Fill System

ระบบเติมเสียง (Fill Systems) เป็นระบบเสียงสนับสนุนระบบเสียงหลัก (Main System) ซึ่งจะมีกำลังขับน้อยกว่า ครอบคลุมผู้ฟังน้อยกว่า และต้องทำงานสอดคล้องกับความต้องการของระบบเสียงหลัก

แล้วเราจะแบ่งแยกระหว่างระบบหลักกับระบบเติมเสียงจากตรงไหน ? ถ้าลดลำโพงใบล่างใน Main array ลง 1 เดซิเบล (dB) มันจะกลายเป็น Downfill ทันทีเลยหรือ? ไม่ง่ายขนาดนั้น โดยทั่วไปแล้วการลดระดับเสียงลง -6 เดซิเบล จากระบบเสียง Main array ถือเป็นเกณฑ์เบื้องต้นในการแบ่งประเภท

เราจะเรียก Sidefills สำหรับระบบเติมเสียงที่วางเยื้องไปด้านข้างระบบเสียงหลัก โดยมักจะครอบคลุมระยะทางประมาณครึ่งหนึ่งของระบบเสียงหลัก เช่นเดียวกับเรียกระบบเสียงด้านล่างว่า Downfill และเรียกระบบเสียงด้านหลังว่า Rearfill

ประเภทการเติมเสียงทั้งหมดจะเป็นแบบ Uncoupled โดยแยกออกจากระบบเสียงหลัก ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องแบ่งประเภทเพิ่มเติม โดย Frontfills จัดเป็นระบบเติมเสียงเสมอ ไม่ว่าจะปรับแต่งอย่างไรก็ตาม

เราออกแบบระบบเติมเสียงเพื่อเติมเต็มพื้นที่ที่เสียงจากระบบหลักไปไม่ถึง โดยกำหนดจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของระบบ (Unity และ Limit line) ต่อมาต้องคำนวณกำลังวัตต์ที่เหมาะสมเพื่อให้เสียงมีความต่อเนื่องกับระบบหลัก

มีเทคนิคมากมายในการออกแบบระบบเติมเสียงเพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่ โดยเราจะเลือกมุมกระจายเสียงและจำนวนลำโพงให้สอดคล้อง เพื่อผลลัพธ์ตามที่ต้องการ

Frontfill (FF)

ระบบเสียงด้านหน้า ลำโพง Frontfill เป็นระบบเติมเสียงที่ง่ายที่สุดในการออกแบบ เนื่องจากมีลักษณะเป็นมิติเดียว

การทำงานหลักจะอยู่ที่ระนาบแนวนอน โดยการผสมผสานระหว่างมุมกระจายเสียงแนวนอนขององค์ประกอบ ระยะห่าง และองศาการ Splay ออก จะช่วยกำหนดจุดเริ่มต้น (Unity line) และจุดสิ้นสุด (Limit line) ของพื้นที่เสียงที่ครอบคลุมได้อย่างเหมาะสม

จะมีองค์ประกอบเมื่อมองจากระนาบแนวตั้งเพียงใบเดียว มุมกระจายเสียงแนวตั้งแทบจะไม่มีความสำคัญเลย เนื่องจากลำโพงจะถูกเล็งไปยังใบหน้าของผู้ฟังในระนาบเดียวกันแบบตรงๆ

การออกแบบแนวตั้งให้กว้างพอจึงไม่ใช่เรื่องที่น่ากังวล เว้นเสียแต่จะแคบเกินไป เพราะการใช้ลำโพงแนวตั้งที่แคบสำหรับ Frontfill มีข้อเสียมากกว่าข้อดี เสียงที่ออกมาตามแนวตั้งและกว้าง มักจะไปตกกระทบรอบๆ ผู้ฟังแถวหน้าและอากาศด้านบนอย่างไม่เป็นอันตราย

เพียงแค่ลำโพงต้องสามารถ “มองเห็น” แถวสุดท้ายของที่นั่งที่ครอบคลุมเสียงได้ ลำโพงที่วางต่ำมากจนมองไม่พ้นแถวแรกจะถูกเรียกว่า Footfills ซึ่งไม่ใช่การออกแบบที่ดี !!

คุณสมบัติทั่วไปของระบบเติมเสียงด้านหน้า (Frontfill)

• การใช้งาน: สร้างความครอบคลุมและ Image source สำหรับที่นั่งบริเวณขอบเวที
• องค์ประกอบ: (H) ลำโพงลำดับที่หนึ่งหรือลำดับที่สอง, (V) ใช้ได้ทุกลำดับ
• ประเภทอาร์เรย์: (H) ลำโพงเดี่ยว, Uncoupled line หรือ Uncoupled Point source, (V) ลำโพงเดี่ยว
• ช่วงความครอบคลุม Coverage range: เริ่มต้นที่ Unity line (ONAX ถึง XOVR ถึง ONAX) สิ้นสุดที่ Limit line (ความครอบคลุมของลำโพงสามใบขึ้นไป)

จริงๆ แล้วเราอาจไม่จำเป็นต้องใช้ระบบเสียงด้านหน้า (Frontfill) เสมอไปก็ได้ แต่การมี Frontfill เป็นเรื่องที่ดี ระบบเสียงหลัก (Main System) สามารถครอบคลุมพื้นที่ด้านหน้าได้ แต่มีความเสี่ยงที่เสียงจะรั่วไหลไปทางอื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อขึ้นไปบนเวที

Frontfill จะทำหน้าที่เป็นพื้นที่กันชนอย่างดีระหว่างระบบหลักและไมโครโฟนที่เปิดบนเวที นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็น Image sources เพื่อให้เสียงดูเหมือนมาจากทิศทางเวที

โดยทั่วไปแล้ว เราควรใช้ Frontfill เว้นแต่จะมีองค์ประกอบอื่นๆ ที่ช่วยเรื่องการครอบคลุมพื้นที่เสียงและ Image อยู่แล้ว เช่น เสียงจากแหล่งกำเนิดเสียงบนเวที นักแสดง ฯลฯ

Frontfill อาจกลายเป็นส่วนเกิน เมื่อเสียงจากเวทีมีมากพอ ทำให้เราไม่ต้องกังวลเรื่องการเพิ่มสัญญาณ (Gain) และ Image จากด้านหน้าเวที

สรุปข้อกำหนดของ Frontfill (FF)

• จำเป็นต้องใช้ Frontfill เสมอ: ยกเว้นสถานที่ขนาดเล็กที่มีการเสริมเสียงน้อยและเสียงจากเวทีค่อนข้างดัง
• จุดเริ่มต้นความครอบคลุม: Unity line ที่แถวแรก
• ความกว้างแนวนอน: ขอบของ OFFAX ครอบคลุมถึงที่นั่งด้านนอกสุดแถวแรก หรือกรณีมีระบบเสียงอื่นๆ ที่ความสูงต่ำใกล้เคียงกันครอบคลุมด้านนอกอยู่แล้ว อาจลดความกว้างได้
• ระยะห่าง/ระยะแนวนอน: Unity line เชื่อมต่อโดย Lateral width
• กำลัง Power scaling: ค้นหา Range ratio ระหว่างระบบเสียงหลัก (-6 dB) กับระบบเสียง Frontfill ที่จุดเริ่มต้นของพื้นที่ครอบคลุม แล้วลดกำลังวัตต์ของระบบเสียง Frontfill ลง
• การเล็งในแนวตั้ง: เล็งไปยังระดับศีรษะของผู้ฟังที่ระยะห่างปลายสุดของพื้นที่ครอบคลุม (Limit line)
• พื้นที่ครอบคลุมแนวตั้ง: ต้องการเพียงไม่กี่องศา โดยการใช้ลำโพงมุมกระจายแคบมีประโยชน์น้อยและมีความเสี่ยง

มีทางเลือกการวาง Frontfill สำหรับเวทีที่ต่ำเกินไปจนไม่สามารถวาง Frontfill ในความสูงที่กำหนดได้เนื่องจากบดบังสายตา คือการติดตั้งระบบเสียง Frontfill ไว้บนที่สูงแล้วเล็งลงมาทางบริเวณที่ต้องการ

วิธีนี้เหมาะสำหรับสถานที่ที่มีทั้งเพดานและเวทีต่ำ ความครอบคลุม/ระยะห่างในแนวนอนคำนวณด้วยวิธีเดียวกัน และการเล็งแนวตั้งก็อยู่ที่ Limit line

สรุป ลำโพง Frontfill

Frontfill นั่นมีประโยชน์และสมควรถูกระบุในการติดตั้ง เนื่องจากเหมาะอย่างยิ่งสำหรับเติมเสียงบริเวณจุดบอดหน้าเวที, เป็นพื้นที่กันชนอย่างดีระหว่างระบบเสียง Main กับไมโครโฟนที่เปิดบนเวที และยังทำหน้าที่เป็น Image sources เพื่อให้เสียงดูเหมือนมาจากทิศทางบนเวทีอีกด้วย เว้นแต่เมื่อเสียงจากเวทีมีมากพอ

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 เป็นการลดอัตรา Range ratio

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 ระดับเดียวทำให้ไม่มีการกระจายเสียงที่ดี, วัสดุที่ใช้เป็นประเภทกระจกและเหล็ก มุมของระเบียงเหล่านี้ไม่ดีเมื่อเทียบกับลำโพงของเรา โดยจะสามารถส่งเสียงย้อนกลับไปบนเวทีหรือผู้ชมที่จ่ายเงินได้ โดยกรณีแย่ที่สุดคือระเบียงแบบโค้งในห้องรูปพัด (Fan-shaped) โดยมีเวทีเป็นจุดโฟกัส !!

ระเบียงที่ดีนั้นไม่สูง, ไม่มีเสียงสะท้อน, มีหลายมุมลาดเอียง สำหรับสะท้อนเสียงกระจายออกไปในอากาศอย่างปลอดภัย เช่นบนเพดาน

ลองประเมินพื้นผิวของขอบระเบียง ซึ่งมักเป็นจุดสะท้อนหลักภายในพื้นที่ โดยพิจารณาความสูง มุมเอียง และวัสดุที่ใช้ เพราะแม้ขอบที่สูงเพียงไม่กี่สิบเซนติเมตรก็สามารถสะท้อนเสียงกลับเข้าสู่เวทีหรือพื้นที่ผู้ชมได้ หากมุมของมันหันผิดทิศ สิ่งสำคัญคือ อย่าทำให้การออกแบบเสียสมดุลเพียงเพราะพยายามหลีกเลี่ยงระเบียง แต่จงออกแบบให้ทิศสะท้อนปลอดภัย เช่น การปรับมุมลำโพงหรือเพิ่มวัสดุดูดซับบริเวณขอบระเบียง

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

ออกแบบระบบเสียง Main Systems

ข้อกำหนดระบบเสียงหลัก Center, Left/right และ Left/Center/Right mains

ออกแบบระบบเสียง ระบบ Main systems จะมีตั้งแต่เป็นลำโพงเพดานแบบเดี่ยวไปจนถึงระบบอาร์เรย์ลำโพงหลายองค์ประกอบ โดยทุกขนาดและปริมาณหากเป็นระบบเสียงที่สำคัญที่สุดในสถานที่นั้นๆ เราจะเรียกสิ่งนี้ว่าระบบหลัก (Main System)

ระบบ Center main (C)

ออกแบบระบบเสียง Center main จะเป็นองค์ประกอบหลักสำหรับระบบโมโน (Mono) หรือเป็นช่องสัญญาณสำหรับเสียงร้องในระบบ L/C/R โดยข้อกำหนดความครอบคลุมเสียงจะเหมือนกันในทั้ง 2 กรณี แต่จะมีการเปลี่ยนแปลงในขอบเขตของพลังงานที่ต่างกัน โดย Mono main (C) จะต้องการกำลังที่มากกว่า เนื่องจากจะมีทั้งเสียงดนตรีและเสียงร้องอยู่ในระบบ

