ระบบเสียงหลักแบบ Multi-mains และข้อกำหนดการออกแบบ

ระบบเสียงหลักแบบ Multi-mains จะเป็นการแบ่งพื้นที่ในการครอบคลุมเสียง ไม่ว่าจะเป็นระบบ Multi-mains แนวนอน, Upper/lower mains แนวตั้ง, Relays Main ด้านหน้า และ Overhead mains ด้านบน ทั้ง 4 รูปแบบมีการใช้งานอย่างไร และข้อกำหนดอะไรบ้าง มีคำตอบในบทความด้านล่างครับ

ระบบเสียงหลัก Multi-mains

เราสามารถขยายระบบลำโพง Main ออกเป็นจำนวน 3 Main ได้ เมื่อลำโพงซ้ายและขวาครอบคลุมเสียงได้ไม่เพียงพอ อาจเรียกว่าลำโพงด้านซ้าย ตรงกลาง และด้านขวา แต่จะเป็นแบบ Multi-mains (Mono) ไม่ใช่ระบบ L/C/R (Multichannel) ความแตกต่างอยู่ที่หน้าที่ของระบบ ไม่ใช่รูปลักษณ์ที่เห็นจากภายนอก

ทั้งสามช่องจะครอบคลุมพื้นที่ส่วนของตนเองอย่างเท่าเทียมกันส่วนใครส่วนมันในระบบ Mono โดยจะมีการเปลี่ยนผ่านแบบครอสโอเวอร์อยู่ระหว่างนั้น แตกต่างจากระบบ L/C/R ที่ L ครอบคลุมพื้นที่ฝั่งซ้าย, R ครอบคลุมพื้นที่ฝั่งขวา และ C ต้องครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมด โดยมีการแยกสัญญาณออกจากกัน

การแบ่งเป็น Multi-mains ออกเป็น 3 Main สิ่งนี้ไม่ใช่ข้อจำกัด เราสามารถใช้ระบบ Main ได้มากกว่านั้น ยกตัวอย่างเช่น บนอัฒจันทร์สนามกีฬา สามารถมีระบบ Main เป็นสิบๆ ชุดได้เลย

Multi-mains คือ วิธีขยายเสียงของ Uncoupled line หรือ Point source องค์ประกอบที่ใช้อาจเป็นลำโพงเดี่ยว (Singles) หรือเป็นลำโพงหลายๆ ใบแบบ Coupled point source arrays ก็ได้ ดังนั้นเป็นเรื่องพบเห็นได้ง่ายที่จะเห็นภาพตัวอย่าง Multi-mains ในระนาบแนวนอน แต่ก็ยังมีการใช้งานบ้างในระนาบแนวตั้ง

กรณีการใช้งานในแนวตั้งทั้งหมดจะเกี่ยวข้องกับการที่พื้นที่มีระเบียง (Balcony) ซึ่งสามารถแบ่งระบบหลักออกเป็นระบบส่วนบนและล่างที่มีขนาดใกล้เคียงกัน องค์ประกอบด้านบนและด้านล่างสามารถเป็นแบบเดี่ยวหรือมากกว่าในระนาบใดระนาบหนึ่งก็ได้ และรวมกันเป็น Uncoupled line หรือ Point source ในระนาบแนวตั้ง เป็นไปได้ที่จะมีทั้งแบบสมมาตรและแบบไม่สมมาตร

คุณสมบัติมาตรฐานของระบบ Multi-Mains

• สัญญาณทุกช่องเป็นแบบโมโน (Mono): ไม่ว่าจะเป็นรูปแบบไหนเสียงจะออกจากลำโพงทุกใบเหมือนกัน
• Range limited: เนื่องจากเป็นระบบที่ไม่เชื่อมต่อกัน (Uncoupled) การครอบคลุมถูกปรับให้เหมาะสมที่สุดระหว่างเส้น Unity line ถึงเส้น Limit line

ระบบเสียงหลัก Upper/lower mains

ระบบเสียงหลักแบบ Multi-mains สามารถจัดวางแนวตั้งได้เช่นกัน แม้ว่าการขยายแนวตั้งมักใช้ไม่เกินสองชุดก็ตาม การขยายเสียงแนวตั้งยังขึ้นอยู่กับรูปทรงของสถานที่ ในกรณีนี้รูปทรงที่เหมาะสมคือ สถานที่ที่มีระเบียง

