تشوه الإشارة في الاتصالات Distortion in Communication

اقرأ في هذا المقال


في كثير من الأحيان لا يكون الاتصال مجرد نقل للرسالة بين المرسل والمتلقي اللذين يسعيان إلى بناء معنى بينهما اعتماداً على بيئتهما الاجتماعية أو مجالهما، وفي كثير من الحالات يتم إنشاء الاتصال بين الأشخاص في المجال غير المتعلق بالعمل مع وضع نية محددة في الاعتبار، ويكون أكثر انفتاحاً على بناء هذه الأساليب المحددة.

ما هو تشوه الإشارة في الاتصالات؟

تشوه الإشارة في الاتصالات: هو أي تغيير في إشارة صوتية بين نقطتين، ومع ذلك في الاستخدام الشائع عادةً ما يعني “التشويه” التشويه التوافقي إضافة نغمات إيحائية إلى إشارة ناتجة عن القطع في دائرة كهربائية، وتوجد أيضاً عدة أنواع منه مثل تشويه المظروف والتعرّف الرقمي وتشويه التشكيل البيني، ويمكن أن يكون أي منها مؤثرات موسيقية مقصودة أو فساداً غير مرغوب فيه.

التشويه في الصوتيات والإلكترونيات: هو أي تغيير في الإشارة يغير شكل الموجة الأساسي أو العلاقة بين مكونات التردد المختلفة، وعادةً ما يكون تدهور الإشارة.

أساسيات التشويه في الاتصالات:

لا يُعتبر التضخيم المباشر أو التوهين بدون تغيير في شكل الموجة عادةً تشويهاً، ويُشير تشوه السعة إلى تضخيم غير متكافئ أو توهين لمكونات التردد المختلفة للإشارة، ويشير تشوه الطور إلى التغيرات في علاقات الطور بين المكونات التوافقية لموجة معقدة، كما يُصدر تشوه التشكيل البيني عن عدم الخطية في النظام بحيث يميل أحد مكونات التردد إلى تعديل مكون تردد آخر، فعلى سبيل المثال تردد صوت عالي يعدل تردداً صوتياً منخفضاً.

في أنظمة الصوت تُعد أكثر أنواع التشويه وضوحاً في السعة والتردد والتشكيل البيني، وفي أنظمة الفيديو يمكن ملاحظة أي تشوه ملموس من أي نوع كتدهور للصورة المعاد إنتاجها، ويُشار أحياناً إلى الضوضاء المضافة إلى الإشارة سواء عن قصد أو عن غير قصد على أنّها تشويه.

طرق تشويه الاتصال:

  • في بعض الأحيان قد تدخل أخطاء أو سهو في الاتصال قد يشوه معنى الاتصال أو قد يضلل المتصل في الاستجابة أو الرد على الاتصال الذي يتلقاه أو يتفاعل معه.
  • قد يتم تشويه الاتصال في وقت ما بسبب الضوضاء المختلفة سواء في قناة الاتصال أو في جهاز الاتصال أو المتصل، وهناك “4 أنواع من الضوضاء” مثل الضوضاء الجسدية والضوضاء التقنية والضوضاء الاجتماعية والضوضاء النفسية.
  • قد يتم تشويه رسالة أو معلومات اتصال ما في وقت ما على الرغم من إرسالها أو استلامها بشكل صحيح بسبب الدلالات، وهذا يعني أنّ الكلمات والعبارات نفسها قد لا تحمل نفس المعنى لكل من المتصل أو المتصل.

أنواع التشويه في الاتصالات:

1- تشويه “clip”:

تشويه “clip”: هي الظاهرة التي يربطها معظم الناس بالتشويه لكنها في الواقع هي السبب والتشويه التوافقي هو التأثير، وعندما يكون اتساع الإشارة الصوتية قوياً جداً بالنسبة للدائرة التي تمر من خلالها يتم “قطع” قمم الموجة، وتصبح مسطحة بدلاً من أن تكون مستديرة وتبدأ تشبه موجة مربعة، وهذا يضيف نغمات إيحائية عالية التردد للإشارة والتي ترتبط بشكل منسجم بالنوتات التي يتم تشغيلها.

وبسبب الاختلافات الجوهرية في التشغيل تتشابك أنواع مختلفة من الدوائر بشكل مختلف، وتنتج الدوائر الأنبوبية اقتصاصاً “ناعماً” عندما تكون مشبعة بالإشارة، ممّا يؤدي إلى حدوث تفكك تدريجي مع زيادة الحجم، وتنتج معظم الدوائر القائمة على الترانزستور قطعاً صلباً يسري بمجرد أن تصبح الإشارة عالية جداً أي الانتقال من نظيفة إلى مشوهة بقطع حاد، ولكن يمكن محاكاة تشبع الأنبوب بتصميم ذكي.

2- التشوه التوافقي:

يمكن إضافة نوعين من التوافقيات الفردية والزوجية عن طريق القطع، وهو مزيج من الاثنين يعطي كل مضخم أو تأثير تشويه تعقيده وطابعه اللوني، وكما لا تنتج التصميمات القائمة على الأنبوب أو الترانزستور سوى التوافقيات الفردية أو الزوجية، وبدلاً من ذلك فإنّ طوبولوجيا الدائرة والمكونات المستخدمة مسؤولة عن طبيعة التشويه الناتج.