คุณสมบัติทั่วไปของ Center Main

• องค์ประกอบลำโพง: แนวนอน (H) ใช้ลำโพงลำดับที่หนึ่งหรือสอง, แนวตั้ง (V) ส่วนใหญ่เป็นลำโพงลำดับที่สามหรือสอง แต่ถ้ากรณีใช้เป็นองค์ประกอบลำโพงใบเดียว ให้เลือกใช้ลำโพงลำดับที่หนึ่งเท่านั้น
• ประเภทอาร์เรย์: แนวนอน (H) ใช้องค์ประกอบเดี่ยว หรือ Coupled point source, แนวตั้ง (V) ใช้องค์ประกอบเดี่ยว หรือ Coupled point source แบบไม่สมมาตร
• ช่วงครอบคลุม (Coverage range): ไม่จำกัด
• Sonic image: อยู่ตรงกลางและมักจะอยู่สูง เนื่องจากข้อจำกัดในการติดตั้งลำโพงไม่ให้บังสายตาเมื่อมองขึ้นไปบนเวที
• Timing: เสียงมีการมาถึงพื้นที่ได้ช้ามาก และยากที่จะ Sync กับแหล่งกำเนิดเสียงบนเวทีได้
• อัตราส่วน Range ratio: มีอัตราส่วนที่ต่ำ เนื่องจากตำแหน่งที่สูงของลำโพงทำให้ผู้ฟังที่อยู่ใกล้มีระยะห่างมากขึ้น (เมื่อเปรียบเทียบกับระบบ Main L/R)
• XOVR ไปจนถึง Frontfill: จะช่วยลดการบิดเบือนของ Image ในแถวแรกๆ และการรั่วไหลของเสียงขึ้นบนเวที
• XOVR ไปจนถึง Sidefill: โดยทั่วไปแล้วมักใช้ลำโพง L/R deck เพื่อเติมเต็มช่องว่างการครอบคลุมในพื้นที่ด้านข้าง
• XOVR ไปจนถึงใต้ Balcony delays: เนื่องจากระบบ Main ที่อยู่ในตำแหน่งที่สูง มักทำให้เสียงถูกบดบังเมื่อผู้ฟังอยู่ใต้ Balcony
• มีความนิยมน้อย: เนื่องจากไม่ค่อยมีใครอยากมิกซ์ Center Main เลย ส่วนใหญ่มักเลือกใช้ในกรณีที่ระบบ L/R ไม่พร้อมใช้งาน

มีคำกล่าวว่าระบบ Mono center main อาจเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับแอปพลิเคชันเสียงร้องหรือพูด? แต่สิ่งนี้ไม่เป็นจริงเสมอไป เนื่องจากการติดตั้งลำโพงที่สูงทำให้มีโอกาสที่ต้องปรับมุมก้มที่มากตาม เสียงจากลำโพงสามารถรั่วไหลขึ้นบนเวทีได้อย่างง่ายดายจนอาจก่อให้เกิด Feedback และอาจประสบปัญหาที่ใหญ่ขึ้นหาก Feedback มาก่อนที่เราจะขึ้น Gain ได้อย่างเพียงพอ !!

Center cluster ที่ถูกติดตั้งไว้สูงจะมีทิศทางการกระจายเสียงที่ไม่ค่อยดีนัก ทำให้เกิดอันตรายต่อการขยายเสียงอย่างชัดเจน (Acoustic gain) การจัดอันดับ Triage ของเรา สามารถประเมินกับประสิทธิภาพบางอย่างที่จะด้อยลงเมื่อใช้สัญญาณ L/R เทียบกับศักยภาพที่จะได้รับและค่าเช่าที่สูงขึ้นเมื่อใช้รับงานวงดนตรี

เหตุผลทั่วไปในการระบุใช้ระบบ Center Main

• เมื่อ Center Main เป็นส่วนหนึ่งของระบบ L/C/R
• ที่นั่งแบบ 360 องศา หรือ Balcony ที่โค้งเว้าล้อมรอบมาก จนไม่มีพื้นที่เพียงพอที่จะติดตั้งลำโพง L/R ได้ตามปกติ
• ห้องที่ไม่อนุญาติให้ใช้ลำโพง L/R

ความสูงของระบบ Center Main บางครั้งอาจเป็นตัวแปรเปิด ในกรณีส่วนใหญ่คำตอบของเราคือ “วาง Center main ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้” ซึ่งมักจะถูกจำกัดด้วยการมองเห็นทางสายตา และแทบไม่มีโอกาสที่สิ่งนี้จะวางให้ต่ำได้เลย ดังนั้นทำให้เราจึงจำเป็นต้องระบุในส่วน Coverage, Aim, Splay และ Power scale

การเล็งลำโพงแนวนอนระบบ Center main

• ใช้ค่า Far ที่เหมาะสมกับสถานที่ เพื่อรักษาความแปรปรวนต่ำสุด
• Aim โดยเล็งไปที่ศูนย์กลาง

(อ่านเพิ่มเติม มุมครอบคลุมแนวนอนสำหรับลำโพงเดี่ยว และ Coupled point source ในแนวนอน)

มุมครอบคลุมแนวนอนระบบ Center main

• ใช้วิธีครอบคลุมแบบเดียวกันกับในลำโพงเดี่ยว สำหรับค่าแนวนอน H ที่มีความกว้างค่าเดียว (เช่น ความกว้างของลำโพง Line Array)
• ใช้วิธี Point source ทั้งแบบสมมาตรและไม่สามาตรสำหรับ Horizontal arrays
• วิเคราะห์ความครอบคลุมที่ความลึก ณ จุดกึ่งกลาง โดยความแปรปรวนระหว่าง ONAX, OFFAX ควรน้อยกว่า <6 dB
• หากความแปรปรวนมากกว่า >6 dB ให้เลือก Main ที่กว้างขึ้น หรือใช้ลำโพง Sidefill เสริมความกว้าง

(อ่านเพิ่มเติม มุมครอบคลุมแนวนอนสำหรับลำโพงเดี่ยว และ Coupled point source ในแนวนอน)

การเล็งลำโพงแนวตั้งและความครอบคลุมระบบ Center main

ใช้วิธีเดียวกับลำโพงเดี่ยว, Point source  ที่ไม่สมมาตร หรือวิธี Point source แบบ Composite

(อ่านเพิ่มเติม ความครอบคลุมและมุมเล็งสำหรับลำโพงเดี่ยว และ ความครอบคลุม การเล็ง และ Splay ลำโพง Coupled array)

ความครอบคลุมด้านกว้างจากแนวตั้งระบบ Center main

เราจะต้องคำนวณความกว้างของการครอบคลุมบนพื้นใต้อาเรย์ เพื่อดูว่าระบบ Sidefill deck ต้องครอบคลุมจำนวนที่นั่งเพิ่มเติมเท่าใด โดยใช้วิธี Lateral coverage width จากด้านล่างของอาร์เรย์ถึง Frontfill / Main XOVR

(อ่านเพิ่มเติม ความครอบคลุมด้านกว้างจากแนวตั้ง)

ระบบ Left/right mains (L/R)

รูปทรงของห้องมีส่วนเล็กน้อยในการเลือกใช้ระบบ Main L/R แต่มีส่วนสำคัญในการที่ใครบ้างจะได้ยินสัญญาณเสียงจากทั้งสองช่อง (Stereo) โดยพื้นที่สี่เหลี่ยมผืนผ้าโดยพื้นฐานเป็นมิตรที่สุดและแบบกว้างจะเป็นมิตรน้อยที่สุด (อ่านเพิ่มเติมได้ที่ การรับรู้เสียงแบบสเตอริโอ) โดยพื้นที่แบบกว้างมักจะต้องใช้การเติม Sidefill, Centerfill และ/หรือ Infills เพื่อขยายการครอบคลุมและปิดช่องว่าง

คุณสมบัติทั่วไปของ Left/right mains

• องค์ประกอบลำโพง ประเภทอาเรย์ และช่วงความครอบคลุม: เหมือนกับ Center main
• Sonic image: กำหนดตำแหน่งได้อย่างชัดเจนไปทางแต่ละด้าน เนื่องจาก Precedence effect (ยกเว้นพื้นที่ตรงกลางซึ่งมีขนาดเล็ก)
• Timing: เสียงมาถึงพื้นเร็วขึ้นได้หากแขวนต่ำ สามารถเพิ่มการ Delay ให้กับลำโพงสำหรับซิงค์เสียงการแสดงสดที่อยู่บนเวที
• Range ratio: เปลี่ยนแปลงได้ Range ratio สูงถ้าติดตั้งลำโพง Main ต่ำ หรือ Range ratio ต่ำถ้าติดตั้งลำโพง Main สูงกว่า
• XOVR ไปจนถึง Frontfill: เช่นเดียวกับ Center main
• XOVR ไปจนถึง Sidefill: สามารถ Flown (Coupled) หรือ Deck (Uncoupled) หากจำเป็นเพื่อขยายความครอบคลุม
• XOVR ไปจนถึง Centerfill: สามารถ Flown เหนือ Center stage เพื่อเติมช่องว่างระหว่างซ้าย/ขวา และการเติมเสียงด้านหน้า (Frontfill)
• XOVR ไปจนถึงใต้ Balcony delays: โดย Main ที่ต่ำช่วยให้ลดการใช้ระบบลำโพงใต้ Balcony ได้
• เป็นที่นิยม: การติดตั้งระบบเป็น L/R เป็นที่ต้องการสูง

ความสูงระบบหลัก (Mains Height)

ระบบ Left/right mains มีตัวเลือกความสูงที่หลากหลายมากกว่า Center main เวทีแบบโพรซีเนียม (Proscenium stage) จะให้โอกาสในการเลื่อนลำโพงหลักลงต่ำได้ ทีนี้เกิดเป็นคำถาม ควรแขวนลำโพง Mains ไว้สูงแค่ไหน? เนื่องจากความสูงของลำโพง Main จะมีผลกระทบต่อการออกแบบในหลายๆ ด้าน ซึ่งส่งผลต่อการตัดสินใจและข้อแลกเปลี่ยนในทุกกระบวนการ

เมื่อติดตั้งระบบลำโพง Main ต่ำ จะมีข้อดีในเรื่อง Sonic image แต่อาจมีอัตราส่วน Range ratios ที่สูง ทำให้มีแถวหน้ามีเสียงดังที่มาก ส่วนระบบลำโพง Main ที่สูง จะมีปัญหาด้าน Sonic image ปัญหาเรื่อง Delay และอาจประสบปัญหาเรื่อง feedback อีกด้วย แต่มีข้อได้เปรียบอย่างมากในด้านการกระจายระดับเสียงและลดความแปรปรวนของสเปกตรัมไปยังพื้นที่

การติดตั้งลำโพง Center clusters  จะทำลาย Image ส่วนการติดตั้งลำโพงซ้าย/ขวาจะทำให้การได้ยินมีความรุนแรงอย่างมากเมื่อลำโพงตั้งอยู่ใกล้พื้น ดังนั้นเราจึงควรเลือกระดับความสูงลำโพงที่เหมาะสมที่สุด (หากเลือกได้)

แน่นอนว่ารูปทรงของห้องก็มีส่วนเช่นกัน การหาตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดคือการหาความสูงที่พอดี เราพยายามกระจายการครอบคลุมแนวตั้งอย่างสม่ำเสมอได้ แต่การปรับความสูงลำโพงไปที่ตรงกลางระหว่างที่นั่งแถวบนและล่างอาจไม่ใช่คำตอบที่ดีเสมอไป เพราะที่นั่งแถวบนมักจะอยู่ไกลกว่า ดังนั้นการยกลำโพงไปให้สูงขึ้นจึงเป็นวิธีที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้มากกว่า สำหรับการส่งเสียงไปยังที่นั่งที่อยู่ไกลออกไป

มาเปรียบเทียบกันสองตำแหน่งของการวางลำโพง Main ก่อนดีกว่า คือการวางลำโพงที่ความสูงเท่ากับแถวบนสุดของที่นั่ง เทียบกับการวางลำโพงที่ระดับพื้นเวที เมื่อเปรียบเทียบตำแหน่งของผู้ฟังกับลำโพงจะพบว่า

ลำโพง Main สูง:
ข้อดี: อัตราส่วน Range ratio ที่ต่ำกว่า ป้องกันเสียงสะท้อนจากเพดานได้ดีกว่า
ข้อเสีย: Sonic Image ที่ได้แย่กว่า เสียงมาถึงผู้ฟังที่นั่งด้านล่างช้า และอาจมีเสียงเล็ดลอดไปบนเวทีได้ เนื่องจากลำโพงยิ่งสูง มุมก้มก็ยิ่งมากตาม

ลำโพง Main ต่ำ:
ข้อดี: Sonic Image ชัดเจน
ข้อเสีย: อัตราส่วน Range ratio ที่สูงกว่า ลำโพงต้องทำงานหนักเพื่อให้เสียงไปถึงผู้ฟังที่นั่งด้านหลัง และอาจทำให้เสียงสะท้อนเพดานมากเกินไป

มุมกระจายเสียงโค้งขึ้นและลง

ลำโพงที่มีรูปแบบการกระจายเสียงแนวตั้ง 40 องศา หรือมากกว่า สามารถปรับหรือเปลี่ยนแปลงองศาเล็กน้อยโดยไม่ทำให้เกิดความรู้สึกหรืออารมณ์ที่แตกต่างกัน ประโยคข้างต้นนี้ไม่สามารถใช้กับลำโพงที่มีทิศทางสูงได้ เนื่องจากการปรับองศาของลำโพงเพียงไม่กี่องศา เสียงที่ออกมาก็จะเปลี่ยนไป มุมกระจายลำโพงอาจกระจายโค้งขึ้นหรือลงก็ได้ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่วางเทียบกับรูปทรงของสถานที่ ดังนั้นเรามาลองดูทีละขั้นตอนกัน

เป้าหมาย ONAX แนวตั้งของลำโพงนั้น ควรจะแบนราบตามระนาบแนวนอน ลองนึกภาพการวางลำโพงบนจานหมุนและหมุน สิ่งที่เกิดขึ้นคือ ONAX จะวนรอบห้องที่ความสูงของลำโพง สิ่งที่ปรากฎ ลำโพงจะอยู่ตรงกลางห้องวงกลมและส่งเสียงเป็นวงกลม 360 องศาสำหรับการเอียงที่กำหนด

แต่ความสูงของเสียงจะเปลี่ยนแปลงไปหากลำโพงไม่ได้อยู่ตรงกลาง และ/หรือ กำแพงอยู่ห่างจากลำโพงในระยะทางที่ไม่เท่ากัน มุมเล็งคงที่ แต่ความสูงเหนือลำโพงจะสะสมตามระยะทาง (เช่น เพิ่มขึ้น 1 ม. สำหรับระยะทาง 10 ม.)