แม้ว่าการแบ่งระบบ Main ออกเป็นซ้ายและขวา (L/R) จะเป็นเรื่องปกติ แต่การแบ่งเป็นระบบบนและล่างนั้นไม่ค่อยพบเห็น บทความนี้จะเจาะลึกถึงข้อดีข้อเสียของการใช้ระบบ Multi-mains แบบบนและล่างเพื่อแก้ปัญหาเรื่องการมีระเบียง

ลำโพง Center mains ช่วยแก้ปัญหาการครอบคลุมที่บริเวณระเบียงได้ โดยใช้ลำโพง L/R sidefills ใกล้พื้นและลำโพงดีเลย์จำนวนมากบนระเบียง คำถามสำหรับลำโพง Main คือเมื่อไหร่ที่ควรแยกการเชื่อมต่อออกจากกัน?

พื้นที่ Single และ Double Slopes

ระดับการรับฟังเสียง Listener plane โดยทั่วไปคือความชันแบบคงที่ที่มีการเพิ่มขึ้นที่สม่ำเสมอตามระยะทาง เราจะแก้รูปร่างนี้ด้วย Point source แบบไม่สมมาตร

เรามักจะพบกับความซับซ้อนมากขึ้น เมื่อมีความลาดชันพื้นที่ทางด้านหลังมากกว่าด้านหน้า Coupled point source สามารถปรับให้เข้ากับรูปร่างนี้ได้โดยการกระจายเสียบแบบไม่สมมาตร แม้ว่าจะพบอัตราความลาดชันแตกต่างกันอย่างมากก็ตาม

แต่ระเบียงนั้นสร้าง “ระดับการรับฟังเสียงที่สอง” ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของปัญหา ตอนนี้เรามีพื้นที่ความลาดเอียงแบ่งออกเป็นสองส่วน ซึ่งเป็นรูปร่างที่ต้องแยกออกจากกัน

มีสองวิธีหลักๆ คือ ปฏิบัติต่อรูปร่างความลาดชันเชิงซ้อนนี้ด้วยแหล่งกำเนิดเสียงเพียงจุดเดียว (ใช้การวางลำโพงแบบ Coupled) หรือปฏิบัติต่อความลาดชันที่แตกต่างโดยแยกแหล่งกำเนิดเสียงออกจากกัน (ใช้การวางลำโพงแบบ Uncoupled)

เราสามารถรักษาการใช้ชุดลำโพงหลักแบบ Coupled Array ไว้ได้ โดยการคำนวณหาแนวลาดเอียงเฉลี่ยที่ดีที่สุดผ่านระเบียงนั้นๆ

ข้อเสียของวิธีนี้คือ ความแปรปรวนของระดับเสียงที่ด้านหน้าระเบียงซึ่งจะดังกว่า และความแปรปรวนระลอกคลื่นจากการสะท้อนเสียงจากด้านหน้าระเบียง ส่วนข้อดีของวิธีนี้คือ ช่วงความถี่ที่ Coupling zone เนื่องจากแหล่งกำเนิดเสียงทั้งหมดอยู่ใกล้กัน

ระเบียงที่ลึกจะเพิ่มความแปรปรวนของระดับเสียง ส่วนด้านหน้าระเบียงที่สูงจะสะท้อนเสียงได้ดีและเพิ่มความแปรปรวนระลอกคลื่น

นี่คือสิ่งที่เราต้องเผชิญ ระเบียงแบบไหนละที่ลึกเกินไป? แล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่าด้านหน้าของระเบียงจะเริ่มทำให้เกิดปัญหา? การวิเคราะห์จะทำให้รู้ว่าเสียงมีปฏิสัมพันธ์กับระเบียงอย่างไร และวิธีการใดจะจัดการเสียงในพื้นที่เหล่านี้ได้อย่างเหมาะสม

ความชันสองชั้น (Double slope) มีเป้าหมายครอบคลุมสี่จุด นั่นคือ VTOP1, VBOT1, VTOP2 และ VBOT2 โดยแต่ละคู่จะมีมุมและระยะทางที่แตกต่างกันซึ่งสัมพันธ์กับลำโพงหลัก (Mains) และแต่ละคู่จะมีมุมกระจายเสียงและ Range ratio ที่แตกต่างกันอีกด้วย

ความสัมพันธ์ระหว่างคู่ที่อยู่ภายใน (VBOT1 – VTOP2) จะมีความผันผวน เราลองมาเริ่มศึกษาข้อมูลเชิงตัวเลขและดูผลลัพธ์กัน

เราเริ่มต้นด้วยเนินความลาดชันคู่หนึ่งที่มีความซับซ้อนน้อย ซึ่งซ้อนกันอยู่ด้านบนสุด

แต่ละระดับมีความกระจายเสียงเป้าหมาย 20 องศา และอัตราส่วน Range ratio เท่ากับ 2:1 เนื่องจากลำโพงของเราอยู่ตรงกลางระหว่างชั้น ดังนั้นจึงครอบคลุมเสียงตั้งแต่ VTOP1 (+20°) ถึง VBOT2 (-20°) ด้วยอัตราส่วน Range ratio 2.8:1 (28/10 เมตร เท่ากับ 9 dB)

ในระหว่างกลางจะมี VBOT1 (+0°) ถึง VTOP2 (-0°), ซึ่งมีอัตราส่วน Return ratio 1.4:1 (20/14 เมตร เท่ากับ 3 dB)

เราทราบวิธีแก้ไขการกระจายเสียงที่อัตราส่วน Range ratio 2:1 ที่เท่ากับ 6 dB บนมุมการกระจายเป้าหมาย 40 องศา แล้วเราจะแก้ไขการเปลี่ยนแปลง 3 dB ที่เกิดขึ้นในมุมการกระจายเป้าหมาย 0 องศา นี้ได้อย่างไร?

ปล. แต่ในความเป็นจริงจะไม่สามารถเป็น 0 องศาได้เนื่องจากระเบียงต้องมีความหนาเพียงพอที่จะรองรับคน แต่สามารถออกแบบให้เล็กมากๆ ได้

อัตราส่วน Return Ratio

ลองปรับมุมชั้นล่างให้เอียงขึ้น เพื่อให้ส่วนบนของชั้นล่างตรงกับส่วนล่างของชั้นบน (รูปด้านซ้าย) อะไรที่เปลี่ยนไปบ้าง? VBOT1 และ VTOP2 ยังคงอยู่ที่ 0 องศา แต่ตอนนี้มีอัตราส่วน Return Ratio จะเท่ากับ 1:1 (ความยาวของ VTOP2 / VBOT1) ซึ่งจะไม่มีการซิกแซกตรงกลางอีก เราสามารถใช้ลำโพงองค์ประกอบหลักเพียงองค์ประกอบเดียวก็เพียงพอ เนื่องจากพื้นที่ไม่มีระเบียงอีกต่อไป แต่สิ่งนี้แสดงกลไกให้เห็นถึงอัตราส่วน Return ratio ที่ได้ โดยจะเป็นตัวบ่งชี้หลักสำหรับการตัดสินใจแยกลำโพงอาร์เรย์

ทุกตารางนิ้วที่เราเลื่อนชั้นไปข้างหน้าหรือถอยหลัง จะเพิ่มความไม่ต่อเนื่องระหว่าง VBOT1 และ VTOP2 และเกิดความรุนแรงมากขึ้น อัตราส่วน Return ratio ที่ไม่มากจะสามารถรักษาการรวมอาเรย์ไว้ด้วยกันได้ แต่จะไม่สามารถปรับพื้นที่ในอัตราส่วน Return ratio ที่มากกว่า 6 dB ขึ้นไปให้ Smooth ได้ (รูปด้านขวา)

ทางเลือกสำหรับ Upper/Lower Mains

ยังมีทางเลือกอื่นๆ นอกเหนือจากการแยกลำโพงออกจากกัน เราสามารถให้ลำโพงอื่นช่วยกระจายเสียงได้โดยเฉพาะบริเวณใต้ระเบียงนั่นคือการใช้ลำโพง Delay พื้นที่ที่ครอบคลุมโดยลำโพง Delay จะถูกนำออกจากความรับผิดชอบของลำโพง Main ในส่วน VTOP2 จะเลื่อนเข้ามาใกล้มากขึ้น ลดอัตรา Range ratio และเปิดมุมให้กว้างขึ้นเป็นการได้ถึงสองต่อ

หากลำโพง Delay สามารถทำให้อัตราส่วน Return ratio กลับมาอยู่ในขอบเขตที่เหมาะสมได้ เราอาจจะสามารถใช้ลำโพง Main เพียงชุดเดียวก็เพียงพอ

ความสูงของลำโพง Main ก็มีบทบาทเช่นกัน เราได้พิจารณาลำโพงหลักที่อยู่ตรงกลางแล้ว ต่อมาเลื่อนลำโพงขึ้นไปที่ด้านบน โดยการวางลำโพงสูงขึ้นจะทำให้เกิดการบดบังและปิดกั้นแนวสายตาไปยังลำโพง Main จากด้านล่าง ซึ่งจะเป็นการลดอัตราส่วน Return ratio เนื่องจากพื้นที่กระจายเสียงลดลง ดังนั้นลำโพง Delay จึงกลายเป็นสิ่งจำเป็นและไม่ใช่แค่ตัวเลือกเสริมอีกต่อไป เพราะการบดบังนั้นจะลดคุณภาพเสียงพื้นที่ใต้ระเบียงลงเป็นอย่างมาก

การย้ายลำโพง Main ลงไปใต้แนวระเบียง จะช่วยให้มีแนวสายตาไปยังด้านหลังได้ชัดเจน และเปิดกว้างการกระจายมุม (ตอนนี้ลำโพง Main มองเห็นเพดานใต้ระเบียงได้แล้ว) อัตราส่วน Return ratio จะไม่ได้ถูกปรับปรุงให้ดีขึ้นและการกระจายเสียงที่ระเบียงจะยิ่งท้าทายมากขึ้น

ที่ชั้นบนจำเป็นต้องมีการปรับรูปทรงลำโพงอาเรย์ให้รองรับการกระจายที่มากกว่าเดิม เนื่องจากอัตราส่วน Range ratio ที่เพิ่มขึ้น ความไม่สมมาตรที่รุนแรงเช่นนี้เป็นเรื่องยากสำหรับลำโพงชุดเดียวที่มีความลาดเอียงแบบเดียว การให้ลำโพงหลักจัดการทั้งชั้นบนและชั้นล่างนั้นเป็นเรื่องที่ท้าทายเป็นอย่างมาก

ยังมีอีกหนึ่งข้อพิจารณาที่เกี่ยวข้องกับความสูง นั่นคือการโค้งงอของรูปแบบการกระจายเสียงที่เราเรียกก่อนหน้านี้ว่า “มุมกระจายเสียงโค้งขึ้นและลง” สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับตำแหน่งที่สูงและต่ำของลำโพง Main ที่หันเข้าหาระเบียงด้านหน้า และความพยายามของเราคือต้องการหลีกเลี่ยงสิ่งเหล่านี้

เฉพาะลำโพง Main ที่อยู่ตรงกลางเท่านั้นที่สามารถปรับทิศทางได้อย่างแม่นยำเพื่อเอาชนะอัตราส่วน Return ratio ที่สูง ตำแหน่งที่สูงหรือต่ำจะทำให้การเปลี่ยนผ่านการกระจายเสียงแตกต่างกันไปทั่วทั้งห้อง

การแบ่งอาร์เรย์ออกเป็นส่วนบนและส่วนล่าง แทนที่จะพยายามบังคับให้อาร์เรย์หนึ่งชุดให้ทำในสิ่งที่ไม่ชอบทำ โดยเราจะใช้อาร์เรย์สองชุดให้ทำในสิ่งที่อาเรย์ถนัด

แต่ความแปรปรวนของระลอกคลื่นในช่วง Low End อาจเป็นสิ่งที่ต้องจ่ายสำหรับผลลัพธ์นี้ กระบวนการออกแบบนั้นเหมือนกับการแบ่งเค้กสองชิ้นเป็นส่วนบนและล่างแล้ววิเคราะห์การกระจายเสียงแยกจากกัน ต่อมาจึงปรับขนาดพลังงานโดยเปรียบเทียบซึ่งกันและกัน ในบางกรณี เป็นไปได้ที่จะเลื่อนลำโพงส่วนบนเข้าไปในห้องให้ลึกขึ้น เนื่องจากจุดรับฟังจะเริ่มต้นที่ระเบียง

นี่เป็นข้อได้เปรียบฟรีๆ ในแง่ของกำลังและอัตราส่วน Signal to noise ratio ตราบใดที่ภาพรวมไม่เสียหาย

ระเบียงด้านหน้า (Balcony Fronts)

นักออกแบบส่วนมากพยายามที่จะหลีกเลี่ยงระเบียง หลายคนรู้สึกแย่กับสิ่งนี้ ดังนั้นจึงคุ้มค่าที่จะอธิบายสิ่งต่างๆ เพิ่มเติม

เราควรแยกให้ได้ว่าระเบียงแบบไหนอันตรายหรือไม่เป็นอันตราย แต่พวกเราหลายคนเอาแต่มุ่งที่จะหนีจากทั้งสองรูปแบบหากไม่เข้าใจ

ระเบียงที่แย่มักจะสูง, มีความก้องมาก, มีมุม Slope ระดับเดียวและไม่มีการกระจายเสียงที่ดี, วัสดุที่ใช้เป็นประเภทกระจกและเหล็ก มุมของระเบียงเหล่านี้ไม่ดีเมื่อเทียบกับลำโพงของเรา โดยจะสามารถส่งเสียงย้อนกลับไปบนเวทีหรือผู้ชมที่จ่ายเงินได้ โดยกรณีแย่ที่สุดคือระเบียงแบบโค้งในห้องรูปพัด (Fan-shaped) โดยมีเวทีเป็นจุดโฟกัส !!

ระเบียงที่ดีนั้นไม่สูง, ไม่มีเสียงสะท้อน, มีหลายมุมลาดเอียง สำหรับสะท้อนเสียงกระจายออกไปในอากาศอย่างปลอดภัย เช่นบนเพดาน

ลองประเมินพื้นผิวที่สะท้อนเสียงของขอบระเบียงภายในพื้นที่ โดยจะไม่เป็นอันตรายที่ความถี่ต่ำกว่า 500 Hz เมื่อมีความสูงน้อยกว่า 0.5 เมตร สิ่งสำคัญคือ อย่าทำให้การออกแบบเสียเพียงเพราะหลีกเลี่ยงสิ่งที่จะไม่ส่งผลแย่ต่อคุณ !!

คุณสมบัติมาตรฐานของลำโพงหลัก Upper/lower mains

■ การใช้งาน: การกระจายเสียงแยกสำหรับพื้นที่เหนือและใต้ระเบียง การออกแบบแนวนอนเหมือนกับระบบ L/R

■ องค์ประกอบ: (V) Coupled point source (สำหรับพื้นที่ขนาดใหญ่), ลำโพงลำดับที่สอง (สำหรับพื้นที่ขนาดเล็ก)

■ ประเภทกลุ่มลำโพง: (V) Uncoupled line หรือ Point source

■ ช่วงการกระจายเสียง: VTOP1 → ONAX1 → VBOT1 → VTOP2 → ONAX2 → VBOT2

■ Sonic image: โดยทั่วไปจะอยู่ต่ำสำหรับทั้งสองระดับ

ระบบเสียงหลัก Relay mains

Relay mains เป็นตัวเพิ่มกำลังเสียงสำหรับการขยายไปด้านหน้า โดยต้องมีกำลังมากพอที่จะรับช่วงต่อจากลำโพง Main จึงเรียกว่า Relay ไม่มีข้อจำกัดในเรื่องปริมาณหรือขนาดของลำโพงหลักแบบ Relay mains ปัจจัยที่จำกัดคือปริมาณการ Interference ที่จะทำลายกันระหว่างลำโพง Main และระบบย่อยต่างๆ ทั้งหมด

รูปร่างของ Relay mains จะเหมือนกับ Delay fills คือเป็น Uncoupled point source หรือ Line source ในระนาบแนวนอน Maximum range คือลำดับความสำคัญสูงสุดของ Relay mains ดังนั้นจึงแนะนำให้ใช้เป็น Uncoupled point source สำหรับการขยาย Limit line