الدوائر أحادية الطرف تنتج توافقيات قوية ولكن ليس بدون بعض الفردية، كما تلغي تصميمات الدفع والسحب في الغالب التوافقيات المتساوية وتترك الفردي كما هو، والتوافقيات من الدرجة الثانية أو “الزوجية” هي مضاعفات ذات أرقام زوجية للترددات الأساسية في إشارة، ونظراً لأنّ التوافقيات دائماً ما تكون متناغمة مع النغمات التي يتم عزفها، فإنّها تضفي ثراءً ممتعاً على مجموعة متنوعة من الإشارات حتى الأخشاب المعقدة والأوتار الكثيفة.

التوافقيات من الدرجة الثالثة أو “الفردية” هي مضاعفات مرقمة للأساسيات وأقوىها هي الأوكتاف بالإضافة إلى الخمس، وهذا يعطي صوتاً أقسى وأكثر حدة بارزاً في الموسيقى، وبسبب الصوت الخامس التوافقيات الفردية تطغى على أوتار الطاقة، في حين أنّ الفواصل الزمنية الأخرى يمكن أن تصبح موحلة وغير مفهومة.

إجمالي التشوه التوافقي “THD”: هو قياس للتشوه الكلي المضاف بواسطة جهاز ومجموع كل التوافقيات الموجودة في المخرجات مقارنة بالإدخال، ويتم التعبير عن هذه الإحصائية كنسبة مئوية ويتم حسابها للميكروفونات ومكبرات الصوت ومكبرات الصوت وأي جهاز آخر تكون فيه الإشارة النقية مواتية، من المستحيل تحقيقه بقيمة صفر خارج المختبر، ولكن الدرجات التي تقل عن “1%” شائعة في المعدات المتطورة.

3- التشبع:

التشبع: هو التغيير التدريجي في النغمة عندما تصل الأنابيب والشريط المغناطيسي إلى الحدود العليا للنطاقات المقصودة، وغالباً ما ينتج عن التشبع ضغطاً ناعماً وممتعاً والذي يبذل العديد من مصممين المكونات الإضافية جهوداً كبيرة لمحاكاته.

4- تشوه التشكيل البيني:

يحدث تشوه التشكيل البيني عندما تظهر الترددات غير التوافقية أو شبه التوافقية في إشارة بسبب العلاقات المعقدة بين النغمات، ويمكن أن ينتج تشويشاً كبيراً في التشكيل البيني عند تشغيل فترات متنافرة ممّا ينتج عنه صوت موحل وغير مفهوم.

5- تشوه الغلاف:

يحدث تشوه الغلاف عندما يتغير اتساع الصوت بمرور الوقت، وتسمح الضواغط على سبيل المثال للمستخدم بالتحكم في الأصوات، والتي لها غلاف غير مرغوب فيه من خلال تعزيز الاستدامة وإزالة التركيز العابرين، ويقوم مغلف أمبير الموجود على جهاز المزج بالعكس ممّا يؤدي إلى الهجوم والاضمحلال والمحافظة وإطلاق الخصائص للموجات الثابتة.

6- تشوه الطور:

تشوه الطور: هو ما يحدث عندما يتم إزاحة كل أو جزء من طور الإشارة وغالباً كأثر جانبي للدوائر الإلكترونية، ويمكن أن تتسبب معادلات النطاقات المتعددة في حدوث تشوه في الطور عندما تتم معالجة نطاقات تردد معينة بينما لا تتم معالجة نطاقات أخرى، وقد تم تصميم العتاد المتطور مثل إتقان المعادل لتقليل هذا التأثير.

الضجيج ليس تشويهاً من الناحية الفنية بل هو إضافة محتوى غير مرغوب فيه إلى إشارة، مثل الحديث المتبادل بين محطتي راديو، ويمكن أن تتسلل الضوضاء إلى إشارة من خلال الكابلات غير المتوازنة والالتقاطات أحادية الملف والحلقات الأرضية ومطابقة المعاوقة الضعيفة، وتحتوي كل دائرة على أرضية ضوضاء أو ضوضاء ثابتة منخفضة المستوى والتي يمكن تقليلها باستخدام التدريج المناسب للكسب.

تشويه تعديل التردد الناجم عن الإرسال متعدد المسارات:

عندما يتم استقبال موجة بتشكيل التردد عن طريق أكثر من مسار واحد بحيث يكون لجهدين أو أكثر من الفولتية المستحثة في الهوائي نفس الاتساع تقريباً يمكن أن ينتج عن ذلك تشوه كبير، ويمكن للأجسام الكبيرة أن تعكس الأمواج وتمتصها وبالتالي تسبب تداخلاً، وستكون موجتان متداخلتان في جزء طور من الوقت وجزء من الطور جزء من الوقت أثناء التعديل.

يؤدي هذا إلى تعديل الاتساع على الموجة الحاملة الناتجة وعدم انتظام حاد في التردد الآني المقابل لكل ثقب في الموجة الحاملة ناتج عن التداخل، وغالباً ما يمكن تقليل التشويه إلى حد كبير عن طريق فصل المستقبِل أو المُميِّز حتى يتزامن الثقب الموجود في الناقل مع نقطة التوازن الصفري للمميز.

كما أنّ الهوائيات الاتجاهية مفيدة عندما لا تأتي الإشارات من المحطة المرغوبة من نفس الاتجاه، وتُشتق الصيغ للغلاف المعدل وللتشويه، ويتيح تحليل سلسلة فورييه لإخراج الصوت المشوه حساب تأثيرات شبكات إلغاء التركيز وانتقائية الصوت الأخرى.

المصدر: Introduction to Analog and Digital Communications/ Simon HaykinData Communication and Computer NetworkWIRELESS COMMUNICATIONS/ Andreas F. MolischTheory and Problems of Signals and Systems/ Hwei P. Hsu, Ph.D./ JOHN M. SENIOR Optical Fiber Communications Principles and Practice Third Edition


شارك المقالة: