغير الحلقة.

بالإضافة إلى إدخال مضخم الجهد القياسي أي الإشارة الرئيية لمضخم الجهد حيث يمكن توصيل (EG) الخاص بك أو أي إشارة كنت تستخدمها للتحكم في مستوى الصوت، فإنّه يوفر إدخال تعديل منفصل (MOD IN) ويتيح لك إجراء تعديل الحلقة، كما أنّ لديها ميزة أخرى مثيرة للاهتمام بحيث يؤدي تحويل عنصر التحكم (MOD AMT) إلى تغيير مقدار ونوع التعديل، ممّا يسمح له بالتحول بدون تعديل عبر (AM) أو عبر (RM) ثم العودة إلى (AM) بحامل مقلوب، ومن الممتع المشاهدة على محلل الطيف حيث تأتي النطاقات الجانبية وينقطع الناقل.

لماذا يطلق عليه Ring Modulator؟

يتعلق مغير الحلقة بكيفية ظهور المخططات الخاصة بدارات (RM) المبكر حيث كان لديهم حلقة من الثنائيات التي توجه الإشارة الحاملة الواردة وتغير قطبيتها بناءً على قطبية إشارة التعديل.

تستخدم معظم الوحدات الحديثة الدوائر المتكاملة والمكونات النشطة لمضاعفة الإشارات، إنّها أقل ضوضاءً وأكثر كفاءة من الدوائر الأصلية، لكنّها ليست مُعدِّلات حلقية من الناحية الفنية أي لا توجد حلقات الصمام الثنائي ومع ذلك فإنّ الاسم عالق، ويستخدم لوصف أي شيء يؤدي إلى هذا التأثير.

في المغير الحلقي يتم ضرب إشارة الناقل عادةً ما تكون موجة جيبية غير مسموعة في إشارة دخل مثل الغيتار وتعتمد طبيعة التأثير على تردد إشارة الموجة الحاملة، وإذا كان التردد منخفضاً جداً أي أقل من نطاق السمع البشري فستسمع تأثير الاهتزاز بدلاً من النغمات.

استخدم مغير الحلقة في – Logic Pro ES2:

يعد تعديل الحلقة أداة قوية لإنشاء أصوات غير متناسقة ومعدنية تشبه الجرس، وتكون الأطياف الناتجة عن استخدامه غير متناغمة في كل نسبة تردد تقريباً، ويكون معدّل الحلقة هو جهاز يعود إلى الأيام الأولى للمركّب كما يحتوي المغير الدائري على مدخلين، وعند النواتج تسمع كلاً من ترددات المجموع والفرق لإشارات الإدخال، فإذا قمت بتعديل تذبذب جيبي بمقدار (200 هرتز) مع تذبذب جيبي قدره (500 هرتز) فإنّ إشارة الناتجة لمغير الحلقة تتكون من (700 هرتز كمجموع) وإشارة (فرق) 300 هرتز، كما تؤدي الترددات السلبية إلى تغيير في قطبية الطور لإشارات النواتج.

ملاحظة: استخدم إشارات إدخال مسننة ومستطيلة أي عرض النبضة معدلة من المذبذبات في (Logic Pro ES2) لإنشاء إشارة ناتجة أكثر تعقيداً، وينتج عن استخدام هذه الأشكال الموجية الغنية بشكل متناغم عدد من النطاقات الجانبية الإضافية التي تصبح مسموعة.

مع ازدياد شعبية تعديل الحلقة، أصبحت هناك حاجة إلى تطبيق أكثر ملاءمة للتأثير وعلى مر السنين تم تقديم صناديق الدعامات ذات المغير الدائري الأيقوني لهذا الغرض وحده، وقد تضمنت هذه الأجهزة محلل التردد (Electro-(Harmonic الكلاسيكي الذي تم إصداره في أوائل السبعينيات، ومؤخراً (Moog MF-102) وهو سليل التركيب المعياري الأصلي، والذي قام منشئه روبرت موج بتطبيق الأفكار التي تمت صياغتها في أعمال (Harald Bode) المبكرة.

يمكن الوصول إلى أصوات تعديل الحلقة هذه الأيام من خلال الدواسات ذات التأثيرات المتعددة والمكونات الإضافية، كما أنّ هناك تحكماً أكبر في الإشارة الناتجة حيث تصبح أداة استوديو مع إمكانية التعديل والتحكم، وبينما يعد تعديل الحلقة تأثيراً غريب الأطوار إلّا أنّ استخدامه في الموسيقى كان سائداً تاريخياً، وبما أنّ الاستقرار الرقمي أصبح أكثر تفضيلاً في الموسيقى الحديثة، فربما حان الوقت لإعادة النظر في عدم القدرة على التنبؤ بمجموعة من الدوائر الأساسية لإحداث ضوضاء وخلق شيء فريد ربما حتى مبدع.

ينتج عن مضاعفة إشارة صوتية بإشارة صوتية فرعية تقلبات منتظمة في السعة تُعرف باسم الاهتزاز، ويؤدي مضاعفة الإشارات إلى إنشاء نطاقات جانبية أي ترددات إضافية غير موجودة في النغمات الأصلية، وينتج عن مضاعفة نغمتين جيبية طاقة بمجموع وفرق الترددين، كما يمكن أن ينتج عن هذا الضرب بسبب تداخل الموجات ذات الترددات المماثلة أو يمكن أن يخلق نغمة معقدة مدمجة عندما تكون الترددات مرتبطة بشكل متناسق وعندما تتضاعف إشارتان يتم تحديد سعة المخرجات من خلال منتج اتساع الموجة الحاملة والمغير.

تاريخ المغير الحلقي:

تم اختراع مغير الحلقة كجهاز موسيقي في عام 1947م بواسطة (Harald Bode) المخترع الأسطوري للعديد من أجهزة معالجة الإشارات المبكرة الرائعة، وتم تصنيعه في التكنولوجيا التناظرية باستخدام مضخم تعديل مصنوع من أربعة صمامات ثنائية في تكوين الحلقة مع مدخلين مقترنين بالمحول، ولكنه أجزاء المغير الحلقي موجودة في بعض من أفضل الدرجات في العصر الكلاسيكي للموسيقى الكهربائية الصوتية، ويصنع بعض المصنّعين في الوقت الحاضر دواسات جيتار بمعدّل الحلقة، ويمكن العثور على المكونات الإضافية لمعدّل الحلقة في بعض مجموعات معالجة الصوت الكبيرة أو المستندة إلى (TDM)، كما يمكن على الأرجح تصحيحها معًا في (MAX / MSP) أو لبعض مكونات (VST) الإضافية لبرامج تسلسل الكمبيوتر الشخصي.