ในอุดมคติ Relay mains จะกลับมาเชื่อมกับลำโพงหลักตรงเวที (Main stage) ในลักษณะ “ซี่ล้อ” ชุดลำโพง Relay towers ที่เพิ่มเติมจะดำเนินต่อไปข้างหน้าเหมือนซี่ล้อ โดยมีลำโพง Main stage เป็นศูนย์กลางร่วมกัน

ปัญหาเสียงย้อนกลับ (Backflow) จะเป็นปัญหาที่จำกัด การชดเชยความล่าช้าระหว่าง Main stage และ Relay main จะเพิ่ม Backflow ในอัตราสูงหลังเสา Relay main จึงแนะนำให้ใช้อาร์เรย์ความถี่ต่ำแบบ Cardioid และวิธีต่างๆ เพื่อควบคุมความกว้างของลำเสียงทุกรูปแบบ

องค์ประกอบ Relay mains

ความสูงและการควบคุมทิศทางในแนวตั้งและแนวนอนนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในการสร้างสภาพเสียงที่เหมาะสมสำหรับทุกคน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของอัตราส่วน B4MBNW4U (Better for Me but Not Worse for You) ซึ่งเป็นตัวชี้วัดว่าเสียงที่ออกมาจะดีสำหรับผู้ฟังส่วนใหญ่โดยไม่ทำให้ใครรู้สึกน่ารำคาญ !!

ความสูงให้เราเริ่มต้นด้วยการรักษาระยะห่างผู้ฟังที่ใกล้ที่สุด (ระยะทางการเพิ่มขึ้นสองเท่าที่เร็วที่สุด) ออกจากการครอบคลุม การควบคุมแนวตั้งช่วยขยายจุดเริ่มต้นการครอบคลุม และการควบคุมแนวนอนช่วยขยายระยะถึงจุดสิ้นสุด เห็นได้ชัดว่ายิ่งสูงและยิ่งควบคุมแนวตั้งได้มากยิ่งดี ภายในขอบเขตที่สมเหตุสมผล

เราต้องการ Tower มากขึ้นถ้าเราลดความกว้างในแนวนอน ในขณะถ้า Tower กว้างเกินไปจะทำให้เกิดปัจจัยที่น่ารำคาญด้วยการมาถึงและทับซ้อนกันซึ่งมีความล่าช้าตั้งแต่ 10 หรือ 100 มิลลิวินาที ลำโพงที่มีมุมครอบคลุมไม่เกิน 90 องศาในแนวนอนถือเป็นจุดที่ให้ประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบเดี่ยวทั่วไปมีความเหมาะสม แต่อาร์เรย์แบบ Doublewide จะเป็นปัญหา

เรามีการตั้งค่าการหน่วงเวลาเพียงค่าเดียวสำหรับลำโพง Relay เหล่านี้ ซึ่งหมายความว่าในระนาบแนวนอนเวลาจะไม่ตรงไปซะทั้งหมดอย่างแน่นอน ยิ่งแนวนอนกว้างเท่าไหร่ ความต่างของเวลาก็จะยิ่งสร้างความน่ารำคาญมากขึ้นเท่านั้น

เส้นทางด้านหลัง Tower มีอัตราการเปลี่ยนแปลงของเวลาที่เร็วที่สุด ทุกสิ่งที่เราทำได้เพื่อลดทอนสัญญาณด้านหลังถือเป็นข้อดี ไม่ว่าจะเป็น การดูดซับเสียง การวางแบบ Cardioid และการตัดเสียงรบกวนแบบแอคทีฟ ล้วนเป็นตัวเลือกที่ควรค่าแก่การพิจารณาเลือกใช้

