Balanced Audio වල ක්‍රියාකාරීත්වය
Balanced සහ Unbalanced කියන්නේ විවිධ උපකරණ අතර සම්බන්ධතා ගැන කතා කරද්දී නිතර ඇහෙන වචන දෙකක්. මේ ආකාරයට වර්ග දෙකක සම්බන්ධතා හැදුණු විදිය, ඒවායේ ක්‍රියාකාරීත්වය සහ එක් එක් වර්ගය භාවිතා කළ යුතු අවස්ථා වගේ දේවල් ගැන ටිකක් ගැඹුරට කතා කරන්නයි මේ ලිපිය වෙන් වන්නේ.
Balanced audio භාවිතයට එකතු වෙන්නේ ඊට පෙර සිට භාවිතා වුණු Unbalanced ක්‍රමයේ තිබුණු දුර්වලතා වලට විසඳුමක් හැටියටයි. ඇනලොග් ධ්වනි තරංගයක් කේබල් එකක් හරහා ගමන් කරන්නේ ප්‍රත්‍යාවර්තන විද්යුත් ධාරාවක් හැටියටයි. මේ විද්යුත් ධාරාවේ සංඛ්‍යාතයේ වෙනස් වීම් මගින් තරංගයේ සංඛ්යාතයත්, වොල්ටීයතාවයේ වෙනස්වීම් මගින් තරංගයේ විස්තාරය, නොඑසේ නම් ධ්වනි තීව්රතාවයත් නිරූපණය වෙනවා. මේ ආකාරයේ විද්යුත් ධාරාවක් ගමන් කිරීම සඳහා අවම වශයෙන් සන්නායක දෙකක් සහිත මාධ්‍යයක් අවශ්‍යයි. Unbalanced audio ක්‍රමය සැකසී තිබෙන්නේ මේ අවම අවශ්‍යතාවයට ගැලපෙන ආකාරයටයි. ඒ අනුව තමයි Balanced අකාරයේ සම්බන්ධතා සඳහා භාවිතා වන Standard TS (tip-sleeve), නැතිනම් Guitar Cables සහ RCA Cables සඳහා ඇතුළත රැහැන් දෙකක් සහිත කේබල් පාවිච්චි වන්නේ.
මේ අකාරයේ කේබල් වල එක් රැහැනක් (Hot wire / Signal Wire) තරංගය ගමන් කිරීම සඳහාත් අනෙක් රැහැන ground සම්බන්ධතාවය සඳහාත් භාවිතා වනවා.
Unbalanced ආකාරයේ සම්බන්ධතාවක්
source – www.boxcast.com
Unbalanced ක්‍රමයේ ගැටළු
Unbalanced ක්‍රමය කෙටි දුරකට තරංග යැවීම සඳහා සුදුසු නමුත් භාවිතා වන රැහැන් වල දිග වැඩි වීමත් සමග පරිසරයේ පවතින විවිධ අනවශ්‍ය ශබ්ද, තරංගයට මුසු වීම දක්නට ලැබෙනවා. මීට හේතුව වන්නේ රැහැන් වල අඩංගු ලෝහ තන්තු ඇන්ටනාවකට (Antenna) සමාන ආකාරයෙන් ක්‍රියා කිරීම නිසා පරිසරයේ පවතින් විවිධ විද්යුත් චුම්බක තරංග, රැහැන හරහා යන ශබ්ද තරංගයට මිශ්‍ර වීමයි. මීට අමතරව unbalanced ආකාරයේ කේබල් අසලින් ගමන් කරන වෙනත් ප්‍රබල විදුලි රැහැන් වලිනුත් තරංගයට අනවශ්‍ය ශබ්ද (hum/hiss) එකතු වීමේ ඉඩකඩ තිබෙනවා. බොහෝවිට unbalanced කේබල් වලත් ground රැහැන සකසා ඇත්තේ අනෙක් රැහැන වටා එතී ඇති shield එකක් හැටියටයි. මෙහි අරමුණ වන්නේත් අවට පරිසරයෙන් තරංගයට අනවශ්‍ය ශබ්ද මුසු වීම අවම කිරීම වන නමුත් දිග ප්‍රමාණය වැඩි වනවිට තරංගය ආරක්ෂා කරගැනීමට එම උපක්‍රමය ප්‍රමාණවත් වන්නේත් නැහැ. මේ නිසා unbalanced කේබල් එකක් හරහා තරංගයක් යැවිය යුතු උපරිම දුර ආසන්න වශයෙන් මීටර 5ක් පමණ ලෙස සැලකෙනවා.
Ground රැහැන ඇත්තේ අනෙක් රැහැන වටා එතී ඇති shield එකක් ලෙස සකසා ඇති වයරයක්.
source – www.performanceaudio.com
Balanced Audio
Unbalanced සම්බන්ධතා වල ඉහත විස්තර ගැටළු මගහැරවාගත හැකි ක්‍රමයක් තමයි balanced සම්බන්ධතා. මෙහිදී රැහැන් 3කින් සමන්විත කේබල් එකක් භාවිතා වනවා. ඉන් එකක් පෙර පරිදිම ground සබඳතාවය වෙනුවෙනුත් ඉතිරි රැහැන් දෙක තරංගය රැගෙන යාම සඳහාත් භාවිතා වනවා. Balanced audio වල ක්‍රියාකාරීත්වය, නැතිනම් ඉන් අවට පරිසරයෙන් එකතු වන අනවශ්‍ය හඬ කපාහරින ක්‍රමවේදය පදනම් වෙලා තිබෙන්නේ තරංග දෙකක් එකතු වනවිට ඇතිවන සංසිද්ධි දෙකක් මතයි.
- එකම තරංගයේ, එකම ධ්‍රැවීයතාව (same polarity) සහිත පිටපත් දෙකක් එකට මිශ්‍ර වන අවස්ථා වල එම තරංග දෙකෙහිම ශක්තිය සහිත, තීව්‍රතාව ඩෙසිබල් 6 ක පමණ වැඩිවීමක් සහිත වඩාත් ප්‍රබල තරංගයක් නිර්මාණය වනවා.
- එකම තරංගයේ ප්‍රතිවිරුද්ධ ධ්‍රැවීයතා (opposite polarity) සහිත පිටපත් දෙකක් දෙකක් එකට මිශ්‍ර වන අවස්ථා වලදී එම තරංග දෙකම එකිනෙකින් අවලංගු වී ක්ෂය වී යාම (Cancellation) සිදු වනවා. තවත් සරලව කිව්වොත් ධන සංඛ්‍යාවකට එම සංඛ්යාවේම සෘණ අගය එකතු කළවිට පිළිතුර 0ක් වීම (ex: 5 + (-5) = 0 ) වගේ අවස්තාවක්. මෙවැනි අවස්තාවක අදාළ තරංග දෙකෙක් එකකට හෝ හඬ නිකුත් කිරීමේ හැකියාවක් නැහැ.
කලින් සඳහන් කළ ආකාරයට balanced සම්බන්ධතාවයකදී එහි ඇති රැහැන් 3න් එකක් ground සම්බන්ධතාවය සඳහාත් ඉතිරි රැහැන් දෙක තරංගය යැවීම සඳහාත් භාවිතා වනවා. Balanced ක්‍රමයේ ඇති විශේෂත්වය වන්නේ මේ තරංග දෙකෙන් එකක් එහි ප්‍රතිවිරුද්ධ ධ්‍රැවීයතාවයට (reverse polarity / opposite polarity) පරිවර්තනය කර යැවීමයි. මේ අනුව balanced සම්බන්ධතාවකදී කේබල් එකක ඇතුළත රැහැන් දෙක තුල ගමන් ගන්නේ ඉහත දෙවන අවස්ථාවේ ඇති පරිදි එකම තරංගයේ එකිනෙකට ප්‍රතිවිරුද්ධ ධ්‍රැවීයතාවයන් සහිත පිටපත් දෙකක්. මෙහි මුල් තරංගය Hot signal ලෙසත් reverse polarity සහිත තරංගය Cold Signal ලෙසත් හැඳින්වෙනවා.