ลำโพงที่เล็งขึ้นไปกระทบที่นั่งที่ระยะ 10 และ 12 ม. มาถึงที่ความสูง 1 และ 1.2 ม. ต่างกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร?

ลองนึกภาพลำโพงหลักด้านซ้าย (L Main) จะอยู่ใกล้กับที่นั่งซ้ายสุดในแถวสุดท้ายมากกว่าที่นั่งตรงกลาง ถึงแม้ที่นั่งนั้นจะมีความสูงเท่ากันเหนือลำโพงก็ตาม ตอนนี้เราเข้าใจแล้วว่ามุม ONAX เป็นมุมคงที่ แต่ไม่ใช่ระดับความสูงจะคงที่ตามไปด้วย!! เกิดเป็นมุมกระจายเสียงที่โค้งขึ้น

การเอียงขึ้นและ/หรืออัตราส่วนแนวนอนที่เพิ่มขึ้นจะทำให้มุมกระจายเสียงยิ่งโค้งขึ้น ตรงข้ามกับการเอียงลงจะทำให้มุมกระจายเสียงยิ่งโค้งลง

สิ่งนี้มีผลกระทบในทางปฏิบัติอย่างมากต่อการเล็งลำโพง ไม่ว่าเจตนาจะครอบคลุมหรือทำให้เกิดช่องว่าง (เช่น การหลีกเลี่ยงระเบียง) เราอาจยิงไม่โดนเป้าหมายที่เล็งไว้หรือโดนสิ่งที่ไม่ได้ตั้งใจหากเราเล็งผิด !!

ลำโพง Center และ Main L/R สามารถปรับองศาเอียงขึ้นได้ในห้องที่มี Balcony แต่ ONAX จะสูงขึ้นหากผนังด้านหลังห้องแบนราบ

กลยุทธ์การหลีกเลี่ยงระเบียงก็มีปัญหาแบบเดียวกัน เพียงแต่ว่าเรากำลังเล็ง XOVR (Gap) ไปที่ระเบียง ซึ่งการหลีกเลี่ยงระเบียงของเราจะกลายเป็นการหลีกเลี่ยงผู้ชมไปด้วย หากช่องว่างนั้นเกิดโค้งขึ้นหรือโค้งลง

ผลกระทบของความสูงของลำโพง

สิ่งนี้จะ Flat ได้ เมื่อลำโพงอยู่บนระนาบเดียวกับผู้ฟังทำให้ไม่มีผลกระทบจากความลึก ส่วนมุมกระจายจะโค้งขึ้นเมื่อลำโพงอยู่ต่ำกว่าระนาบผู้ฟัง และผู้ฟังมีความลึกที่ต่างกันจากมุมมองของลำโพง

การออกแบบของเราจำเป็นต้องคำนึงถึงปัญหานี้ตั้งแต่แรก ลำโพงที่ตั้งองศาขึ้นอาจจะส่งผลให้เสียงโค้งกระจายขึ้นด้านบน และไปยังบริเวณอื่นๆ ที่ไม่ต้องการในสถานที่จัดงานได้

แม้ว่าเราจะป้องกันปัญหานี้ไม่ได้ทั้งหมด แต่เราสามารถลดปัญหานี้ได้โดยการจำกัดการเอียงของลำโพงที่ส่งเสียงไปไกลที่สุด เพราะลำโพงเหล่านี้มักจะมีมุมการกระจายเสียงที่แคบ

ความสูงของลำโพง Main มีผลมากที่สุดต่อการโค้งงอ แม้ว่าลักษณะการ “โค้งขึ้น”หรือ “โค้งลง” จะมีรูปทรงที่สมมาตรกัน แต่ความเสี่ยงที่เกิดผลเสียนั้นไม่เท่ากัน การที่เสียงกระจายโค้งขึ้นเหนือแถวสุดท้าย ก่อให้เกิดอันตรายมากกว่าการคว่ำลงมาด้านหน้าสำหรับบริเวณด้านหลังนั้น  โดยบริเวณด้านหลังเป็นจุดที่องศาการยิงเสียงมีความสำคัญ เนื่องจากระยะการยิงเสียงที่ไกลและมักต้องใช้ลำโพงมุมกระจายแคบ

การลดความเอียงของ Main ให้เหลือน้อยที่สุด จะช่วยลดความเสี่ยงของการครอบคลุมมากหรือน้อยเกินไป ประโยชน์ที่เป็นไปได้นี้สามารถนำมาพิจารณาในการตัดสินใจเกี่ยวกับความสูงของคลัสเตอร์ลำโพงได้

Coupled main systems ที่ต้องการให้มี Gap (ช่องว่าง) รอบระเบียง ควรวางลำโพงในระดับที่ Gap นั้นอยู่ในแนวเดียวกับความสูงของระเบียง โดย Gap จะมีประสิทธิภาพลดลงหากมุมของ Gap จะต้องเอียงขึ้นหรือลงไปที่เป้าหมาย

ลองพิสูจน์ด้วยตัวเอง:

1. นำเลเซอร์พอยเตอร์มายิงไปที่ผนังแบบแบนๆ  โดยไม่เอียงขึ้นหรือลง จากนั้นหมุนไปมาจากซ้ายไปขวา รูปแบบที่ปรากฎจะเป็นเส้นตรงแนวนอน
2. ต่อมาเล็งทะแยงขึ้นไปที่เส้นที่มองเห็นได้ เช่น รอยต่อระหว่างผนัง/เพดาน หมุนอีกครั้ง โดยต้องระวังให้มุมเลเซอร์เท่าเดิม สังเกตว่าแสงไม่คงอยู่บนรอยต่อเมื่อคุณหมุนแนวนอน แต่มันจะโค้งขึ้นไป
3. กลับกันถ้าเล็งทะแยงไปด้านล่างมันจะโค้งลง

การเล็งแนวนอนระบบ Left/right mains

ลำโพงด้านซ้ายครอบคลุมพื้นที่ด้านซ้าย ส่วนลำโพงด้านขวาครอบคลุมพื้นที่ด้านขวา เราเคยพูดถึงความจริงที่ไม่ค่อยดีเกี่ยวกับประสิทธิภาพของระบบสเตอริโอในงานคอนเสิร์ตมาแล้วใน การรับรู้เสียงแบบสเตอริโอ (Stereo Perception) ดังนั้นเราจะแบ่งครึ่งห้องและเล็งลำโพงแต่ละใบสู่ศูนย์กลางในพื้นที่ของตนเอง วิธีนี้จะสร้างอัตราส่วนสมดุลของเสียงที่ครอบคลุมจากด้านหน้าไปจนถึงด้านหลัง ทั้งเสียงที่ดังเกินพอดีและเสียงที่เบาไป ในกรณีนี้ การสะท้อนผนังจริงจะใกล้เคียงกับปริมาณของเสียงสะท้อนจากผนังเสมือน (เสียงที่รั่วไหลจากลำโพงอีกด้านหนึ่ง) แหล่งกำเนิดเสียงของความแปรปรวนของระลอกคลื่นแนวนอนนั้นมีความสมดุล

หลายคนกลัวว่าการกระจายเสียงออกด้านข้างไปยังผนังมากเกินไปจะทำให้เสียงไปกระแทกกับผนังด้านข้าง และเพราะกลัวเสียงสะท้อนจากผนังด้านข้างหลายคนเลยหันลำโพงเข้าด้านในเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ TANSTAAFL บอกให้เราเห็นว่า การหันลำโพงเข้าด้านใน เราแค่เพิ่มการรั่วไหลเข้าไปทางภายใน แลกกับการลดการรั่วไหลไปทางภายนอกแล้วสะท้อนผนัง

คำถามคือ อะไรแย่กว่ากัน ? เสียงสะท้อนจากผนังจริงด้านข้างจริงกับการสะท้อนแบบเสมือน Faux-flection (การมาถึงช้าของเสียงจากฝั่งตรงข้าม)

เริ่มจากทั้ง 2 มีการสูญเสีย HF ในอากาศทุกเส้นทาง ดังนั้นจึงทำให้สิ่งนี้เสมอกัน ประเด็นสำคัญคือผนังด้านข้างสามารถดูดซับเสียงความถี่สูงได้หรือไม่ และเราจะได้ยินเสียงสะท้อนของมันโดยตรงหรือต้องรอจนกว่ามันจะสะท้อนกลับมาจากผนังด้านหลัง

หากผนังดูดซับเสียงได้ดีและเราจะไม่ได้ยินเสียงสะท้อนจนกว่ามันจะสะท้อนกลับมาจากผนังด้านหลัง ปัญหาก็จะไม่รุนแรงมากนัก แต่สำหรับเสียงสะท้อนเสมือนนั้น เส้นกึ่งกลางของห้องจะทำหน้าที่เหมือนกระจกสะท้อนเสียงที่ไม่มีการดูดซับแต่อย่างใด (สะท้อนได้อย่างสมบูรณ์แบบ)

ยิ่งเราปรับมุมลำโพงเข้าด้านในมากเท่าไหร่ เสียงความถี่สูงจาก On-axis ก็จะยิ่งสะท้อนกลับมาจากเส้นกึ่งกลางของห้องมากขึ้นเท่านั้น

ดังนั้น เราต้องเลือกว่าจะรับมือกับเสียงสะท้อนจากผนังด้านข้างที่อาจเกิดขึ้น หรือจะรับมือกับเสียงสะท้อนจากลำโพงอีกด้านหนึ่งดีกว่า เพราะไม่ว่าอย่างไร ผนังทั้งสองข้างก็ยังคงอยู่และไม่หายไปไหน

ดังนั้น วิธีการ Middle-middle approach จะช่วยลดความแตกต่างของระดับเสียง และความแปรปรวนสเปกตรัมในแนวนอนให้เหลือน้อยที่สุด ตลอดจนปรับสมดุลระหว่างแหล่งกำเนิดเสียงที่มีการสะท้อนทั้งสองด้าน

(อ่านเพิ่มเติม การเล็งลำโพงแนวนอนสำหรับลำโพงเดี่ยว)

มุมครอบคลุมแนวนอนระบบ Left/right mains

ความครอบคลุมแนวนอนจะถูกวิเคราะห์บนพื้นที่โดยแบ่งออกเป็นสองส่วนตามด้านบน สามารถใช้การครอบคลุมแนวนอนวิธีเดียวกันกับลำโพงเดี่ยว (อ่านเพิ่มเติม มุมครอบคลุมแนวนอนสำหรับลำโพงเดี่ยว) สำหรับลำโพงไลน์อาเรย์ที่เรียงกันในแนวตั้งเป็นแถวเดียว (มุมกระจายเสียงแนวนอนเป็นลำโพงลำดับแรก) และสำหรับชุดลำโพงที่เรียงตามแนวนอน ให้อ้างอิงวิธี Point Source ทั้งแบบสมมาตรหรือไม่สมมาตร โดยความครอบคลุมจะวิเคราะห์ที่ระดับกึ่งกลางความลึกแนวนอน (อ่านเพิ่มเติม Coupled point source ในแนวนอน)

ความแปรปรวนระหว่างค่า OFFAX L, ONAX L และ XOVR LR ควรน้อยกว่า 6 dB หากค่าความแปรปรวนมากกว่า 6 dB ควรเปลี่ยนเป็นลำโพง Main ที่มุมกระจายเสียงแนวนอนกว้างขึ้น หรือเสริมด้วยลำโพง Side และ/หรือ Centerfill

การเล็งลำโพงแนวตั้งและความครอบคลุมระบบ Left/right mains

ให้ใช้วิธีการเดียวกันกับลำโพง Center main ที่กล่าวไว้ข้างต้น แต่คาดว่าจะมีอัตราส่วน Range ratio ที่สูงขึ้น เนื่องจากลำโพง L/R อยู่ต่ำกว่าลำโพง Center main

(อ่านเพิ่มเติม ความครอบคลุมและมุมเล็งสำหรับลำโพงเดี่ยว และ ความครอบคลุม การเล็ง และ Splay ลำโพง Coupled array)