ระยะห่างไปข้างหน้าของ Relay mains

Relay main เป็นระบบเพิ่มกำลังให้กับลำโพงหลักตรงเวที (Stage mains) เมื่อเริ่มมีสัญญาณอ่อนลง Relay tower 1 จึงทำหน้าที่เพิ่มกำลังให้ วงจรนี้เกิดซ้ำที่เสา Relay tower 2 แต่มีจุดที่แตกต่าง เนื่องจาก Relay tower ที่อยู่ถัดไปไม่จำเป็นต้องทำงานโดยลำพัง พวกมันอาศัยสัญญาณจากลำโพงหลักก่อนหน้า ซึ่งเดินทางมาไกลกว่า
สิ่งนี้มองได้ว่า สัญญาณเสียงจากลำโพงหลักตรงเวทีลดลงมากที่สุดก็จริงเนื่องจากระยะทางที่ไกลกว่า แต่อัตราการสูญเสียเสียงของมันก็ช้าที่สุด นี้คือการประยุกต์ใช้ในชีวิตจริงของจุดเริ่มต้นที่ไม่เท่ากัน ระยะทางสองเท่าจึงแตกต่างกันไปด้วย

เราไม่ต้องการ Unity line ในการใช้งานนี้ สิ่งที่ต้องการคือการเพิ่มกำลัง ระดับเสียงที่คงเหลือของระบบก่อนหน้า จะทำให้เราค่อยๆ ลดกำลังสำหรับ Relay tower ลงได้เมื่อเคลื่อนออกไปเรื่อยๆ ไม่จำเป็นต้องทำให้ทุกเสาเหมือนกับ Main stage การลดลง 3-6 dB ต่อการเชื่อมต่อ Relay tower แต่ละช่วง จะช่วยลดความเสี่ยงของการรบกวนจากเสียงย้อนกลับ (Backflow)

แน่นอนว่ามีการปรับสเกลตามสัดส่วน โดยแต่ละ Relay tower จะมีการลดระดับและระยะห่างระหว่างกันลงตามสัดส่วน

ตัวอย่างเช่น Relay tower 3 จุด มีการลดระดับสัญญาณลงทีละ 3 dB (อัตราส่วน 1.4:1) โดยระยะห่างระหว่าง Relay tower แต่ละเสาอยู่ที่ 70, 50(70/1.4) และ 35(50/1.4) เมตร ข้อดีคือมีการเพิ่มกำลังสูงและส่งสัญญาณได้ไกล อีกทางเลือกคือการลดระดับสัญญาณ 6 dB (อัตราส่วน 2:1) ระยะห่างระหว่าง Relay tower แต่ละเสาอยู่ที่ 70, 35 (70/2) และ 17.5 (35/2) เมตร ข้อดีคือลดความเสี่ยงการรบกวนย้อนกลับ (Backflow)

ในทางทฤษฎีเราสามารถใช้ Relays tower ขนาดใหญ่ในพื้นที่ขนาดใหญ่ และ Relays tower ขนาดเล็กในพื้นที่ขนาดเล็ก แต่ในทางปฏิบัติจริงเราจะหลีกเลี่ยง Relay tower ในพื้นที่ขนาดเล็ก และเลือกใช้เป็น Main stage ระบบขนาดใหญ่แทน โดยจะเลือกใช้ Relay tower เฉพาะในพื้นที่ที่ใหญ่จริงๆ

Coupled array แนวตั้งขนาดใหญ่ที่ประกอบด้วยลำโพงคลาส 4 จะใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพในระยะทางประมาณ 75 ถึง 100 เมตร แต่อย่างไรก็ตาม สัญญาณเสียงจะถูกรบกวนจากสภาพอากาศ

สภาพอากาศส่งผลเสียต่อระบบเสียงในสองด้าน คือ ลดทอนคุณภาพเสียง (Acoustical degradation) และข้อจำกัดด้านความปลอดภัยเกี่ยวกับความสูงของ Tower การละเลยข้อจำกัดด้านความสูงนั้นสามารถก่อให้เกิดอุบัติเหตุร้ายแรงได้ โดยทั่วไปแล้ว Relay tower จะมีข้อจำกัดด้านความสูงและน้ำหนักต่ำที่กว่าลำโพงหลัก สิ่งนี้ไม่เป็นปัญหา เพราะระบบ Relay สัญญาณจะถูกปรับขนาดกำลังให้ต่ำกว่าลำโพงหลักอยู่แล้ว (ในแง่ของปริมาณรวม แม้ว่าแต่ละชิ้นส่วนอาจไม่ได้ถูกปรับลดพลังงาน)

