การสูญเสียเสียงในอากาศ และวิธีชดเชย (AIR COMPENSATION EQ TOOL)

การใช้งานระบบเสียงแบบ Long Throw การแพร่กระจายโดยเฉพาะความถี่เสียงสูง อาจได้รับผลกระทบเป็นอย่างมากจาก การสูญเสียเสียงในอากาศ ปรากฏการณ์นี้สามารถแก้ไขได้โดยการใช้ Equalization อย่างเข้าใจ ซึ่งช่วยให้การตอบสนองความถี่เสียง กลับมาเป็นแบบเดิมอย่างที่ควรจะเป็น ซึ่งจะ EQ ได้มากน้อยแค่ไหน ขึ้นอยู่กับขีดจำกัดอะไรบ้าง บทความนี้มีคำตอบครับ

ปรากฏการณ์ทางกายภาพ (PHYSICAL PHENOMENON)

สำหรับคุณสมบัติของสภาพอากาศที่กำหนด การลดทอนเสียงในแต่ละความถี่ มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตลอดระยะทางความถี่สูง ดังนั้นจึงสามารถกำหนดได้ด้วยค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนเป็นเดซิเบลต่อหน่วยระยะทาง

การดูดกลืนเสียงในอากาศของช่วงความถี่ที่กำหนด จะอธิบายโดยชุดของ ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอน

สำหรับสภาพอากาศใด ๆ จะสังเกตได้ว่าความถี่ยิ่งสูง การลดทอน หรือดูดซับเสียงก็จะยิ่งมากขึ้น แต่ผลกระทบของตัวแปรอากาศไม่ได้เป็นเชิงเส้น ดังนั้นจึงต้องกำหนดชุดของค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนที่แตกต่างกัน สำหรับการรวมกันของอุณหภูมิ (T) และความชื้น (H)

โดยแยกเป็น 2 ส่วนสำคัญ คือ

– การดูดซับเสียงในอากาศจะมีผลกระทบเป็นอย่างมาก สำหรับความถี่ที่สูงและในระยะทางที่ไกล

– การลดทอนจะลดลงเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น

รูปแสดงค่าสัมประสิทธิ์การลดทอน สำหรับการรวมกันของตัวแปรในอากาศ ตั้งแต่อุณหภูมิ 0 – 40 องศา และความชื้นตั้งแต่ 3 – 80 เปอร์เซ็นต์ ตามค่าที่กำหนดโดย ISO 9613-1-1993 จะใช้เส้นโค้งการลดทอนสำหรับ T=20°C และ H=40% เป็นเส้น Reference

การใช้งาน Air Compensation EQ

ทุกอย่างถูกจัดการใน DSP โดย Air Compensation EQ จะใช้ฟิลเตอร์ FIR Linear Phase ในการ EQ เพื่อให้องค์ประกอบของ Line Array แต่ละใบ ไม่เกิดการรบกวนกันในการเชื่อมโยง คลื่นด้านหน้าของลำโพง

รูปแสดงความเป็นไปได้ทั้งหมด ในการใช้งาน Air Compensation EQ จากการสังเกตรูปร่าง สามารถระบุการ EQ ได้ 2 กลุ่มคือ

– กลุ่มแรกเป็นการเพิ่มขึ้นของความถี่ สำหรับการชดเชย HF จาก ISO 9613-1-1993

– กลุ่มที่ 2 คือการลดความถี่ลง เพื่อป้องกันความเสียหายของไดร์เวอร์ HF

ผลลัพธ์ที่ได้คือ การ Boost สำหรับความถี่ที่สูญเสีย ให้ครบถ้วนที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยไม่ทำให้ไดรเวอร์ HF ตกอยู่ในความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหาย ช่วงของความถี่สูงในระดับนี้ จะไม่ได้ถูกเพิ่มขึ้นทั้งหมด โดยคำนึงถึงปัจจัยดังต่อไปนี้

– ความถี่ตั้งแต่ 15 kHz แทบไม่ได้ยินสำหรับผู้ฟังส่วนใหญ่ ที่อยู่ในวัยกลางคนเป็นต้นไป

– ความถี่ที่สูงมาก ๆ ยากที่จะควบคุม เนื่องจากปัจจัยแวดล้อมต่าง ๆ เช่น ลม

สามารถใช้งานได้ โดยกำหนดเพียงค่าเดียว (A single parameter)

ตัวอย่างใน L-ACOUSTICS ต้องการให้เครื่องมือนี้ใช้งานได้ง่าย โดยการสังเกตจากระยะทาง ความชื้น และอุณหภูมิที่ผสมกัน กำหนดเป็นพารามิเตอร์ค่าเดียวคือ G ซึ่งค่าดังกล่าวครอบคลุมสภาวะการทำงานส่วนมาก

ค่า G ที่แตกต่างกัน แสดงถึงการพิจารณาที่ต่างกันออกไป

-ที่ระยะทางเดียวกัน ค่าต่างๆ จะสอดคล้องกับค่าผสมของอุณหภูมิ / ความชื้น

ตัวอย่าง: ที่ 50 เมตร G=7 อาจชดเชย T=5 องศา และ H=3 เปอร์เซ็นต์ ส่วน G=12 ใช้สำหรับ T=20 องศา และ H=80 เปอร์เซ็นต์

-สำหรับการรวมอุณหภูมิและความชื้นเดียวกัน ค่าที่เพิ่มขึ้นจะสอดคล้องกับระยะทาง

ตัวอย่าง: สำหรับ T=20 องศา H=40 เปอร์เซ็นต์ จะได้ G=10 สำหรับชดเชยที่ 50 เมตร และ G=15 เพื่อชดเชยที่ 150 เมตร

ตัวอย่างการใช้เครื่องมือในการ EQ ของ L-ACOUSTICS

วิธีชดเชยการสูญเสียเสียงในอากาศ ย่อมมีความแตกต่างกันในแต่ละพื้นที่ โดยขึ้นอยู่กับระยะทางที่กำหนดเป้าหมาย จำไว้ว่าการลดทอนเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในระยะทางที่ไกลเสมอ ดังนั้น EQ การชดเชยที่มากที่สุด มักจะอยู่ในส่วนบนสุดของ line Array เพราะต้องกระจายเสียงไปในจุดที่ไกลที่สุด และค่อย ๆ ลดหลั่นกันลงมา

ใน LA Network Manager (จาก V2.2.0.0)

การจัดกลุ่มชดเชยการดูดซับเสียงในอากาศ เป็นพารามิเตอร์ใน Contour EQ interface ของซอฟต์แวร์ LA Network Manager ดังนั้นจึงสามารถนำไปจัดกลุ่มของตัวควบคุมแอมพลิฟายเออร์ได้ เพื่อควบคุมช่องสัญญาณเอาต์พุตต่าง ๆ

หากต้องการปรับสมดุลการดูดซับเสียงในอากาศของแต่ละพื้นที่ จำเป็นต้องใช้การ EQ ชดเชยในแต่ละช่อง สำหรับช่องสัญญาณเอาต์พุตที่ระบุไว้ในแต่ละส่วนเท่านั้น

ใน SOUNDVISION (จาก V2.2.4)

สามารถตั้งค่าอุณหภูมิและความชื้นได้ใน SOUNDVISION เพื่อจำลองการดูดซับเสียงในอากาศ โดยเลือกองค์ประกอบอาร์เรย์ที่ใช้ในเครื่องมือ Contour EQ ของ SOUNDVISION ซึ่งสามารถป้อนค่า G สำหรับการชดเชยการดูดซับเสียงในอากาศได้

อย่างไรก็ตาม ควรระลึกไว้เสมอว่า สภาพอากาศจริงในสถานที่จัดงาน อาจแตกต่างไปจากที่คาดการณ์ไว้ค่อนข้างมาก ยิ่งไปกว่านั้น มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนแปลงได้ในแต่ละวัน ตั้งแต่การซาวด์เช็คระบบไปจนถึงการแสดง หรือแม้แต่ตลอดระยะเวลาการแสดง

ดังนั้น SOUNDVISION สามารถให้จุดเริ่มต้นที่ดีสำหรับค่า G ได้ แต่ควรตรวจสอบผลลัพธ์ที่หน้างานโดยการสังเกตจากการวัดระบบเสียง

ขั้นตอน

1. วัดหรือจำลองเส้นโค้งในการตอบสนองความถี่ ที่ระยะอ้างอิงจากแหล่งกำเนิดเสียง
2. ป้อนค่า G สังเกตผลกระทบ โดยกำหนดค่าอ้างอิงที่ช่วยให้ระบบเสียง เข้าใกล้การตอบสนองความถี่ที่ต้องการ

*หากต้องการชดเชยองค์ประกอบของลำโพงแต่ละใบต่างกัน เพื่อกำหนดเป้าหมายระยะทางอื่น ๆ ทั่วพื้นที่การแสดง โดยทั่วไปการปรับ G จะสอดคล้องกับระยะทาง โดยเพิ่ม G สำหรับระยะทางที่ยาวขึ้น หรือลด G สำหรับระยะทางที่สั้นลง

ตัวอย่าง Line array ประกอบด้วย L-Acoustics K1 จำนวน 12 ใบ ถูกจำลองใน SOUNDVISION  โดยปิด Air Absorption Calculation

ต่อมาเปิดใช้ Air Absorption Calculation โดยที่ H=50 เปอร์เซ็นต์ และ T= 20 องศา

หลังจากใช้ฟิลเตอร์ FIR เพื่อ EQ การตอบสนองความถี่ในช่วงเสียงกลางแล้ว ผู้ใช้ต้องชดเชยการลดทอน HF

1. กราฟทางซ้ายแสดง Curves การตอบสนอง จะระบุกลุ่มของลำโพงที่มีการลดทอน HF คล้ายกัน และเมื่อระยะทางยิ่งไกล HF ก็ยิ่งสูญเสียมากขึ้น
2. กราฟด้านขวาเปิดเครื่องมือ Air Compensation EQ และกำหนดค่า G ที่ดีที่สุด เห็นได้ถึงการชดเชย

สรุป การสูญเสียเสียงในอากาศ และวิธีชดเชย

ด้วยเหตุนี้ หากมีความรู้เกี่ยวกับตัวแปรอากาศ จะช่วยให้สามารถคาดการณ์ และตั้งค่าการชดเชยจากอากาศได้ เครื่องมือเหล่านี้ ล้วนแล้วแต่ได้รับการออกแบบมาจากความรู้พื้นฐาน สำหรับปรับเสียงให้เหมาะกับผลลัพธ์ทางอะคูสติก (การวัดหรือการจำลองในสถานที่ต่าง ๆ)