ความครอบคลุมด้านกว้างจากแนวตั้งระบบ Left/right mains

ออกแบบระบบเสียง ความกว้างครอบคลุม Lateral ที่ด้านล่างของแนวตั้งลำโพง Main (VBOT) จะต้องได้รับการประเมินเพื่อพิจารณาว่าจำเป็นต้องติดตั้งลำโพงเสริมตรงกลาง (Centerfill) และ/หรือ ลำโพงเสริมด้านข้าง (Sidefill) หรือไม่ ? ในกรณีความกว้างของการครอบคลุมไม่ถึงกึ่งกลาง (หรือด้านข้าง)

(อ่านเพิ่มเติม ความครอบคลุมด้านกว้างจากแนวตั้ง)

ระบบ Left/Center/Right mains (L/C/R)

การออกแบบระบบ L/C/R นั้นตรงตามความหมายของชื่อเลยคือ ลำโพงด้านซ้าย ตรงกลาง และขวา ซึ่งรวมเข้ากับข้อกำหนดก่อนหน้านี้เรื่อง การออกแบบระบบเสียงแบบหลายช่องสัญญาณ (Multichannel system) มักอาศัยหลักการ L/C/R นี้เป็นพื้นฐาน โดยมีการแยกสัญญาณเสียงดนตรีและเสียงร้องออกจากกัน ข้อผิดพลาดทั่วไปในการออกแบบ L/C/R คือช่อง Center main มีการกระจายเสียงที่ไม่สามารถครอบคลุมพื้นที่ได้อย่างเพียงพอ (ความครอบคลุมลำโพง Center ไม่พอ หรือไม่มีลำโพง Sidefills Deck)

วิศวกรบางครั้งมักแก้ปัญหาด้วยการเพิ่มเสียงร้องเข้าไปในลำโพง L/R แต่นี่กลับสร้างปัญหาใหม่ขึ้นมา ซึ่งส่งผลให้เกิดความแปรปรวนของระลอกคลื่น (Ripple variance) ทำให้คุณภาพเสียงโดยรวมแย่ลง และนี่ไม่ใช่แนวทางแก้ปัญหาที่ถูกต้อง

ออกแบบระบบเสียง การมิกซ์เสียงในระบบหลายช่องสัญญาณนั้นซับซ้อนกว่าหลายเท่า และระบบ L/C/R ก็ไม่ได้เป็นข้อยกเว้น โดยทั่วไปการมิกซ์เสียงถูกผสมทั้งทางไฟฟ้า (ในคอนโซล) และทางอะคูสติก (ในห้อง) ทำให้การควบคุมเสียงมีความซับซ้อนมากขึ้นอยู่แล้ว เสียงจากลำโพงแต่ละตัวจะโต้ตอบกันในห้อง ทำให้เสียงที่ได้ยินที่ตำแหน่งต่างๆ ในห้องแตกต่างกันไปตลอดเวลา ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของผู้ฟัง

ไม่มีระบบเสียงใดที่สามารถให้เสียงที่สมบูรณ์แบบได้ในทุกตำแหน่งแม้แต่ในระบบโมโน เพราะความแปรปรวนสเปกตรัมจะเปลี่ยนแปลงไปตามตำแหน่งของผู้ฟัง ช่องกลาง (C) มีบทบาทสำคัญในการนำเสนอเสียงร้องและเสียงหลักอื่นๆ หากระดับเสียงของช่องกลางไม่เหมาะสมจะส่งผลต่อคุณภาพเสียงโดยรวม วิศวกรประจำสถานที่อาจมีเวลาในการปรับแต่งระบบเสียงให้เหมาะสมกับห้อง แต่วิศวกรทั่วไปอาจไม่มีเวลาเพียงพอดังนั้นพวกเขาจึงเหมาะกับระบบ L/R มากกว่า

ระบบ L/C/R มีสิ่งล่อใจอันเลวร้ายสำหรับนักมิกซ์เสียงที่มีแนวคิดและความคุ้นเคยกับระบบ L/R เป็นเรื่องยากสำหรับวิศวกรคนใดที่จะต้านทานโอกาสที่จะได้รับความดังที่มากขึ้น ดังนั้นจึงอาจถูกล่อลวงให้เผลอส่งผลรวม L/R เข้าสู่ระบบ Center main ผลลัพธ์คือความแปรปรวนระลอกคลื่นขนาดใหญ่ (Ripple variance)

รูปทรงของห้องมีผลอย่างมากต่อความเหมาะสมในการวางระบบเสียงแบบ L/C/R และห้องสี่เหลี่ยมผืนผ้าคือรูปทรงที่เหมาะสมที่สุด ส่วนห้องรูปแบบกว้างคือรูปทรงห้องที่เหมาะสมน้อยที่สุด

ห้องรูปแบบกว้างมักจะต้องใช้ลำโพง Center array แบบกว้างกว่าปรกติเป็นสองเท่าเพื่อเพื่มความครอบคลุม ซึ่งทำให้ต้นทุนสูงขึ้น แถมคนฟังแค่ส่วนน้อยที่จะได้ยินเสียงจากลำโพง L/C/R อย่างชัดเจน

ถ้าระบบเสียง Main ทั้งหมดต้องออกแบบให้ขยายรัศมีโดยกว้าง (Radial extension) ควรเลิกฝันที่จะใช้ระบบ L/C/R ระบบดังกล่าวแต่ละช่องจะอยู่ห่างกันเกินไปที่จะผสมกันทางอะคูสติกได้ดี ลองนึกภาพว่ามิกซ์เสียงโดยวางไวโอลินไว้ด้านซ้ายเวที นักร้องอยู่ตรงกลางเวที และเครื่องทองเหลืองไว้ด้านขวาเวที แล้วลองจินตนาการดูว่าจะทำให้เสียงดีได้อย่างไร !!

ตามหลักการระบบเสียงแบบ L/C/R เหมาะสำหรับสถานที่ที่มีการแสดงเป็นประจำ และมิกซ์เสียงโดยบุคลากรคนเดียวกันทุกคืน ตัวอย่างเช่น โรงละครเพลง, ห้องที่แสดงประจำ, สวนสนุก และโบสถ์ โดยสถานที่ที่ไม่เหมาะกับระบบ L/C/R คือร้านอาหารดนตรีสดทั่วไป

คุณสมบัติเด่นของระบบเสียงหลักแบบ L/C/R:

• เป็นระบบแบบหลายช่องสัญญาณ: ต้องมีการแบ่งแยกสัญญาณออกจากกัน ในที่นี้คือ L/R สำหรับเสียงดนตรี และ Center สำหรับเสียงร้อง
• ต้องมีความคุ้นเคย: การมิกซ์เสียงมีความซับซ้อนเนื่องจากระบบ
• ต้องมีลำโพงกลาง (C) ที่ครอบคลุมทั้งห้อง: ถ้าลำโพงกลางไม่ครอบคลุมพื้นที่ คนฟังจะได้ยินเสียงไม่ครบถ้วน

สรุป ออกแบบระบบเสียง Center, Left/right และ Left/Center/Right mains

ทั้ง 3 เป็นระบบเสียงที่สามารถพบเห็นได้โดยเฉพาะระบบเสียง Left/right ที่มักพบเห็นได้เยอะที่สุด โดยการเข้าใจในการเลือกระบบเสียง, ข้อจำกัดในการออกแบบ ตลอดจนตัวแปรต่างๆ ย่อมทำให้นักออกแบบระบบเสียงสามารถสร้างระบบที่ดีที่สุดในสถานที่นั้น ๆ ออกมาได้ และสอดคล้องกับความต้องการของฟังและผู้ใช้งาน

ลำโพง Uncoupled array ความครอบคลุม ระยะห่าง และ Splay

Uncoupled arrays มีข้อจำกัดด้านระยะการทำงานที่มีประสิทธิภาพ โดยพิจารณาจากระนาบของแถวลำโพง พื้นที่ฟัง และระยะห่างระหว่างองค์ประกอบลำโพง ดังนั้นเราจะมุ่งเน้นไปที่สิ่งสำคัญสองประการของเส้นความครอบคลุม นั่นคือ Unity และ Limit line

หมายเหตุ: Daniel Lundberg ได้สร้างโปรแกรมคำนวณไว้ ดาวน์โหลดได้ที่ www.lundbergsound.com

Uncoupled line source

Uncoupled line source (แบบสมมาตร)

ใช้สำหรับลำโพงหลัก Multiple mains, ลำโพงเพดาน, ลำโพง Surrounds และ ลำโพง Fill ต่าง ๆ เช่น  Frontfill, Delay ที่ระเบียง เป็นต้น

ขั้นตอนการออกแบบ Uncoupled line source แบบสมมาตร

• รูปร่างเป้าหมาย คือเส้นตรงของการกระจายที่มีความลึกเริ่มต้นที่ตรงกัน (Unity line)
• กำหนดช่วงเริ่มต้นของการครอบคลุม: ความลึกของเส้น Unity ตัวอย่างเช่น 3.2 เมตร
• กำหนดระยะห่างองค์ประกอบลำโพงจาก Lateral aspect ratio × ความลึก Unity เช่น Lateral aspect ratio ขององค์ประกอบ 80 องศาเท่ากับ 1.25 จะได้ 1.25 × 3.2 = 4 ดังนั้นระยะห่างองค์ประกอบเท่ากับ 4 เมตร
• กำหนดปริมาณลำโพงที่ต้องใช้: ความยาวครอบคลุมทั้งหมด / ระยะห่างองค์ประกอบลำโพง เช่น ความยาว 14 ม. / ระยะห่าง 4 ม. = จำนวนองค์ประกอบลำโพง 4 ใบ
• กำหนด Limit ของความลึก: ความลึกของ Limit line สำหรับ Uncoupled line source = 2 × ความลึกของ Unity นั่นคือ 2 x 3.2 เท่ากับ 6.4 เมตร

Uncoupled line source (แบบไม่สมมาตร)

ใช้สำหรับลำโพงหลัก Multiple mains, ลำโพงเพดาน, ลำโพง Surrounds และ ลำโพง Fill ต่าง ๆ เช่น  Frontfill, Delay ที่ระเบียง เป็นต้น

ขั้นตอนการออกแบบ Uncoupled line source แบบไม่สมมาตร

• รูปร่างเป้าหมายเป็นเส้นครอบคลุมที่มีความลึกเริ่มต้นที่หลากหลาย (Unity line)
• เลือกองค์ประกอบลำโพงลำดับสูงสุดสำหรับยิงเสียงระยะไกล (กรณีใช้ลำโพงรุ่นที่แตกต่างกัน)
• คำนวณความครอบคลุมขององค์ประกอบลำโพงด้วย Lateral width นี่คือระยะห่างระหว่างองค์ประกอบต่างๆ
• Lateral width lines ขององค์ประกอบลำโพงที่ถูกลดทอน จะต้องลดขนาดลงตามสัดส่วน (Compensated unity)
• วางองค์ประกอบลำโพงเพิ่มเติมไว้ที่ระยะห่าง Compensated unity จนกระทั่งความยาวของ Line length เต็มพื้นที่
• Limit line จะพบได้เป็นสองเท่าของ Unity line

จากรูปแบ่งเป็น 2 ความลึกถึง Unity line นั่นคือ 3.2 ม. และ 1.3 ม. โดยที่องค์ประกอบลำโพงมีมุมกระจายเสียงอยู่ที่ 80 องศา ในทุกๆ ใบ

Lateral aspect ratio ขององค์ประกอบ 80 องศาเท่ากับ 1.25 จะได้ระยะห่าง 2 รูปแบบ 1.25 × 3.2 = 4 ม. และ 1.25 × 1.3 = 1.6 ม.

ระยะเชื่อมต่ออยู่ที่ (4/2) + (1.6/2) = 2.8 ม.

ความแตกต่างของระดับเสียง จากความลึกถึง Unity line ทั้ง 2 ความลึก 20Log (3.2/1.3)= 7.8 dB

Uncoupled point source

Uncoupled point source (แบบสมมาตร)

ใช้สำหรับลำโพงหลัก Multiple mains, ลำโพงเพดาน, ลำโพง Surrounds และลำโพง Fill ต่าง ๆ เช่น  Frontfill, Delay ที่ระเบียง, Sidefill, Rearfill เป็นต้น

ขั้นตอนการออกแบบ Uncoupled point source แบบสมมาตร

• รูปร่างเป้าหมายเป็นส่วนโค้งของรัศมีที่กำหนด โดยมีความลึกเริ่มต้นที่ตรงกัน (Unity line)
• เลือกองค์ประกอบลำโพงและวางไว้ในพื้นที่ตรงกลางของส่วนโค้ง
• คำนวณความครอบคลุมขององค์ประกอบลำโพงตาม Lateral width นี่คือ Unity Spacing ระหว่างองค์ประกอบต่าง ๆ
• Space / Splay องค์ประกอบลำโพงจะเพิ่มเติมโดยทำให้ Lateral width lines เชื่อมต่อแบบรัศมีจนกระทั่งส่วนโค้งเต็ม
• Limit line range มีความผันแปรอย่างมาก การทับซ้อนเชิงมุมที่ต่ำจะขยาย Limit line ให้ไกลออกไป

หาก Unity depth เท่ากับ 3 เมตร ระยะห่างลำโพงจะเท่ากับเท่าไร? เมื่อมุม Splay เท่ากับ 0 องศา แบบ Uncoupled Line source

ลำโพงมุมครอบคลุม 90 องศา Lateral width = 1.4 ดังนั้นระยะห่างลำโพงจะเท่ากับ Lateral aspect ratio × ความลึก Unity แทนค่า 1.4 x 3 = 4.2 เมตร

ต่อมาเมื่อลำโพง Splay 4 องศา ระยะห่างลำโพงจะเท่ากับเท่าไร?

เริ่มจากคำนวนหา Overlap% ของมุมกระจายเสียงลำโพง ที่จะต้องลดน้อยลงเมื่อลำโพงมีมุม Splay แยกออกจากกัน โดย Overlap% = 100 – ((Splay / Coverage) x 100) จะได้  100 – ((4 / 90) x 100) = 95.56

ดังนั้น ระยะห่างเดิมเท่ากับ 4.2 เมตร ระยะปัจจุบันจะเท่ากับ (4.2 x 95.56) / 100 = 4 เมตร เมื่อ Splay เท่ากับ 4 องศา

Uncoupled point source (แบบไม่สมมาตร)

ใช้สำหรับลำโพงหลัก Multiple mains และลำโพง Fill ต่าง ๆ เช่น  Frontfill, Delay ที่ระเบียง, Sidefill, Rearfill เป็นต้น

ขั้นตอนการออกแบบ Uncoupled Point Source แบบไม่สมมาตร

• รูปร่างเป้าหมายเป็นรูปวงรีที่มีความลึกเริ่มต้นที่ไม่ตรงกัน (Unity line)
• เลือกองค์ประกอบลำโพงลำดับสูงและวางไว้ในพื้นที่ที่ลึกที่สุดของส่วนโค้ง
• คำนวณความครอบคลุมขององค์ประกอบลำโพงตาม Lateral width นี่คือ Unity spacing ระหว่างองค์ประกอบต่าง ๆ
• Lateral width lines ขององค์ประกอบลำโพงที่ถูกลดทอนจะต้องลดขนาดลงตามสัดส่วน (Compensated unity)
• Space / Splay องค์ประกอบลำโพงจะเพิ่มเติมเพื่อให้ Lateral width lines เชื่อมต่อกันในแนวรัศมีจนกระทั่งรูปร่างเต็ม
• Limit line range มีความผันแปรอย่างมาก เนื่องจากการทับซ้อนเชิงมุมต่ำจะขยาย Limit line ไกลออกไป

Uncoupled point destination

Uncoupled point destination (แบบสมมาตร)

ใช้สำหรับ  Infill, Monitor Sidefill

ขั้นตอนการออกแบบ Uncoupled point destination แบบสมมาตร

• รูปร่างของเป้าหมายมีลักษณะคล้ายบูมเมอแรง
• Unity line อยู่ห่างจากตำแหน่ง ONAX ตัดกันอยู่ครึ่งหนึ่ง
• เลือกองค์ประกอบสำหรับที่มีความสามารถในการครอบคลุมพื้นที่
• คำนวณความครอบคลุมขององค์ประกอบตาม Lateral width
• ขอบด้านในของรูปทรง (Lateral) จะต้องบรรจบกันที่กึ่งกลาง (เว้นแต่จะมีความครอบคลุมจาก Fill อื่นอยู่ เช่น Frontfill)
• Limit line คือจุดที่ ONAX ตัดกัน

Uncoupled point destination (แบบไม่สมมาตร)

ใช้สำหรับการรวมกันของอาร์เรย์ Mains Delay, Mains Frontfill เป็นต้น

ขั้นตอนการออกแบบ Uncoupled point destination แบบไม่สมมาตร

• เป้าหมายคือขอบเขตที่ทับซ้อนกันของ Main และ Fill รูปร่างของมันถูกสร้างขึ้นก่อนหน้าโดยองค์ประกอบลำโพงต่าง ๆ
• Unity line คือ XOVR Main–Fill ตำแหน่งของมันขึ้นอยู่กับระดับ Fill ในพื้นที่ที่ทับซ้อนกัน
• เล็งระบบ Fill ให้มีการขยายพื้นที่การครอบคลุมไปข้างหน้าให้มากที่สุด พร้อมทั้งคงความเชื่อมโยงกับระบบ Main
• ระบบ Fill จะต้องมีการครอบคลุมและระดับกำลังที่เพียงพอเพื่อให้ตรงกับระบบ Main ที่ XOVR

สรุป ลำโพง Uncoupled array ความครอบคลุม ระยะห่าง และ Splay

สิ่งนี่มีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน โดยจะทำให้ Unity และ Limit Line มีการเปลี่ยนแปลง นำมาซึ่งการเลือกและวางตำแหน่งลำโพงอย่างมีคุณภาพ รวมทั้งเห็นเป้าหมายที่ชัดเจนในการออกแบบ

ทำไมถึงไม่ควรติดตั้ง Main PA ไว้หลังวงดนตรี ?

1.คุณภาพเสียงที่แย่ลง

2.เสียงหอน

Feedback Management เป็นปัญหาวิกฤตที่ส่งผลกระทบต่อการควบคุมระบบเสียงทั้งหมด เมื่อวาง PA ด้านหลังวง เสียงที่ถูกขยายจะวนกลับเข้าไมค์ทุกตัวบนเวทีโดยตรง ยิ่งในกรณีของไมค์ร้องที่ต้องการความดังมากเป็นพิเศษ ทำให้ค่า Gain Before Feedback ลดลงอย่างรุนแรง ตัวอย่างเช่น ในสถานการณ์ปกติที่วาง PA ด้านหน้า เราอาจสามารถเพิ่ม Gain ได้ถึง 15-20 dB ก่อนเกิด Feedback แต่เมื่อวาง PA ด้านหลัง ค่านี้อาจลดเหลือเพียง 3-5 dB เท่านั้น ส่งผลให้ Sound Engineer ไม่สามารถปรับแต่ง EQ เพื่อแก้ไขปัญหาคุณภาพเสียงได้อย่างอิสระ และยังกระทบต่อการใช้ Dynamic Processing เช่น Compressor หรือ Gate เนื่องจากสัญญาณที่อ่อนเกินไป ทำให้การควบคุมไดนามิกของเสียงทำได้ยากและไม่มีประสิทธิภาพ

3.การบดบังมุมกระจายเสียง

Coverage Pattern Issues เป็นปัญหาสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพเสียงโดยรวมของระบบ เมื่อวาง PA ด้านหลังเวที ลำเสียง (Sound Beam) จะต้องผ่านอุปกรณ์ต่างๆ บนเวที ทั้งแอมป์กีต้าร์ ตู้เบส กลองชุด รวมถึงตัวนักดนตรีเอง ซึ่งทำหน้าที่เหมือนกำแพงกั้นเสียง ส่งผลให้เกิด Shadow Zone หรือจุดอับเสียงในหลายพื้นที่ของผู้ชม โดยเฉพาะในย่านความถี่กลางและสูงที่มีลักษณะการกระจายตัวแบบมีทิศทาง (Directional) มากกว่าความถี่ต่ำ

4.ความหน่วงของเวลา

Time Alignment เป็นปัญหาที่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อคุณภาพการแสดงดนตรีสด เนื่องจากเสียงมีความเร็วในการเดินทางที่ประมาณ 343 เมตรต่อวินาที หรือคิดเป็นประมาณ 1 มิลลิวินาทีต่อระยะทาง 1 ฟุต เมื่อวาง PA ด้านหลังเวที นักดนตรีจะได้ยินเสียงจากหลายแหล่งในเวลาที่แตกต่างกัน เช่น ในกรณีที่ระยะห่างจาก PA ถึงนักดนตรี 5 เมตร จะเกิดความล่าช้าถึง 14.5 มิลลิวินาที ซึ่งเป็นระยะเวลาที่มากพอจะทำให้เกิดความสับสนในการรับฟัง โดยเฉพาะนักร้องที่ต้องการความแม่นยำในการควบคุมระดับเสียงและจังหวะ หรือนักดนตรีที่ต้องซิง (Synchronize) การเล่นกับจังหวะกลอง ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อรวมกับ Latency จากระบบดิจิตอลที่มักมีค่าประมาณ 2-3 มิลลิวินาที ความล่าช้ารวมอาจสูงถึง 17-18 มิลลิวินาที ซึ่งเป็นค่าที่เกินกว่าที่นักดนตรีจะสามารถปรับตัวและเล่นได้อย่างแม่นยำ ส่งผลให้การแสดงขาดความกลมกลืนและความพร้อมเพรียง

5.ปัญหาการฟังสำหรับนักดนตรี

นักดนตรีแต่ละคนมักต้องการฟังเสียงมอนิเตอร์ที่แตกต่างกัน เช่น มือกีตาร์อาจต้องการฟังเสียงตัวเองชัดๆ ขณะที่มือคีย์บอร์ดอาจอยากได้ยินเสียงร้องและกลองมากกว่า แต่เมื่อติดตั้ง Main PA ไว้หลังวง นักดนตรีทุกคนจะได้ยินเสียงเหมือนๆกันจากลำโพงชุดนั้น ไม่สามารถปรับแยกเฉพาะบุคคลได้ ทำให้บางคนอาจได้ยินเสียงตัวเองน้อยไป หรือได้ยินเครื่องอื่นดังเกินไป จนรู้สึกไม่สบายใจ และเล่นด้วยความไม่มั่นใจ

ปัญหานี้จะยิ่งชัดเจน หากเป็นวงขนาดใหญ่ที่มีเครื่องดนตรีหลากหลาย ทำให้นักดนตรีแต่ละคนมีความต้องการในการฟังเสียงที่แตกต่างกันมาก

การแก้ไขปัญหาที่มีประสิทธิภาพตามหลักวิศวกรรมเสียง คือการออกแบบระบบแบบแยกส่วนระหว่าง Monitor System และ PA System อย่างชัดเจน โดยมีทางเลือกในการติดตั้ง Monitor Speakers หรือใช้ระบบ In-Ear Monitor (IEM) สำหรับนักดนตรีแต่ละคน ขึ้นอยู่กับความต้องการและงบประมาณ

ในกรณีที่ใช้ Monitor Speakers ควรจัดวางในตำแหน่งและมุมที่เหมาะสม ให้สัญญาณเสียงส่งตรงถึงนักดนตรีโดยไม่ส่งผลกระทบต่อ PA System ด้านหน้า ส่วนการใช้ระบบ IEM จะช่วยให้นักดนตรีได้ยินเสียงมอนิเตอร์ชัดเจนและแยกเป็นอิสระสำหรับแต่ละคน สามารถปรับความดังและมิกซ์ได้ตามต้องการ โดยไม่เกิดปัญหา Crosstalk กับเสียงรอบข้าง และยังช่วยลดปัญหา Feedback อีกด้วย

การจัดวางระบบในลักษณะนี้จะช่วยให้ Sound Engineer สามารถควบคุม FOH Mix และ Monitor Mix ได้อย่างเป็นอิสระต่อกัน สามารถปรับแต่ง EQ, Dynamics และ Effects แยกกันระหว่างระบบทั้งสอง ทำให้ลดปัญหา Phase Issues, Feedback และ สามารถสร้างสมดุลของเสียงที่เหมาะสมทั้งสำหรับนักดนตรีและผู้ชมได้ ที่สำคัญคือระบบจะมี Headroom เพียงพอในการปรับแต่งเสียง เนื่องจากไม่ต้องกังวลเรื่อง Feedback Loop และสามารถใช้ Dynamic Processing ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

การใช้ระบบ IEM ควบคู่กับการวาง PA ที่ด้านหน้าเวทีถือเป็นการออกแบบที่ดีที่สุดในปัจจุบัน เนื่องจากแก้ปัญหาด้านเสียงได้อย่างรอบด้าน ให้ความยืดหยุ่นในการปรับแต่งสูง และสามารถตอบสนองความต้องการของนักดนตรีเฉพาะบุคคลได้เป็นอย่างดี แต่สิ่งสำคัญก็คือ ต้องอาศัยความรู้และประสบการณ์ในการออกแบบและติดตั้งระบบให้ถูกต้อง เพื่อให้ทุกอย่างทำงานร่วมกันได้อย่างลงตัวและมีประสิทธิภาพสูงสุด

สรุป ทำไมไม่ควรติดตั้ง Main PA หลังวงดนตรี

จากข้างต้นสรุปได้ว่า การจัดวางระบบเสียงที่ดีตามหลักวิศวกรรมเสียงนั้น ไม่เพียงแต่เป็นเรื่องของการวางลำโพงให้ถูกตำแหน่งเท่านั้น แต่ยังเป็นการออกแบบระบบทั้งหมดให้ทำงานสอดประสานกันอย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งในแง่ของการควบคุมพลังงานเสียง การจัดการ Phase Response การลด Feedback และการสร้างสมดุลของเสียงที่เหมาะสม เพื่อให้การแสดงดนตรีสดมีคุณภาพเสียงที่ดีที่สุด ทั้งสำหรับนักดนตรีที่ต้องการความแม่นยำในการมอนิเตอร์เสียง และผู้ชมที่ต้องการประสบการณ์การฟังเพลงที่สมบูรณ์แบบ

ความครอบคลุม การเล็ง และ Splay ลำโพง Coupled array

Coupled point source ในแนวนอน

เราสามารถดูการเติมเสียงในพื้นที่เดียวกันเหล่านี้ได้ด้วยลำโพงที่มีมากกว่าหนึ่งใบ การแบ่งพื้นที่ครอบคลุมของลำโพงจะช่วยให้มีความยืดหยุ่นและรายละเอียดที่มากขึ้น โดย Coupled Point Source จะเป็นอาร์เรย์ที่เลือกใช้ในกรณีนี้ ส่วน Coupled Point Destination จะไม่เป็นที่นิยมใช้ เนื่องจากข้อจำกัดทางกายภาย

การใช้องค์ประกอบลำโพงหลายใบจะส่งผลต่อมุมครอบคลุม การเล็ง ซึ่งมีความสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ใน Coupled Point Source แบบสมมาตรนั้น ควรเล็งไปที่กึ่งกลางของรูปร่างความครอบคลุมที่สมมาตร หากรูปร่างการครอบคลุมไม่สมมาตรอาร์เรย์ก็ควรจะไม่สมมาตรตามไปด้วย

เมื่อออกแบบระบบเสียงที่มีรูปทรงไม่สมมาตร วิธีการกำหนด Aim point จะขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย เช่น ขึ้นอยู่กับ Levels, Order และมุม Splay ลำโพง โดยจะต้องพิจารณาแยกเป็นกรณี ๆ ไป

Coupled point source ในแนวนอนแบบสมมาตร

เวอร์ชันแบบสมมาตรจะแบ่งย่อยองค์ประกอบลำโพงเท่า ๆ กัน ตัวอย่างเช่น หากเป้าหมายความครอบคลุมแนวนอนที่ 80 องศา (FAR = 1.55) สามารถครอบคลุมด้วยองค์ประกอบลำโพง 2 ใบ ที่มีมุมกระจายใบละ 40 องศา หรือองค์ประกอบ 20 ใบ ที่มีมุมกระจายใบละ 4 องศา หรือการรวมกันใด ๆ ก็ได้ ที่ผลคูณเป็น 80 องศา

การแบ่งส่วนแบบสมมาตรนี้ จะเปลี่ยนรูปร่างการครอบคลุมจากรูปสี่เหลี่ยมของลำโพงเดี่ยว ให้มีลักษณะคล้ายพัดอย่างน้อยก็ที่ความถี่สูง โดยใน Coupled Point Source นี้มีความสามารถที่จำกัด เนื่องจากจะช่วยเพิ่มความพอดีให้กับห้องที่มีรูปทรงแบบพัด แต่จะแย่ลงสำหรับห้องสี่เหลี่ยมปกติ !!

อาเรย์รัศมีแบบสมมาตร สามารถกระจายเส้นความแปรปรวนของระดับเสียงไปยังกึ่งกลางความลึก (Middle Depth) ได้อย่างทั่วถึงและมีประสิทธิภาพ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับห้องรูปแบบพัด

แต่ทั้งนี้ยังคงเจอปัญหาเสียงเบาเกินที่ด้านล่าง และเสียงดังเกินไปที่ด้านบนอยู่ดี คล้าย ๆ กับการออกแบบด้วยลำโพงเดี่ยวที่ต้องอาศัยการวางลำโพงที่จุดกึ่งกลาง (Mid-Point Compromise) เพื่อแก้ปัญหา

ใน Point Source Array แบบสมมาตรที่มีความกว้าง 80 องศา จะมีพื้นที่เสียงเบาเกินเท่ากับลำโพงเดี่ยว แต่จะมีพื้นที่เสียงดังเกินที่มากกว่า สาเหตุเพราะลำโพงใบเดียวไม่ได้เล็งไปที่ผนังด้านข้าง แต่องค์ประกอบลำโพงของ Coupled Point Source Array แบบสมมาตรนั้น มักจะเล็งไปที่ผนังด้านข้าง ซึ่งการทำเช่นนี้จะเพิ่มความเสี่ยงใน Ripple เป็นอย่างมาก

ข้อเสียนี้ไม่ได้หมายความว่า ห้ามใช้ลำโพงอาร์เรย์ Coupled point source สำหรับห้องรูปทรงสี่เหลี่ยมเลย เพียงแค่ต้องเลือกใช้ลำโพงอาร์เรย์แบบไม่สมมาตรแทน

มุมครอบคลุมรวมสามารถประมาณได้เป็น Splay angle × ปริมาณลำโพง การประมาณจะใกล้เคียงที่สุด เมื่อมีการแยกมุมและปริมาณลำโพงจำนวนมาก จนทำให้เสียงถูกจำกัดอยู่ในพื้นที่

การกำหนด Coverage angle แนวนอนแบบสมมาตร

• หาความลึกกึ่งกลางแนวลำโพง (จุดกึ่งกลางจากลำโพงถึงแถวสุดท้าย)
• ค้นหามุมรัศมีตามความลึกของจุดกึ่งกลางจากขอบหนึ่งไปอีกขอบหนึ่ง สามารถหาได้ทั้งห้องรูปสี่เหลี่ยม ห้องรูปแบบพัด หรือแม้แต่วงกลมทั้งวงก็หาได้
• แบ่งมุมครอบคลุมตามปริมาณองค์ประกอบลำโพง หรือคูณองค์ประกอบจนกว่าจะเติมเต็มความครอบคลุม

Coupled point source ในแนวนอนแบบไม่สมมาตร

เราสามารถปรับแต่งรูปร่างการกระจายเสียงให้เหมาะสมกับพื้นที่ ได้ด้วยการใช้ลำโพงที่มีระดับเสียงหรือองค์ประกอบที่ไม่สมมาตร เราจะใช้ Unity Splay Angle ที่ได้รับการชดเชยเป็นตัวแทนการสร้างรูปร่าง

กระบวนการเริ่มต้นด้วยองค์ประกอบ “A” คือลำโพงที่ครอบคลุมพื้นที่มากที่สุด จากนั้นเลือกเพิ่มลำโพงตัวถัดไปเพื่อครอบคลุมพื้นที่ที่เหลือ และดำเนินการจนกว่าจะครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมด หรือจนกว่าระบบอื่น ๆ จะเข้ามารับช่วงต่อ

ขั้นตอนการออกแบบ Coupled Point Source แบบไม่สมมาตร

• กำหนดความกว้าง (มุม) และความลึก (ระยะทาง) ของพื้นที่ครอบคลุมเสียง โดยสมมติว่าอัตราส่วน Range ratio มากกว่าหรือเท่ากับ 2:1
• เล็งลำโพง A ไปยังพื้นที่ที่ไกลที่สุด
• เลือกมุมครอบคลุมสำหรับลำโพง A ที่เหมาะสมกับพื้นที่
• ประมาณตำแหน่งจุดเชื่อมต่อ (XOVR AB) ระหว่างลำโพง A และ B โดยเริ่มจากตำแหน่งมุม Unity splay แล้วปรับตามระยะทางที่สั้นลง โดยที่ลำโพง B จะต้องครอบคลุมพื้นที่ต่อจากลำโพง A
• เลือกมุมครอบคลุมสำหรับลำโพง B เพื่อครอบคลุมพื้นที่ที่เหลือ หากระยะทางของลำโพง B สั้นกว่าลำโพง A ให้คำนวณมุม Splay กันใหม่โดยคำนึงถึงระยะทาง
• วางตำแหน่งลำโพง B ที่ถูกชดเชยมุม Splay และปรับความดังอย่างเหมาะสม (เสร็จแล้วประเมินและปรับแต่งตามความต้องการ)
• ดำเนินการต่อด้วยองค์ประกอบที่สาม (C) ไปเรื่อย ๆ กรณีความครอบคลุมไม่สมบูรณ์ จนกระทั่งได้ความครอบคลุมที่สมบูรณ์

ตัวอย่างที่ 1

ให้ความลึกของพื้นที่ L1 = 20 เมตร และ L2 = 14 เมตร ทั้ง 2 พื้นที่ ถูกครอบคลุมด้วยลำโพงมุมกระจายที่ 80 องศา แบบ Coupled Point Source จงหาการชดเชย Compensated angle และการชดเชยระดับเสียงของ L2

เมื่อมุมกระจายเสียงลำโพงเท่ากับ 80 องศา ดังนั้น Unity splay ที่จุด XOVR จะเท่ากับ 40 องศา

ต่อมาพื้นที่ L2 สั้นกว่า L1 อยู่ที่ 70 % ซึ่งหาได้จาก L2 = (L2/L1) × 100

L2 = (14/20) x 100

L2 = 70 %

การชดเชย Compensated angle จะได้  (70×40/100) = 28 องศา

ในส่วนการชดเชยระดับเสียงของ L2 เนื่องจาก Range ratio เท่ากับ 1.4 จาก (20/14) การชดเชยจะได้ 20Log(1.4) เท่ากับ -3 dB

ดังนั้น Compensated angle จะเท่ากับ 28 องศา ลำโพงทั้ง 2 ใบ ปรับมุมห่างกัน 56 องศา และลดระดับเสียง L2 ลง -3 dB

ตัวอย่างที่ 2

ให้ความลึกของพื้นที่ L1 = 20 เมตร และ L2 = 14 เมตร ทั้ง 2 พื้นที่ ถูกครอบคลุมด้วยลำโพง A มุมกระจายที่ 25 องศา และลำโพง B มุมกระจายที่ 50 องศา แบบ Coupled Point Source จงหาการชดเชย Compensated angle และการชดเชยระดับเสียงของ L2

เมื่อมุมกระจายเสียงลำโพง A, B เท่ากับ 25 และ 50 องศา ดังนั้น Unity splay ที่จุด XOVR จะเท่ากับ 12.5 และ 25 องศา

ต่อมาพื้นที่ L2 สั้นกว่า L1 อยู่ที่ 70 % ซึ่งหาได้จาก L2 = (L2/L1) × 100

L2 = (14/20) x 100

L2 = 70 %

การชดเชย Compensated angle จะได้  (70×12.5/100) = 8.75 องศา และ (70×25/100) = 17.5 องศา

ในส่วนการชดเชยระดับเสียงของ L2 เนื่องจาก Range ratio เท่ากับ 1.4 จาก (20/14) การชดเชยจะได้ 20Log(1.4) เท่ากับ -3 dB

ดังนั้น Compensated angle ลำโพง A จะเท่ากับ 8.75 องศา และลำโพง B จะเท่ากับ 17.5 องศา ลำโพงทั้ง 2 ใบ ปรับมุมห่างกัน 26.25 องศา และลดระดับเสียง L2 ลง -3 dB

Coupled point source ในแนวตั้ง

Coupled point source ในแนวตั้ง ด้วยองค์ประกอบความกว้างลำเสียงแบบสมมาตร

Coupled point source แบบไม่สมมาตร สามารถสร้างแนวครอบคลุมเสียงบนระนาบแนวตั้งได้ ปัจจัยสำคัญในการออกแบบยังคงเป็นอัตราส่วน Range ratio และการกระจายเสียงระหว่างจุดบนสุด (VTOP) และจุดล่างสุด (VBOT) ของพื้นที่การกระจายเสียงหรือพื้นที่รับฟัง

กระบวนการนี้คล้ายกับระนาบแนวนอนที่ผ่านมา แต่โดยทั่วไปมักมีอัตราส่วนระยะทาง (Range ratio) ที่สูงกว่า และใช้ลำโพงที่มีความกว้างของลำเสียง (ฺBeamwidth) แคบกว่า

อัตราส่วน Range ratio จะเป็นตัวบ่งชี้ความไม่สมมาตร โดยใช้เป็นตัวช่วยในการตัดสินใจว่า ควรแบ่งย่อยลำโพง (Subdivide) หรือไม่ ? โดยสังเกตจากตัวเลข ในกรณีต้องการควบคุมการกระจายเสียง เช่น ลดการกระจายเสียงขึ้นด้านบน อัตราส่วน 2:1 จำเป็นต้องแบ่งเป็น 2 ส่วน (AB) อัตราส่วน 3:1 จำเป็นต้องแบ่งเป็น 3 ส่วน (ABC) หรือมากกว่า

Coupled point source ในแนวตั้ง ด้วยองค์ประกอบความกว้างลำเสียงแบบไม่สมมาตร

กระบวนการออกแบบนี้จะเป็นแบบ “บนลงล่าง” ในกรณีใช้องค์ประกอบลำโพงมุมครอบคลุมเสียงแบบไม่สมมาตร องค์ประกอบลำโพงที่มุมกระจายเสียงแคบที่สุดจะครอบคลุมระยะทางที่ไกลที่สุด ส่วนองค์ประกอบลำโพงที่มีมุมกระจายเสียงกว้างที่สุดจะครอบคลุมระยะทางที่ใกล้ที่สุด อาเรย์ลำโพง AB จะมีจุดแบ่ง (XOVER) เพียงจุดเดียว โดยจะอยู่เลยกึ่งกลางความลึก (Mid-point depth) ไปทางด้านบน