Balanced ආකාරයේ සම්බන්ධතාවක්
source – www.boxcast.com
උදාහරණයක් හැටියට Mixer එකක සිට ඈම්ප් එකකට balanced ක්‍රමය යටතේ signal එකක් යවන අවස්තාවකදී mixer එක තුල ඇති පරිපථයක් මගින් signal එකේ එක් පිටපතක් polarity reverse කර යැවීම සිදු කෙරෙනවා (පහත රූප සටහනේ 1 අවස්ථාව). මෙම අවස්ථාවේදී තරංග දෙක වෙන වෙනම රැහැන් දෙකක් තුල පවතින නිසා ඉහත 2වැනි සංසිද්ධියට අනුව තරංග දෙක අතරමග දී එකිනෙකින් කැපී යාමක් සිදුවන්නේ නැහැ.
Balanced සම්බන්ධතාවයක් හරහා noise ඉවත්වන ආකාරය Source – http://www.daviddarling.info
මේ ආකාරයට රැහැන් දෙකක් තුල ගමන් ගන්නා තරංගයට, පෙර සඳහන් කළ අවට පරිසරයේ ඇති විවිධ අනවශ්‍ය ශබ්ද (Noise) එකතුවීම සිදුවෙනවා. නමුත් එම බලපෑම රැහැන් දෙකටම බලපාන්නේ එකම ආකාරයටයි ( රූප සටහනේ 3 අවස්ථාව ). තවත් ආකාරයකින් කිව්වොත්, එකිනෙකට ප්‍රතිවිරුද්ධ polarity එකක් සහිතව ගමන් කරන තරංග දෙකටම එකතු වන්නේ සමාන polarity එකක් සහිත noise එකක්.
මේ ආකාරයට ගමන් කරන තරංගය balanced සම්බන්ධතාවයේ අනෙක් අන්තයේ ඇති උපකරණයට (අපේ උදාහරණයට අනුව ඈම්ප් එකට) ලඟා වන විට එහි රැහැන් දෙක තුල පවතින්නේ ප්‍රතිවිරුද්ධ polarity සහිත මුල් තරංගය සහ සමාන polarity සහිත අතරමගදී එකතු වූ noise එකත්. මීළඟට තරංගය ලබාගන්නා උපකරණය තුල ඇති පරිපථයක් මගින් reverse polarity සහිත තරංගය (Cold Signal) ඊට එකතු වූ noise එකත් සමගම නැවත වරක් ප්‍රතිවිරුද්ධ ධ්‍රැවීයතාවයට පරිවර්තනය කෙරෙනවා ( රූප සටහනේ 4 අවස්ථාව ). කලින් වරක් polarity reverse කර තිබුණු මුල් තරංගය නැවත වරක් polarity reverse කිරීම මගින් ලැබෙන්නේ ආරම්භයේ තිබු නිවැරදි polarity සහිත තරංගය වන නමුත් එහි noise කොටස පරිවර්තනය වන්නේ ප්‍රතිවිරුද්ධ ධ්‍රැවීයතාවයටයි.
මේ පරිවර්තනයෙන් පසුව රැහැන් දෙකට අදාළ තරංග තුල අඩංගු වන්නේ ඉහත පළමු සංසිද්ධියේ ආකාරයට සැකසුණු, සමාන polarity එකක් සහිත මුල් තරංගයේ පිටපත් දෙකක් සහ දෙවන සංසිද්ධියේ ආකාරයට සැකසුණු, එකිනෙකට ප්‍රතිවිරුද්ධ polarity සහිත noise කොටසේ පිටපත් දෙකකුත්. මීළඟට මේ තරංග දෙක එකට එකතු කිරීමේදී දෙවන සංසිද්ධියට අනුව noise කොටස ඉවත් වී යාමත්, මුල් තරංගයේ වඩාත් තීව්‍ර නිරූපනයක් නිර්මාණය වීමත් සිදු වනවා ( රූප සටහනේ 6 අවස්ථාව ). ඒ අනුව අවසානයේ ඉතිරි වන්නේ අපට අවශ්‍ය කරන මුල් තරංගය පමණයි.
