إزالة الضوضاء من واجهات الصوت USB: الأسباب والحيل والحلول الحقيقية

عندما تقوم بتوصيل واجهة صوتية أو جهاز توليف أو أي جهاز موسيقي آخر عبر USB بجهاز الكمبيوتر الخاص بك وتبدأ في سماع طنين أو فرقعة أو تداخل، فهذا شعور محبط. إنها مشكلة أكثر شيوعًا مما تبدو.، ولا يميز بين العلامات التجارية أو النطاقات: يحدث هذا للواجهات، وأجهزة التحكم، وأجهزة التوليف، وأي جهاز تقريبًا يستقبل الطاقة أو البيانات عبر USB.

تكمن جذور المشكلة دائمًا في كيفية انتقال الطاقة والبيانات معًا عبر كابل USB. في نفس السلك، يتواجد خط 5 فولت (والأرض) مع D+ وD-ولم تُصمَّم الطاقة التي يُزوِّدها الحاسوب لتوفير صوت عالي الدقة، بل صُمِّمت خصيصًا للفئران ولوحات المفاتيح والذاكرة وغيرها من الأجهزة الطرفية منخفضة الاستهلاك. ولهذا السبب، تتسلل الضوضاء الصادرة عن النشاط الداخلي للحاسوب (وحدة المعالجة المركزية، والمراوح، ومُحوِّلات التبديل) والأجهزة المتصلة الأخرى. بعد ذلك، سنتعلم كل شيء عن كيفية إزالة الضوضاء من واجهة الصوت USB. 

لماذا يظهر ضوضاء USB على المعدات الصوتية

يوجد داخل كابل USB القياسي أربعة موصلات: الأحمر (5 فولت)، والأسود (الأرضي)، والأبيض (البيانات-)، والأخضر (البيانات+). المفتاح هو أن خط 5 فولت القادم من الكمبيوتر يكون عادةً "متسخًا"مع ضوضاء زائفة متراكبة ناتجة عن الجهاز نفسه وملحقاته. تتصل هذه الضوضاء بنظام الصوت، مُولِّدةً أزيزًا أو هسهسة أو تداخلًا يختلف أحيانًا حسب حمل المعالج أو حتى سرعة المروحة.

لا تقتصر هذه الظاهرة على أي علامة تجارية معينة: عاجلاً أم آجلاً، سينتهي الأمر بالعديد من المستخدمين إلى تجربة هذه الظاهرة. الشيء المحبط حقًا هو أنه يفسد التجربة والجودة.، وخاصة في بيئات التسجيل أو البث المباشر أو المراقبة الحرجة حيث لم يعد الطنين مقبولاً.

بالإضافة إلى ذلك، هناك عامل مزعج: بعض الأصوات تزداد عند لمس الأجزاء المعدنية، أو الأوتار، أو حتى الأرض، اعتمادًا على كيفية الإشارة إلى الكتل. إذا "لاحظ" النظام جسمك، فإنه يمكن أن يغير مستوى الرطوبة.، وهو شيء يتناسب مع التردد النموذجي 50/60 هرتز وتوافقياته عندما تكون هناك حلقات أرضية أو اختلافات محتملة بين المعدات.

كما لو أن ذلك لم يكن كافيًا، فإن بعض الكابلات تتضمن حلقات الفريت كمعيار ولا تعمل المعجزات: تساعد الفريتات في التداخل عالي الترددلكنها لا تُعالج طنين التردد المنخفض الناتج عن مصادر الطاقة/الأرضيات بشكل كافٍ. لذلك، ورغم مساهمتها، نادرًا ما تُعالج هذه الحالات بمفردها.

لماذا لا يحل المحور المزود بالطاقة المشكلة دائمًا

رد الفعل الشائع هو التداخل موزع USB مع مصدر طاقة خاص بهمن المنطقي أن نفكر في الأمر: إذا كان المحور "يوفر" الطاقة، فقد يتوقف ضجيج الكمبيوتر عن الدخول. المشكلة هي أن العديد من المحاور تحافظ على طاقة المضيف متجاوزة. مع بقية الحافلة، بحيث يظل "5 فولت" "القذر" موجودًا ويستمر الضجيج.