การวางจุดแบ่ง (XOVER) ไว้ที่ประมาณ 2/3 ของความลึก จะช่วยให้การกระจายเสียงมีความสม่ำเสมอ เนื่องจากระบบลำโพงด้านบนต้องครอบคลุมระยะทางที่ไกลกว่า มุมครอบคลุมเสียง (Coverage angle) ของลำโพง A ควรแคบกว่าลำโพง B เพื่อช่วยให้การกระจายเสียงมีความสมดุล

ตัวอย่าง จำได้ว่าเราต้องการลำโพง 100 องศา เพื่อครอบคลุมการกระจายเป้าหมายเชิงมุม 50 องศา ด้วยอัตราส่วน Range ratio 2:1 อาร์เรย์ลำโพง AB สามารถครอบคลุมรูปร่างเดียวกันนี้ด้วยลำโพง 75 องศา (A = 25 องศา และ B = 50 องศา)

วิธี AB เพิ่มจำนวนอุปกรณ์เป็นสองเท่าและลดความสูญเปล่าจากการกระจายเสียง ส่งผลให้ SPL มากขึ้นบริเวณที่นั่ง และลดเสียงที่ไปกระทบกับเพดานตามสัดส่วน (ในกรณีนี้ อยู่ที่ 12.5 องศา เหนือจุด VTOP แทนที่จะเป็น 50 องศา) เราสามารถแบ่งย่อยระบบลำโพง (Subdivide) ใช้ลำโพงขนาดเล็กลง และลดการกระจายเสียงส่วนเกินลงได้อีก

อัตราส่วน Range ratio ที่สูงขึ้นจำเป็นต้องมีการแบ่งย่อยระบบ แบ่งพื้นที่ และมีการเลือกมุมขององค์ประกอบลำโพงแต่ละใบที่หลากหลายมากขึ้น แต่ทั้งนี้หลักการยังคงเดิม โดยองค์ประกอบ A จะต้องส่งเสียงไปที่ไกลที่สุด จึงต้องมีความครอบคลุมที่แคบที่สุด จากนั้นจึงเป็นลำโพง B, C และต่อ ๆ ไป

Coupled point source ระนาบแนวตั้ง (องค์ประกอบลำโพงความกว้างของลำเสียงตามสัดส่วน)

เราไม่จำเป็นต้องหยุดแค่องค์ประกอบลำโพง ABC การแบ่งองค์ประกอบความกว้างของลำเสียงตามสัดส่วน จะช่วยให้เราสามารถใช้ตัวอักษรทั้งหมดได้เท่าที่เราต้องการ องค์ประกอบเหล่านี้ให้ความยืดหยุ่นที่เพิ่มขึ้นในการสร้างรูปร่าง เนื่องจากเราสามารถปรับแต่งการทับซ้อน (Overlap) และการแยก (Isolation) ของมุมกระจายเสียงได้ตามความต้องการ แม้กระทั่งในกรณีที่มีอัตราส่วน Range ratio ที่สูงมาก

รูปร่างการครอบคลุมเป้าหมายถูกกำหนดโดยมุมกระจายเสียงและอัตราส่วน Range ratio ตัวอย่างเช่น การครอบคลุม 20 องศา โดยมีอัตราส่วน Range ratio 2:1 (ส่งผลต่อความดังของเสียง 6 dB)

เราสามารถเติมรูปร่างเป้าหมายนี้ด้วยลำโพง โดยสามารถแบ่งการครอบคลุมให้ละเอียดมากขึ้นเมื่อใช้จำนวนองค์ประกอบลำโพงเพิ่มขึ้น ทั้งนี้ย่อมมีจำนวนขั้นต่ำที่กำหนด ซึ่งขึ้นอยู่กับองค์ประกอบลำโพงและรูปร่างของความครอบคลุมเป้าหมาย ส่วนจำนวนสูงสุดจะถูกจำกัดด้วยงบประมาณและมาตรฐานการติดตั้ง

เราสามารถหาจำนวนองค์ประกอบต่ำสุดที่จำเป็นสำหรับพื้นที่การฟัง โดยสิ่งที่ต้องทราบมีดังนี้

• ความสามารถในการ Splay สูงสุดของแต่ละองค์ประกอบ (ต้องไม่เกินมุมกระจายเสียงลำโพง)
• มุมเป้าหมายครอบคลุมที่ต้องการ Target angle
• อัตราส่วน Range ratio

เริ่มต้นด้วยการเติมรูปร่างเป้าหมาย 60 องศา ง่าย ๆ ด้วยอัตราส่วน Range ratio 1:1 ถ้าองค์ประกอบลำโพงของเราคือ 10 องศา มุม Splay สูงสุดก็คือ 10 องศา ดังนั้นเราจึงต้องมีลำโพงอย่างน้อย 6 ใบ (6 × 10° = 60°) สังเกตว่า Splay angle เฉลี่ยสำหรับอาร์เรย์นี้คือ 10 องศา ตอนนี้ดูเหมือนไร้สาระเพราะใคร ๆ ก็รู้ แต่ความสำคัญของสิ่งนี้จะเกิดขึ้นอีกไม่นาน

ต่อมาเราสามารถเพิ่มลำโพงและลดการ Splay ลงตามสัดส่วนได้ เช่น ถ้าใช้ลำโพง 12 ใบ จะเหลือ Splay ใบละ 5 องศา  และถ้าใช้ลำโพง 15 ใบ จะเหลือ Splay ใบละ 4 องศา และอื่น ๆ ตราบใดที่คูณกันเป็น 60 องศา สังเกตุว่ามุม Splay เฉลี่ยจะลดลงเมื่อปริมาณเพิ่มขึ้น กระบวนการออกแบบนั้นง่ายมากสำหรับอัตราส่วนระยะ 1:1 นั่นคือ จำนวนองค์ประกอบลำโพง × Splay = มุมครอบคลุม

ทีนี้ลองเพิ่ม Range ratios เป็นสองเท่า (2:1, 6 dB) แล้วดูว่าสิ่งนี้ส่งผลต่อจำนวนลำโพงขั้นต่ำ สำหรับมุมครอบคลุมเป้าหมาย 60 องศา ของเราอย่างไร ?

เพื่อให้ได้รูปแบบการกระจายเสียงที่ต้องการ (2:1) เราจำเป็นต้องให้ลำโพงด้านบนให้มีการทับซ้อนกันเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายถึงการลดมุม Splay ของลำโพงด้านบน ดังนั้นเราจึงไม่สามารถเรียงลำโพงไปถึงมุมต่ำสุดด้วยลำโพงเพียงหกใบได้อย่างแน่นอน !! เนื่องจากไม่สามารถปรับมุม Splay เกินขีดจำกัดขององค์ประกอบลำโพง 10 องศา โดยไม่มีช่องว่างได้ ดังนั้นเราต้องการลำโพงกี่ใบ ? คำตอบข้อนี้คือแปดใบ ซึ่งจะมีคำอธิบายเพิ่มเติมต่อจากนี้

เราเติมรูปร่าง 1:1 ด้วยองค์ประกอบที่มีระดับและ Splay ที่ตรงกัน รูปร่าง 2:1 สามารถสร้างจากองค์ประกอบที่มีระดับตรงกันแต่ Splay ต่างกันได้ โดยจำเป็นต้องเห็นอัตราส่วนอย่างน้อย 1:2 ระหว่างมุม Splay ที่แคบและกว้างที่สุด หากเรายังใช้องค์ประกอบหกใบอยู่ และยังคงต้องการให้มี Splay เฉลี่ยที่ 10 องศา โดยต้องมีระยะ Splay ที่แคบกว่าด้านบนและกว้างด้านล่าง

เราสามารถแก้ปัญหานี้ได้ด้วยมุม Splay ตั้งแต่ 7.5 องศา (บน), 10 องศา (กลาง) และ 15 องศา (ล่าง) (จากเงื่อนไขต้องเห็นอัตราส่วนอย่างน้อย 1:2 ระหว่างมุม Splay ที่แคบและกว้างที่สุด  ในที่นี้คือ 7.5:15) แต่ปัญหาประการหนึ่งคือ องค์ประกอบลำโพงมีมุมกระจายเสียงเพียง 10 องศา เมื่อปรับมุม Splay 15 องศา จะทำให้เกิดช่องว่างในการครอบคลุม ดังนั้นการ Splay สูงสุดที่ด้านล่างทำได้คือ 10 องศา เราสามารถใช้มุม Splay 5 องศา ที่ด้านบน (Top) เพื่อให้ได้อัตราส่วนมุม Splay สูงสุดไม่เกิน 10 องศา ตามอัตราส่วน 1:2

ดังนั้นค่าเฉลี่ย Splay ในที่นี้จะได้เท่ากับ 7.5 องศา (5+10)/2  ซึ่งจะได้จำนวนลำโพงที่ใช้เท่ากับแปดใบ (60°/7.5 = 8 ใบ) การ Splay ต่อจากนี้จะทำหน้าที่เติมช่องว่างระหว่างค่าสูงสุดและต่ำสุด เช่น 5°–5°–5°–7.5°–10°–10°–10° หรือ 5°–6°–7.5°–7.5°– 9°–9°–10 เราสามารถเพิ่มลำโพงได้อีกและคงรูปร่างเดิมไว้โดยรักษาอัตราส่วนบน/เฉลี่ย/ส่วนล่างให้เหมือนเดิม

ปล.นี่ไม่ได้หมายความว่าอัตราส่วนช่วง 2:1 จะต้องมีองค์ประกอบอย่างน้อยแปดใบเสมอไป สิ่งนี้ขึ้นอยู่กับมุมครอบคลุมเป้าหมาย ถ้ามุมเป้าหมายเหลือ 30 องศา เราจำเป็นต้องมีองค์ประกอบสามใบที่ 1:1 (10°–10°) และสี่ใบที่ 2:1 (5°–7.5°–10°) หากมุมเป้าหมายเหลือ 15 องศา ต้องใช้องค์ประกอบสองใบที่ 1:1 (7.5°) และลำโพงสามใบสำหรับ 2:1 (3.75°–7.5°)

มีกฎสามข้อในทุกกรณีคือ: (a) ปริมาณ ×  Splay เฉลี่ย = มุมครอบคลุม (b) อัตราส่วน Splay เป็นส่วนกลับของอัตราส่วน Range ratio และ (c) Splay ที่กว้างที่สุดจะต้องไม่เกินขีดจำกัดองค์ประกอบลำโพง

กลับไปที่เป้าหมายเดิมคือ 60 องศา แต่เพิ่มอัตราส่วน Range ratio เป็น 3:1 (10 dB) เราจำเป็นต้องเห็นอัตราส่วนอย่างน้อย 1:3 ระหว่างมุม Splay ที่แคบและกว้างที่สุด นั่นก็คือขั้นต่ำ 3.3 องศา, สูงสุดไม่เกิน 10 องศา โดยค่าเฉลี่ยในที่นี้คือ 6.6 องศา เพื่อตอบสนองความครอบคลุมนี้จำเป็นต้องใช้ลำโพงนับสิบใบ (60°/6.6°)

การลดมุมเป้าหมายความครอบคลุมลงครึ่งหนึ่ง จะทำให้จำนวนลำโพงลดลงครึ่งหนึ่งเช่นเดียวกัน แต่ถ้าลดค่า Splay สูงสุดลงครึ่งหนึ่ง (เหลือสูงสุด 5 องศา) จำนวนลำโพงจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

เนื้อหาที่กล่าวมาทั้งหมดเป็นเพียงแนวทางเบื้องต้นในการประมาณจำนวนลำโพงที่ต้องการ โดยคำนึงถึงเป้าหมายการครอบคลุม และอัตราส่วน Range ratio จำนวนลำโพงที่คำนวณได้จะเป็นจำนวนเบื้องต้นต่ำสุดที่ต้องการเพื่อสร้างรูปแบบการกระจายเสียง โดยไม่ต้องใช้เทคนิคการปรับระดับเสียง (Level tapering)

ขณะนี้เราได้สร้าง Point source ที่ไม่สมมาตรแบบแบ่งกลุ่มองค์ประกอบลำโพง ABC ฯลฯ ขึ้นมาโดยใช้องค์ประกอบลำโพงเดี่ยวจำนวนไม่จำกัด ซึ่งทำให้ระบบนี้กลายเป็นระบบที่ใช้งานได้จริงและปรับแต่งได้

Composite coupled point source แบบไม่สมมาตร : ระนาบแนวตั้ง

ในขั้นตอนสุดท้ายแล้ว เราจำเป็นต้องวางไมค์ไว้ในห้องและปรับอาร์เรย์อย่างเหมาะสม เราเคยกำหนดตำแหน่งสำคัญไว้อย่างชัดเจนก่อนหน้านี้ ซึ่งได้แก่ตำแหน่ง ONAX, OFFAX และ XOVR การหาตำแหน่งเหล่านี้ง่ายมากสำหรับลำโพงเดี่ยว

