วิธีออกแบบระบบเสียงให้ดังทั่วทั้งห้อง
วิธีออกแบบระบบเสียงให้ดังทั่วห้อง ในการใช้งานด้านติดตั้งระบบเสียงนั้น ถ้าติดตั้งลำโพงเพียงใบเดียวเเล้วได้ความดังที่ต้องการ เเละได้มุมกระจายเสียงที่ครอบคลุมพื้นที่ คงไม่จำเป็นต้องเพิ่มจำนวนลำโพงให้ยุ่งยากใช่ไหมครับ เเต่ในความเป็นจริงกรณีดังกล่าวคงเกิดขึ้นได้ไม่บ่อยนักในงานติดตั้งระบบเสียง โดยเฉพาะเมื่อเราต้องการเครื่องเสียงเพื่อขยายเสียงให้คลอบคลุมในพื้นที่ที่กว้างเเละมีจำนวนผู้ฟังเป็นจำนวนมาก การเพิ่มจำนวนลำโพงจึงเป็นคำตอบที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ เเล้วการเพิ่มจำนวนลำโพงจากลำโพงเพียงใบเดียว เป็นหลายๆใบ โดยที่อาจะมีความดังที่เท่ากันหรือต่างกันของลำโพงแต่ละใบ จะได้ความดังเสียงเพิ่มขึ้นเท่าไรนั้น เรามาดูวิธีคิดกันครับ
ดูจากตารางด้านบนจะมีในส่วนของ Log(dB) เเละในส่วนของ Ratio(out/in) โดยการหาความดังเสียงที่เพิ่มขึ้นเมื่อมีลำโพงเพิ่มเข้ามา สามารถดูได้จากตารางนี้ ยกตัวอย่างเช่น เมื่อต้องการหาผลรวมของลำโพงที่มีความดังที่ต่างกัน โดยที่ลำโพงใบที่เเรกมีความดังที่ 90dB ส่วนลำโพงใบที่สอง มีความดังอยู่ที่ 92dB เราสามารถหาความดังรวมของลำโพงทั้ง 2ใบได้ดังนี้
ขั้นตอนเเรกต้องเลือกลำโพงที่เป็น Reference ขึ้นมา โดยเลือกจากลำโพงใบใดใบหนึ่ง ความดังที่ได้ก็จะเป็น dB reference ในที่นี้เราจะเลือกเอาลำโพงใบเเรกเป็น ลำโพง Reference เเละเปลี่ยนค่า dB Reference จากเดิม 90dB ให้เท่ากับ 0dB เมื่อเทียบกับลำโพงใบที่ 2 ที่มีความดัง 92dB แสดงว่าลำโพงใบที่สอง ความดังมากกว่าลำโพงใบเเรกที่เป็นลำโพง Reference 2dB ดังนั้น dB ที่ได้จะอยู่ที่ +2dB เราก็หาความดังเสียงของลำโพงใบเเรกเเละใบที่สองรวมกันว่าได้เท่าไหร่ เราต้องเอาตัวเลขมาแปลงค่าก่อน90dB = 0dB ซึ่งค่า Reference นั้น ต้องเป็น 0 เสมอ และ 92dB = +2 ก็จะได้ตัวเลขเป็น 0+(+2)=? ทุกคนคิดว่าคงได้เท่ากับ 2 แต่ในความเป็นจริงมันไม่ใช่ เราห้ามนำตัวเลขที่เห็นมาบวกกันดื้อๆเป็นอันขาด เพราะตัวเลขนั้นอยู่ในรูปแบบ Logarithm หรือ Log Scale นั่นเอง ต้องมีสมการนำไปแปลงอีกทีนึง
เมื่อได้สมการเริ่มต้นแล้ว ต่อมาก็เปลี่ยน Log(dB) ให้เป็น Ratio โดยดูได้จากตาราง โดยที่ Log(dB) ของ 0 จะได้ Ratio เท่ากับ1 ส่วน Log(dB) ของ 2 จะได้ Ratio เท่ากับ 1.26 ทีนี้เปลี่ยนจากการหาความดังเสียงลำโพงจาก Log(dB) ของ 0+(+2)=? เป็น Ratio จะได้ 1+1.26 = 2.26
เมื่อได้ Ratio เท่ากับ2.26 ให้ดูในตารางในส่วนของ Ratio ว่ามีค่าไหนใกล้เคียงกับ 2.26หรือไม่ ค่าที่ใกล้เคียงที่สุดในที่นี้คือ 2.24 เเละ dB ที่ได้เมื่อ Ratio เท่ากับ 2.24 คือ 7dB จากนั้นเอา 7dB ที่ได้ไปบวกกับ dB reference ตอนแรกนั่นคือ 90dB จะได้ 90+7 มีค่าเท่ากับ 97dB ดังนั้น ผลรวมของลำโพงที่มีความดังที่ต่างกัน โดยที่ลำโพงใบที่เเรกมีความดังที่ 90dB ส่วนลำโพงใบที่สอง มีความดังอยู่ที่ 92dB จะอยู่ที่ประมาณ 97dB นั่นเอง
การรวมกันของคลื่นเสียงจากวิธีทำข้างต้นจะสมบูรณ์ได้เมื่อลำโพงทั้งสองใบมีเฟสที่ตรงกันเเละเสียงมีการเดินทางผ่านอากาศไปถึงผู้ฟังโดยที่มีระยะทางเเละเวลาที่เท่าๆกัน เเต่ในความเป็นจริงก็ไม่ได้เกิดขึ้นเสมอไป ในเมื่อบางครั้งอาจมีระยะทางเเละเวลาที่ต่างกันก็จะส่งผลกระทบถึงเฟสทำให้ได้ความดังเสียงที่ต่างกันออกไป
จากรูปเเผนภูมิจะเห็นได้ว่า มีตัวเลขบอกองศาของเฟสตั้งแต่ 0-360 เเละมีเลขบอกเดซิเบล 6dB ,3dB ,-100dB ตัวเลขดังกล่าวจะอธิบายถึงการรวมกันของระดับความดังเสียงจากเเหล่งกำเนิดเสียงสองเเหล่งกำเนิดเสียง พูดง่ายๆคือลำโพง 2 ใบที่เป็นแหล่งกำเนิดเสียง โดยที่ทั้งสองเเหล่งกำเนิดมีระดับความดังเสียงที่เท่ากัน เเละมีเฟสทั้งที่เหมือนกันหรือเเตกต่างกันออกไป เมื่อเสียงมารวมกันจะมีความดังเพิ่มขึ้นทั้งหมดกี่เดซิเบล ยกตัวอย่าง เช่น ลำโพง 2 ใบปล่อยเสียงออกมา และเดินทางสู่งผู้ฟัง วัดแล้วมีระยะทางและเวลาต่างกัน ซึ่งมีเฟสต่างกัน 40องศา จะได้ผลรวมของความดังลำโพง 2 ใบเพิ่มขึ้นจากเดิม คือ 5.48dB หรือถ้ามีเฟสต่างกัน 140องศา ผลรวมของความดังจะลดลงจากเดิม -3.30dBเป็นต้น
ถ้าเราสังเกตเวลาเราฟังระบบเสียง โดยเฉพาะเสียงย่านความถี่ต่ำ ถ้าวางลำโพง Sub woofer เป็นเเบบ ซ้าย เเละขวา เมื่อเรายืนอยู่ตรงกลางจะได้ยินเสียงต่ำที่ดังและหนักเเน่น นั่นเป็นเพราะเสียงลำโพง Sub woofer จากทั้งซ้ายเเละขวาเดินทางมาถึงเราพร้อมๆกัน หรือเรียกว่า In phase มีเฟสที่ตรงกัน 0 องศา ทำให้ได้ความดังเสียงเพิ่มขึ้น +6dB เเต่ถ้าลองกดปุ่มกลับเฟสที่มิกเซอร์หรือเครื่องโปรเซสเซอร์ ข้างใดข้างหนึ่ง เสียงต่ำก็จะหายไปเลยนั่นคือเฟสต่างกัน 180องศาหรือ Out of phase ทำให้ความดังเสียงนั้นลดลง -100dB เลยทีเดียว คราวนี้ถ้าเราขยับตัวไปทางซ้ายหรือขวาจากตรงกลางระหว่างลำโพง 2 ใบ เราจะได้ยินเสียงที่ต่างออกไปจากตรงกลาง บางที่เสียงความถี่ต่ำจะเบาลง หรืออาจหายไปเลยในบางความถี่ เพราะเกิดการ phase shift เเละ Out of phase ในความถี่ที่ต่างกันออกไปนั้นเอง
ยกตัวอย่าง เมื่อขยับจากตรงกลางไปทางด้านซ้าย โดยที่ระยะจากลำโพงด้านซ้ายมาถึงจุดรับฟังมีระยะทาง 3.44เมตร ส่วนระยะจากลำโพงด้านขวามาถึงจุดรับฟังเป็นระยะทาง 5.16เมตร ทีนี้เรามามองที่ความถี่ 100Hz ซึ่งมีความยาวคลื่นประมาณ 3.44เมตร ซึ่งตรงกับระยะทางจากลำโพงด้านซ้ายมาถึงจุดรับฟัง เเละระยะที่ 5.16เมตร จากลำโพงทางด้านขวา มีระยะทางเป็น 3/2 ของความยาวคลื่นของความถี่ 100Hz ทำให้เกิดเฟสต่างกัน 180องศา หรือOut of phase ณ จุดรับฟังที่ความถี่ 100Hz ไม่ได้ยิน เเต่กลับกันที่ความถี่ 75Hz กลับเกิดความต่างกันของเฟสเพียง 90องศา ทำให้ความถี่ 75Hz มีความดังเพิ่มขึ้นมากสุดอยู่ที่ +3dB นั่นเอง
จะเห็นได้ว่าเฟสมีความสัมพันธ์โดนตรงกับระดับของความดังเสียง อีกทั้งยังส่งผลต่อโทนเสียงในการรับฟังอีกด้วย เเละเมื่อยิ่งมีเเหล่งกำเนิดเสียงที่มากขึ้น การจัดการ Time alignment จึงเป็นสิ่งจำเป็นในการจัดการระบบเสียงของเรา
บทความโดย Live For Sound