هل يعني هذا أن المحور المزود بالطاقة لا يعمل أبدًا؟ ليس بالضرورة. إذا كان لديك واحد بالفعل، فحاول استخدامه لأنه يساعد في بعض الأحيانولكن من الأفضل عدم الاستهانة بهذا الأمر. فالعديد من الطُرز لا تعزل مصدر الطاقة عن المُضيف، وحتى مع وجود مصدر طاقة خارجي، فإنها لا تقطع الطريق الذي قد يتسلل من خلاله الضوضاء.

حل كابل Y: فصل البيانات والطاقة

البديل الأكثر وضوحًا هو فصل الطاقة عن البيانات فعليًا، بحيث يتحدث الكمبيوتر فقط إلى الجهاز، ولكن لا يزوده بالطاقة. يتم تحقيق ذلك باستخدام كابل Y جاهز للصوت عبر USB.، مع ثلاثة موصلات: واحد يذهب إلى الكمبيوتر (بيانات بدون 5 فولت)، وآخر إلى مصدر الطاقة (PWR) والثالث إلى واجهتك/مركبك.

في هذه الكابلات، يجب أن تحمل الإشارة المتجهة إلى الكمبيوتر D+ وD- (الأخضر والأبيض) حصريًا، مع ترك السلك الأحمر 5 فولت غير متصل. انظر إلى الملصق: عادةً ما يظهر "PC" و"PWR" للتمييز بين ما يُوصل على كل جانب. ليست كل موصلات نوع Y المتوفرة في السوق مناسبة: فالعديد منها مصمم لاستخدامات أخرى، ويحافظ على توصيل الطاقة في أماكن غير مناسبة.

إذا كان لديك Y ولم تلاحظ أي تحسن، هناك اختبار واضح: اقطع السلك الأحمر في القسم الذي يذهب إلى الكمبيوتربإزالة جهد الـ 5 فولت من الجهاز المضيف، تضمن عدم تغذية الجهاز عبر المنفذ، وبالتالي التخلص من مسار الضوضاء. بعد ذلك، سيتم تزويد الجهاز بالطاقة من مصدر منفصل.

كيفية صنع الكابل الخاص بك (DIY) خطوة بخطوة

إذا كنت من هواة الأعمال اليدوية، فيمكنك تحويل كابل تمديد USB ذكر/أنثى إلى كابل بيانات غير مزود بالطاقة لجهاز الكمبيوتر الخاص بك، كما يمكنك أيضًا إضافة مدخل إضافي لحقن 5 فولت نظيفة في الجهاز. ميزة DIY هي أنك تختار الموصلات والأطوال حسب رغبتك.، وأنت تعرف بالضبط ما هو متصل وما هو غير متصل.

عند فتح الكابل، سترى شبكة من الأسلاك ورقاقة معدنية. كلاهما يعمل كدرع. ستجد بداخله أربعة موصلات رئيسية: الأحمر (5 فولت)، والأسود (الأرضي)، والأبيض (D-)، والأخضر (D+). يتكون العمل من "كسر" الـ 5 فولت في القسم المتجه نحو الكمبيوتر:لا تقم بتوصيل اللون الأحمر على هذا الجانب، واترك البيانات تمر فقط.

للحفاظ على الأسلاك العادية لديك، من الأفضل استخدام سلك تمديد رخيص. مع المقص والشريط العازل لديك ما يكفيانزع الغطاء بعناية، وافصل الشبكة والرقاقة المعدنية، وحدد الأسلاك، ثم اقطع السلك الأحمر عند نقطة تلامسه. اعزل الأطراف جيدًا حتى لا يكون أي شيء مكشوفًا أو قابلًا للمس.