මේ ආකාරයට අතරමගදී එකතු වන අනවශ්‍ය ශබ්ද කපා හැරීමේ හැකියාව නිසා වඩාත් වැඩි දුර ප්‍රමාණ වලට ඇනලොග් ශබ්ද තරංග රැගෙන යාම සඳහා balanced ක්‍රමය භාවිතා වනවා. කෙසේනමුත් මේ ක්‍රමය භාවිතා කිරීමට නම් ඒ සඳහා යොදාගැනෙන උපකරණ වල balanced outputs සහ balanced inputs තිබීම අනිවාර්යයි. ඒ සඳහා Balanced කේබල් පමණක් තිබීම ප්‍රමාණවත් වන්නේ නැහැ. කෙසේනමුත් වර්තමානයේ භාවිතා වන බොහෝ line level උපකරණ වලට balanced audio signal යැවීමේ සහ ලබාගැනීමේ හැකියාව තිබෙනවා. XLR සහ TRS වර්ගයේ කේබල් Balanced සම්බන්ධතා සඳහා ප්‍රධාන වශයෙන් භාවිතා වනවා.
Balanced Inputs සහිත උපකරණයක්
Source – nack-audio.jugem.jp
සාමාන්‍යයෙන් unbalanced කේබල් වලට වඩා balanced කේබල් මිල වැඩියි. මේ නිසා සහ සමහර උපකරණ unbalanced සබඳතා පමණක් සහිතව නිෂ්පාදනය වන නිසා කෙටි දුර ප්‍රමාණ වලට භාවිතා වන patch cables සහ guitar cables වැනිදේ සඳහා unbalanced වර්ගයේ සම්බන්ධතා තවදුරටත් භාවිතා වනවා. නමුත් දිගු දුර ප්‍රමාණ සඳහා හැකි සෑම විටම balanced සම්බන්ධතා භාවිතා කිරීම වඩාත් ඉහළ ගුණාත්මක භාවයකින් යුත් හඬක් ලබා ගැනීමට උපකාරී වනවා.
Stereo කේබල් balanced ද?
Balanced audio සම්බන්ධව තියෙන ගැටලුකාරී තැනක් තමයි මේ. Balanced සම්බන්ධතා සඳහා රැහැන් 3ක් සහිත TRS කේබල් භාවිතා වන නමුත් TRS කේබල් චැනල් දෙකක් සහිත stereo තරංග යැවීමටත් භාවිතා කළ හැකියි. නමුත් එවැනි අවස්තාවකදී රැහැන් දෙක තුල ගමන් කරන්නේ එකිනෙකට සම්පුර්ණයෙන්ම වෙනස් තරංග දෙකක් නිසා එවැනි අවස්තාවක තිබෙන්නේ චැනල් දෙකක් සහිත unbalanced සම්බන්ධතාවක් පමණයි. ඇතුළත රැහැන් 3ක් සහිත කේබල් එකකින් balanced ආකාරයේ mono signal එකක් හෝ unbalanced ආකාරයේ stereo signal එකක් යැවිය හැකියි. Stereo signal එකක් යැවීම සඳහා තනි කේබල් එකක් භාවිතා කරනා සෑම අවස්තාවකදීම එය පවතින්නේ unbalanced සම්බන්ධතාවයක් ලෙසයි.
Sources:
mackie.com : Balanced vs Unbalanced Connectors
www.aviom.com: Difference Between Balanced and Unbalanced
Cabling – Yamaha Sound Reinforcement Handbook