คุณสมบัติมาตรฐานของ Relay main

• การใช้งาน: การขยายกำลังเสียงไปข้างหน้า
• องค์ประกอบลำโพง: (H) ลำดับแรก หรือ ลำดับที่สอง, (V) Coupled point source (ในพื้นที่ใหญ่) หรือ ลำดับที่สอง (ในพื้นที่เล็ก)
• ประเภทอาเรย์: (H) Uncoupled line หรือ Point source, (V) Uncoupled point destination กับ Stage mains
• Coverage range: Unity line (ONAX to XOVR to ONAX) ไปจนถึง limit line (ความครอบคลุมของลำโพงสามชุดหรือมากกว่า)
• Sonic image: Tower ขนาดใหญ่ที่มองเห็นได้ชัดเจน เพียงแค่เพิ่มหน่วงเวลาอีก 10 มิลลิวินาที เสียงจาก Tower ก็จะหายไป !!

ระบบเสียงหลัก Overhead mains (Ceiling speakers)

การที่เรียกลำโพงฝังเพดานว่า ระบบเสียงหลักแบบ Multi-mains นั้นฟังดูแปลก แต่คงไม่แปลกสำหรับวิศวกรในโรงแรม ศูนย์ประชุม สวนสนุก ร้านอาหาร และห้างสรรพสินค้า อย่างไรก็ตาม พวกเขาเป็นตลาดที่ใหญ่กว่าคอนเสิร์ต ลำโพงหลักที่ติดเหนือศีรษะมักเป็น Matrix ของ Uncoupled line sources โดนในทางเดินอาจใช้เพียงเส้นเดียว

ห้องที่มีพื้นและเพดานเรียบสามารถออกแบบให้มีองค์ประกอบที่มีระยะห่างและปรับขนาดกำลังเสียงเท่ากันได้ โดยระยะห่าง Uncoupled line source จะสามารถคำนวนได้จากความสูงของศีรษะขณะนั่ง (หรือยืน) ถึงลำโพง

จำเป็นต้องใช้ Lateral-width shape สำหรับการกำหนดระยะห่างของระบบเสียงเหนือศีรษะ พื้นที่การฟังควรเป็น Flat line ของการครอบคลุม ไม่ใช่แบบรัศมี เว้นแต่ผู้ฟังจะอยู่ในลักษณะเป็นชามกลม Lateral width จะถูกลดจากความกว้างในแนวรัศมี เช่น การครอบคลุมลำโพง 90 องศา ในแนวรัศมีจะให้ความกว้าง Lateral 70 องศา เราสามารถใช้ค่า Lateral ที่ลดลงแล้ววาดเส้นครอบคลุมจากลำโพงไปยังพื้นที่ผู้ฟัง เพียงแค่วางรูปสามเหลี่ยมเรียงชิดติดกันจนเต็มพื้นที่

ระยะห่างและกำลังต้องปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ นี่คือการประยุกต์ใช้งานจริงของ Uncoupled line source แบบไม่สมมาตร ที่มีการชดเชยระยะห่างแบบ Unity

คุณสมบัติมาตรฐานของลำโพงหลักแบบติดเพดาน

• องค์ประกอบ: เป็นอันดับแรกเท่านั้น ยกเว้นเพดานจะสูงมาก
• อาร์เรย์: Uncoupled line source
• Range: ความสูงของศีรษะผู้ฟัง

ข้อกำหนดลำโพงหลักแบบติดเพดาน

• ระยะห่าง: ชดเชยระยะห่าง Unity โดยใช้การอ้างอิง Lateral aspect ratio
• การปรับขนาดกำลัง Power scaling: ขึ้นอยู่กับการใช้งานและไม่ค่อยใช้ระบบกำลังสูง

สรุป ระบบเสียงหลักแบบ Multi-mains

ไม่ว่าจะเป็นระบบ Multi-mains แนวนอน, Upper/lower mains แนวตั้ง, Relays Main ด้านหน้า และ Overhead mains ด้านบน ทั้ง 4 รูปแบบจะมีประโยชน์และข้อกำหนดในการใช้งานที่เหมาะสม ซึ่งความเข้าใจนี้จะทำให้นักออกแบบระบบเสียงสามารถติดตั้งระบบได้ด้วยความเข้าใจ เลือกใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสม และอยู่บนพื้นฐานทฤษฎีที่ถูกต้องนั่นเอง