والكتلة (السوداء)؟ هناك تفاصيل دقيقة هنا. نقل البيانات عبر USB متوازن، ولكن الأرض هي المرجعفي كثير من الحالات، يُفضّل الاحتفاظ به. إذا استمرت الحلقة أو لم يخفّ الضجيج، يمكنك محاولة عدم توصيل السلك الأسود بالكمبيوتر كـ"رافعة أرضية" (كما هو الحال في العديد من صناديق DI). مع ذلك، يُفضّل عادةً الاحتفاظ بالأرضية المشتركة، إلا في حالة الضرورة القصوى.

بمجرد أن يتوقف الكمبيوتر عن توفير 5 فولت، فسوف يحتاج الكمبيوتر إلى الطاقة من مكان ما. وهنا يأتي دور الموصل الثالث للـY.: وصّل جهد 0 فولت و5 فولت من مصدر طاقة خارجي بالأسلاك السوداء والحمراء للقسم المؤدي إلى الجهاز. يمكنك استخدام كابل USB للحصول على الموصل الذكر المتصل بمصدر الطاقة، ثم توصيله/لحامه عند الحاجة.

لحام أم لفّ الأسلاك؟ اللحام أفضل، ولكن إن لم تكن ماهرًا، تغليف جيد بطبقة سخية من الشريط العازل قد يُساعدك ذلك على تجاوز مأزق. تأكد من متانة الوصلات، ويفضل حمايتها بغطاء حراري، وتجنب حدوث قصر كهربائي أو خسائر فادحة في الحماية.

الكابلات التجارية والأخطاء الشائعة عند شرائها

يقوم بعض المصنعين بتضمين كابلات "البيانات في أحد الطرفين، والطاقة في الطرف الآخر" مع منتجاتهم، كما تتوفر أيضًا خيارات في المتاجر والأسواق. العائق الكبير هو أن الوصف غالبا ما يكون غير واضح.، وجزء كبير من Y الموجودة في السوق تحافظ على 5 فولت على كلا الذراعين لأن غرضها هو "جمع" التيار، وليس فصله.

عند الشراء، ابحث عن المواصفات التي تشير إلى أن أحد الطرفين، الطرف المتجه إلى المضيف، ليس متصلاً بالطاقة. إذا رأيت أن "المضيف" مُصنف على أنه مخصص للبيانات فقط أو "بدون طاقة"، فهذه علامة جيدة.ومع ذلك، عليك التحقق بعناية، لأن ما يقدمه البائع لا يتوافق دائمًا مع ما تتلقاه فعليًا.

هناك مشكلة شائعة أخرى تتمثل في العثور على منتج يكون في الواقع مركزًا وليس كابلًا. يضيف المحور المنطق والتوافق بينهماقد ينجح هذا، ولكن قد لا تعمل واجهتك/مُركِّبك الصوتي عبر موزع، ويتطلب مُضيفًا مباشرًا (خاصةً مع العديد من أجهزة الصوت/MIDI). وإذا كان يستخدم موصل هاتف محمول عاديًا على جانب "المُضيف"، فقد لا يعمل مع جهاز الكمبيوتر.

عازل USB: بديل فعال مع حماية إضافية

بالإضافة إلى كابل Y، هناك حل فعال للغاية: عوازل USB. إنها تعمل كحاجز جلفاني بين الكمبيوتر والجهاز.، قطع مسار الضوضاء، وفي هذه العملية، توفير الحماية ضد طفرات الطاقة والمخاوف الكهربائية الأخرى.

لقد كانت باهظة الثمن لسنوات عديدة، لكن أسعارها انخفضت بشكل كبير. هناك نماذج من مختلف العلامات التجارية؛ أحد النماذج التي يوصي بها المستخدمون هي تلك التي تقدمها شركة Olimex.، والتي ارتفعت أسعارها من حوالي 60 يورو إلى أسعار أكثر ملاءمة. إذا كنت تفضل تجنب أعمال الصيانة المنزلية أو تحتاج إلى عزل كامل، فعادةً ما يكون العازل خيارًا آمنًا.

حالات واقعية: ما تعلمناه وكيفية التعامل مع التشخيص

المثال 1: جهاز Focusrite Scarlett 2i2 USB 2.0 متصل عبر منفذ USB-C بجهاز كمبيوتر محمول Lenovo P-51. يسمع المستخدم طنينًا واضحًا بتردد 60 هرتز. أقوى عند لمس الأوتار وعند وضع القدم العارية على أرضية خرسانيةبفضل وجود حصيرة مطاطية يتم خفض الضوضاء، ولكنها لا تختفي.

لقد قاموا بالفعل بفحص الأسلاك الداخلية للجيتار (لا توجد حلقات أرضية مرئية)، وجربوا قاعدة Anker PowerExpand 7 في 1 (لا يوجد كابل طاقة مؤرض)، واستخدموا iFi iDefender+ دون أي نتائج، وأيضًا بدون مدخل طاقة مؤرض. من الصعب جدًا العثور على محطات توصيل USB ذات أرضية حقيقية في مصدرها.وهذا يحدّ من فعاليته في هذه الحالات. كما لم يجرّبوا أيّ منفذ أو جهاز كمبيوتر محمول آخر، نظرًا لنقص الإمكانيات اللوجستية.

تشير الدلائل التي يشير إليها هذا السيناريو إلى: إذا زاد الطنين عند لمس الأوتار أو الأرض، هناك مرجع جماعي "ضيق الأفق" أو اختلافات محتملةغالبًا ما يُحدث عازل USB أو كابل Y، الذي يقطع جهد 5 فولت عن الجهاز المضيف (ويُغذيه من مصدر نظيف، ومؤرض إن أمكن)، فرقًا. كما أن تجربة منفذ آخر على دائرة كهربائية مختلفة يُعدّ دليلًا على ذلك، مع أن هذا ليس ممكنًا دائمًا في المنزل.

المثال الثاني: سماعة Behringer Pro 800 متصلة بجهاز كمبيوتر عبر USB، بينما ينتقل الصوت إلى منفذ Universal Volt عبر USB أيضًا. ببساطة، قم بتوصيل منفذ USB الخاص بسماعة Pro 800. يظهر ضوضاء في النظامتحتوي الكابلات بالفعل على حلقات فيريتية ولم يؤدي توصيل علبة الكمبيوتر إلى تحريك الإبرة.

تتناسب هذه الحالة مع ضوضاء الطاقة/الأرض المشتركة "الكلاسيكية" عند الإضافة. الممارسة الموصى بها هي عزل 5 فولت من المضيف إلى Pro 800 باستخدام موصل Y مخصص للبيانات فقط مع مصدر طاقة منفصل، أو توصيل عازل USB مباشرةً. لا تُجدي الفريتات نفعًا مع طنين ٥٠/٦٠ هرتز؛ كما أن تأريض علبة الكمبيوتر لا يحل المشكلة دائمًا إذا كان مسار الضوضاء هو ناقل USB نفسه.

قائمة التحقق من الإجراءات العملية (من الأقل إلى الأكثر تدخلاً)

قبل القفز إلى DIY، هناك ترتيب منطقي للاختبار. الفكرة هي عزل السبب بأقل جهد ممكن. وإذا لم تسفر هذه الجهود عن نتائج، فمن الأفضل أن ننتقل إلى حلول أكثر "جراحية".

• جرب استخدام محور يعمل بالطاقة إذا كان لديك واحد بالفعل، مع العلم بحدوده. إذا لم يعزل المحور الـ 5 فولت عن المضيف، فقد لا يكون ذلك مفيدًا.، ولكن في بعض الأحيان يقلل الضوضاء.
• إذا كان لديك جهاز من نوع "المدافع" أو "الفلتر" عبر منفذ USB، فاستخدمه فقط مع مصدر طاقة خارجي متصل بمدخل الطاقة الخاص به. بدون أرض حقيقية قد يكون تأثيرها هامشيا..
• تبديل المنافذ والكابلات. بعض المنافذ أقل "ضوضاء" من غيرها، والكابل المحمي بشكل سيئ يجعل الأمر أسوأ.
• إذا كان ذلك ممكنًا، فحاول استخدام منفذ أو شريط طاقة آخر. قد يكون للدوائر المختلفة فرق جهد أقل بين الأراضي.
• تجنب المحاور إذا كانت معدات الصوت/MIDI الخاصة بك لا تدعمها. هناك أجهزة تتطلب استضافة مباشرة وتفشل مع الوسطاء.
• قم بتوصيل كابل Y الصحيح: البيانات إلى الكمبيوتر الشخصي دون 5 فولت والطاقة الخارجية للجهاز. إنه الحل الأكثر فعالية بشكل متكرر دون الدخول في العزل الجلفاني.
• خذ في الاعتبار عازل USB عندما تريد القضاء على الضوضاء. ويضيف أيضًا حماية من زيادة التيار..

التفاصيل الفنية التي تصنع الفارق

عند حقن الطاقة الخارجية، استخدم مصدرًا مستقرًا وعالي الجودة. عادةً ما تكون الشواحن المحمولة الجيدة كافية.ولكن من الأفضل أن تكون من علامات تجارية مرموقة ذات ترشيح جيد. مع أنك لست بحاجة إلى مصدر صوت غامض، إلا أنه من المهم ألا يزيد الضوضاء أكثر مما يزيلها.

عند قطع السلك الأحمر في الحرف Y المصنوع منزليًا، احترم الحماية والحجب. حاول الحصول على الشبكة والورقة لتغطية المفاصل مرة أخرى.ولا تُطيل أقسام الهواء الطلق كثيرًا. فقلة مساحة السطح المكشوفة تعني تداخلًا أقل.

إذا قمت بتجربة "رفع الأرض" على السلك الأسود المتجه نحو الكمبيوتر، فافعل ذلك بحكمة. في بعض الإعدادات، قد يؤدي إزالة الأرضية المشتركة إلى تثبيت الطنين، ولكن في حالات أخرى، يُعطّل المراجع ويُسبب انقطاعًا في الاتصال. أعطِ الأولوية للحفاظ على الكتلة ما لم يُقدَّم دليل مُبرَّر.

تحقق من ملصقات أي Y تشتريه بعناية شديدة. مجرد أن أحد الطرفين يقول "PWR" لا يضمن أن الطرف "PC" لا يحتوي على 5 فولت.ابحث عن مؤشرات واضحة لـ "البيانات فقط" أو "لا يوجد طاقة" أو ما شابه ذلك؛ إذا لم يكن الأمر كذلك، افترض أن 5 فولت قد لا تزال موجودة.

الأخطاء الشائعة وكيفية تجنبها

الاعتقاد بأن جميع الفريتات تُثبّت طنينًا بتردد ٥٠/٦٠ هرتز. لا: الفريتات مخصصة للترددات العالية؛ مفيد ضد الترددات الراديوية، وغير فعال ضد طنين التيار الكهربائي وحلقات الأرض.

قم بشراء كابل Y الأول وافترض أنه يفصل الطاقة. تم تصميم العديد من Y لجمع التيار من منفذين.لتجنب قطع التيار الكهربائي عن المضيف، يُرجى مراجعة بيانات الجهاز أو استخدام مقياس متعدد.

افترض أن المحور "المُزود بالطاقة" يعزل 5 فولت. معظمهم يتجاوزون طاقة المضيف. فقط عدد قليل من النماذج أو التكوينات المحددة هي التي تلبي الغرض حقًا.

استخدم المحور عندما تتطلب المعدات استضافة مباشرة. مع بعض أجهزة الصوت/MIDI، يضيف المحور عدم التوافق وهذا ليس حلاً.

التبرؤ من أي ملحق لأنه "لم يفعل أي شيء" دون تغذيته/تأريضه بشكل صحيح. إذا كان المرشح/الواقي يتطلب إدخال طاقة مؤرضة وإذا لم تعطيه الفرصة، فإن مجال المناورة لديه سينخفض ​​بشكل كبير.

علامات تدل على أنك على الطريق الصحيح

إذا انخفض مستوى الضوضاء بشكل كبير بعد قطع جهد 5 فولت عن الكمبيوتر وتزويده بالطاقة من مصدر خارجي، فقد حددت السبب الجذري. عندما يتغير الطنين عند لمس الأوتار أو الأرضية ثم يختفي مع Y أو العازل، يتم عادة التأكد من أن مسار الضوضاء كان مصدر الطاقة/الأرض USB.

إذا تمكنت من إسكات النظام دون لمس أي شيء آخر باستخدام عازل USB، فقد أصبتَ الهدف تمامًا. تعمل هذه الأجهزة بشكل جيد للغاية عندما تكون المشكلة في مرجع الأرض. أو وصلات بالحافلة.

إذا لم يغير المحور المزوّد بالطاقة أي شيء أو جعل الأمور أسوأ، فلا تتفاجأ. إنها ليست الأداة المثالية لقطع 5 فولت عن المضيف.، وهذا هو السبب وراء بروز كابل Y والعازل.

الأسئلة الشائعة المختصرة

هل يُمكن لأي شاحن هاتف محمول تشغيل الطرف Y؟ عمومًا، نعم، إذا كان يُوفر جهدًا ثابتًا قدره 5 فولت وسعة كافية من مللي أمبير. من الأفضل أن تكون العلامة التجارية موثوقة مع تصفية جيدة حتى لا يعود الضجيج.

هل يمكنني استخدام محول Y مُشترى لنقل البيانات فقط إذا كان جهازي يستخدم أيضًا طاقة USB؟ نعم، بشرط إدخال 5 فولت عبر موصل الطاقة. بدون هذه الطاقة الإضافية، قد لا يتم تشغيل الجهاز. أو قطع الاتصال.

كيف يمكنني اكتشاف العملية التي تمنعني من إخراج محرك أقراص USB "قيد الاستخدام" حتى لو لم يكن هناك شيء مفتوح؟ نخبركم بكل شيء في هذا الرابط.

هل يُجدي استخدام موصل Y الذي يجمع التيار من منفذين؟ ليس في هذه الحالة. تعطي هذه Y المزيد من الأمبير، لكنها لا تقطع 5 فولت من المضيف.، وهذا هو بالضبط ما يجب عليك تجنبه.

هل عازل USB خطير؟ الموديلات الجيدة آمنة وتتضمن حماية من زيادة التيار. التحقق من المواصفات والحد الحالي للتأكد من أنه يغطي معداتك.

ماذا لو استمرّ الضجيج بعد كل هذا؟ تأكد من عدم وجود أي مسارات أرضية أخرى للصوت التناظري (مقبس، XLR، إلخ). في بعض الأحيان تكون الحلقة في الاتصالات التناظرية، ليس فقط على USB. يمكن أن تساعد صناديق DI ذات الرفع الأرضي في تلك المجالات.

إذا وصلت إلى هذا الحد، فستعرف بالفعل سبب تسلل الضوضاء إلى معدات الصوت USB، ولماذا لا يعد المحور المزود بالطاقة حلاً سحريًا، وكيفية فصل "الطاقة" عن "البيانات" باستخدام كابل Y أو التخلص منها تمامًا باستخدام عازل USB. حالات Focusrite Scarlett 2i2 على Lenovo P-51 وBehringer Pro 800 مع Universal Volt يمثل هذا مثالاً مثاليًا للمشكلة ويؤكد أن قطع 5 فولت عن المضيف أو عزل الناقل هي الخطوات التي تغير اللعبة حقًا.