แต่การหาจุดศูนย์กลางของลำโพง A ที่เป็นแบบผสม (Composite) สี่องค์ประกอบนั้นซับซ้อนยิ่งกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งกรณีที่ลำโพงย่อยทั้งสี่ใบมีมุม Splay ที่ต่างกันถึงสามแบบ ลองมาทำความเข้าใจสิ่งนี้กัน

Onax และ Onax-ISH

On axis เป็นจุดอ้างอิงที่สำคัญสำหรับการคาดการณ์พฤติกรรมของเสียงในมิติต่าง ๆ เราไม่สามารถหาตำแหน่ง Off axis ได้ หากยังไม่เจอตำแหน่ง On axis !! ลำโพง 2 ใบ ที่ทำมุม Splay คู่กัน จะมีจุด On axis ด้วยกัน 3 จุด ได้แก่ จุด On axis ของลำโพงแต่ละใบและจุดศูนย์กลางระหว่างคู่ลำโพง

ทีนี้เราจะสร้างระบบองค์ประกอบแบบผสม (Composite) โดยใช้ตำแหน่งจุดศูนย์กลางของลำโพงแต่ละใบ จากนั้นจุดศูนย์กลางของระบบลำโพงแบบผสม (Composite center) จะกลายเป็นจุดอ้างอิงสำหรับการกำหนดทิศทางเล็ง (Aiming) ของทั้งระบบและการรวมเข้ากับลำโพงอื่น ๆ ตราบใดที่ความสัมพันธ์ภายในระบบลำโพงแบบผสม (Composite) ยังคงมีความสมมาตร การหาตำแหน่ง ONAX (On-Axis) จะเป็นเรื่องง่าย ๆ

เราสามารถเพิ่มองค์ประกอบลำโพงเข้าไปในระบบแบบสมมาตรได้ และจุดศูนย์กลางจะยังคงเป็นจุดศูนย์กลางสำหรับย่านความถี่ทั้งหมด และทุกอย่างจะถูกอ้างอิงจากจุดนี้ โดยจุดศูนย์กลางแบบ ONAX จะเป็นจุดอ้างอิงหลัก โดยมีการขยายไปยังตำแหน่ง OFFAX ในทั้งสองทิศทาง

จุดศูนย์กลางจะไม่สามารถคงอยู่ได้ เมื่อมีการนำความไม่สมมาตรของระดับเสียง (Level), ระยะห่าง (Spacing), มุมแยก (Splay) หรือเฟส (Phase) เข้ามาเกี่ยวข้อง ความไม่สมมาตรทำให้เกิดแรงบังคับทิศทางที่เคลื่อนออกจากศูนย์กลาง ยิ่งความไม่สมดุลมากเท่าไร แรงบังคับทิศทางก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น

สถานการณ์นี้มีความซับซ้อนมากขึ้น เนื่องจากความแรงบังคับทิศทางมีแนวโน้มที่จะขึ้นอยู่กับความถี่ด้วย เช่น ความถี่เสียงต่ำ กลาง และสูงจะถูกเคลื่อนไปในปริมาณที่ต่างกัน (และไปยังสถานที่ต่างกัน) พื้นที่ตรงกลางของเราเปลี่ยนจาก ONAX เป็น ONAX-ish

ลองพิจารณาสถานการณ์ตัวอย่างเพื่อให้เข้าใจดีขึ้น คุณจะรู้สึกสบายใจหรือไม่ ถ้าต้องควบคุมลำโพงสองรุ่นที่ต่างกันด้วยช่องสัญาณประมวลผลเดียวกัน? แน่นอนว่าไม่ เราทุกคนยอมรับว่าลำโพงที่ต่างกันต้องการการปรับจูนที่แตกต่างกัน ส่วนลำโพงที่เหมือนกันก็ยังพอใช้ได้แม้จะใช้ลำโพงจำนวนมาก

แล้วอะไรคือการรวมกันของลำโพงห้าใบที่เหมือนกัน แต่มีมุม Splay angles ที่ต่างกัน ? มันก็เหมือนกันและก็ไม่เหมือนกันในเวลาเดียวกัน คำถามคือ จุดกึ่งกลางของการรวมกันนี้คือที่ไหน ? เมื่อมีมุม Splay ที่ 1°–2°–3°–4° ? ก่อนหน้าเราสามารถหา ONAX (สำหรับทุกความถี่) ของการรวมกันแบบสมมาตรที่มีลำโพง 5 ใบ Splay ใบละ 2 องศาได้ แต่สำหรับกรณีนี้มันใช้ไม่ได้

HF จะถูกบังคับทิศทางให้เลี้ยวสูงขึ้นมากกว่าด้วยมุมที่แคบ (9 องศา) ส่วน LF จะแทบไม่สังเกตถึงความแตกต่างระหว่าง Splay ใด ๆ และมุ่งหน้าไปที่ตรงกลาง

เรากลับมาที่ ONAX-ish อีกครั้ง ตำแหน่ง ONAX-ish ไม่ได้ทำให้กระบวนการปรับให้เหมาะสม (Optimization) เป็นไปไม่ได้ เพียงแต่ทำให้มีความท้าทายมากขึ้น เนื่องจากความไม่แน่นอนที่ตำแหน่งการวางไมโครโฟน ว่าตำแหน่งไหนจะเป็นตัวแทนที่ดีที่สุดสำหรับการตอบสนองแบบผสม (Composite)

องค์ประกอบลำโพง Composite แบบไม่สมมาตร จะมีจุดศูนย์กลางที่สามารถให้คำตอบได้โดยประมาณเท่านั้น ยิ่งไม่สมมาตรมากเท่าไรก็ยิ่งประมาณได้ยากขึ้น และย่อมมีความคลาดเคลื่อนมากขึ้นตามไปด้วย

ในสถานการณ์จริงการปรับแต่ง Optimization มีความยากลำบากอยู่แล้ว จึงไม่ควรต้องมาสงสัยว่าเราอยู่ในส่วนกลางหรือส่วนริมขององค์ประกอบลำโพง เราจึงต้องการมุมมองที่ชัดเจนที่สุด เนื่องจากช่องสัญญาณประมวลผลจะส่งผลต่อองค์ประกอบทั้งหมด

Composite แบบสมมาตร มีจุดศูนย์กลางที่สามารถระบุได้แบบ 100% (ตำแหน่งที่ดังที่สุดและ Flat ที่สุด) และการตอบสนองที่เป็นไปได้จากนั้นที่สามารถคาดเดาได้ เราสามารถวางไมโครโฟนโดยรู้ว่า A, B, C และ D อยู่ตรงหน้าเรา จากนั้นจึงรวมเข้าด้วยกันเพื่อให้มีความสม่ำเสมอ

เรากำลังสร้าง Array coupled point source ขนาดใหญ่แบบไม่สมมาตรจากองค์ประกอบแบบสมมาตร (เช่นเดียวกับที่เราทำกับลำโพงเดี่ยว)

การกำหนดองค์ประกอบลำโพงแบบผสม (Composite)

องค์ประกอบ Composite แบบสมมาตรสามารถกำหนดได้ด้วย ปริมาณองค์ประกอบ × Splay = Composite angle เช่น 6 × 10° = 60° เราสามารถอธิบายอาร์เรย์ AB ที่มีแปดองค์ประกอบจากก่อนหน้านี้เป็น A: 4 × 5° (20°) ส่วน B: 4 ×10° (40°) สังเกตว่า A+B รวมกันได้ 60 องศา (โดยที่ 7.5 องศา มุมเฉลี่ยตรงกลางจะไม่ได้ถูกนำมาเป็นปัจจัยในการ Splay กรณีนี้)

มุม Splay ทั้งเจ็ดมุมคือ 5°–5°–5°–7.5°–10° –10°–10° จำไว้ว่ามุมการ Splay ไม่ทำได้ให้เกิดเสียง ลำโพงทำงานสร้างเสียงมีทั้งหมด 8 ใบ เราได้ยินสี่องค์ประกอบที่ Splay อยู่ที่มุม 5 องศา เมื่อเราเปิดส่วน A

ให้คิดว่าการ Splay องค์ประกอบลำโพงเป็นที่มีมุม 5 องศา นั่นคือ ±2.5 องศา จากศูนย์กลาง การครอบคลุม 20 องศา จะเกิดจาก 3 × 5° และ 2.5° จากด้านบนและด้านล่างขององค์ประกอบลำโพงนอกสุด ส่วน B จะได้มุม 40° จาก Splay  3 × 10° และส่วนที่เหลือ 5° ที่ขอบด้านนอกเช่นกัน

องศา Splay เปลี่ยนผ่านที่ 7.5 องศา เพื่อเชื่อมต่อองค์ประกอบลำโพงด้านล่างของ A (2.5 องศา ด้านล่าง) และด้านบนของ B (5 องศา ด้านบน) ทั้งหมดนี้บอกว่าอาร์เรย์ครอบคลุม 60 องศา จาก 2.5 องศา ถึง -57.5 องศา

การใช้ลำโพงที่มากขึ้นทำให้มีการทับซ้อนของมุมกระจายเสียงที่เพิ่มขึ้น สิ่งนี้ทำให้ขอบการกระจายเสียงคมชัดขึ้น

ขั้นตอนการออกแบบ Composite coupled point source แบบไม่สมมาตร

• กำหนดเป้าหมายด้านบนและด้านล่าง (VTOP และ VBOT) เป็นมุมและระยะห่าง (เช่น มุม -5 องศา ที่ระยะห่าง 20 เมตร)
• กำหนดรูปร่างเป้าหมายจาก VTOP ถึง VBOT เป็นมุมครอบคลุมและ Range ratio (เช่น มุม 30องศา ที่ Range ratio 2:1)
• กำหนด Splay สูงสุด ขึ้นอยู่กับมุมกระจายเสียงองค์ประกอบลำโพง  (10°)  และ Splay ขั้นต่ำจาก Range ratio (10/2 = 5°)
• คำนวณ Splay angle เฉลี่ย ((Splay สูงสุด + Splay ต่ำสุด)/2) เช่น (10° + 5°)/2 = 7.5°
• คำนวณปริมาณองค์ประกอบขั้นต่ำ (มุมครอบคลุมเป้าหมาย/Splay angle เฉลี่ย) (30/7.5 = 4 องค์ประกอบลำโพง)
• แบ่งย่อยอาร์เรย์ออกเป็นส่วน Composite โดยปรับอัตราส่วน Splay ให้เข้ากับรูปร่าง

การป้องกันและการกระตุ้นให้เกิดภาวะช็อก

ความไม่สมมาตรของ Splay angle เป็นองค์ประกอบหลักของอาเรย์ประเภทนี้ แต่การทำให้มันไม่สมมาตรมากเกินไปหรือเร็วเกินไปอาจทำให้ภาวะระบบ Shock ได้ ควรจำไว้ว่าเรากำลังรวมกลุ่มขององค์ประกอบที่ลดขนาดตามอัตราส่วนที่สัมพันธ์กัน
ความแตกต่างเพียงไม่กี่องศาเป็นเรื่องใหญ่สำหรับความถี่ที่สูงที่สุด และจากนั้นก็ให้ผลกระทบน้อยลงตามสัดส่วนเมื่อความถี่ต่ำลง กุญแจสำคัญของการเปลี่ยนแปลง Splay angle คือการคิดแบบอัตราส่วน

ตัวอย่างง่าย ๆ คือ การเปลี่ยนแปลง Splay angle 3 องศา อาจเป็นเรื่องใหญ่หรือเล็กก็ได้ ขึ้นอยู่กับว่า Splay angle เปลี่ยนแปลงจากเท่าไร

• เปลี่ยนจาก 1° เป็น 4° ส่งผลมาก (อัตราส่วน 4:1)
• เปลี่ยนจาก 9° เป็น 12° แทบไม่รู้สึก (อัตราส่วน 1.33:1)

เรากำลังพยายามสร้างความกว้างของลำเสียงที่ Flat จากองค์ประกอบที่เป็นสัดส่วน

หากการเปลี่ยนแปลงเร็วเกินไป จะทำให้ “Shock” กับการตอบสนองโดยรวม โดยทำให้การตอบสนอง HF สามารถตรวจจับได้ด้วย HF ที่บังคับเลี้ยวมากเกินไปและช่วงความถี่ต่ำที่ตามไม่ทัน สิ่งนี้สามารถป้องกันได้โดยการทำให้การเปลี่ยนแปลงเป็นไปอย่างช้า ๆ (ในรูปแบบอัตราส่วน)

มาตั้งเป้าหมายที่จะไม่เปลี่ยนแปลงเกินอัตราส่วน 2:1 แล้วดูว่าผลจะเป็นอย่างไร จาก Splay 2 องศา เราสามารถลดลงเป็น 1 องศา หรือเพิ่มขึ้นเป็น 4 องศา ต่อมาจาก 4 องศา เราสามารถขึ้นไปได้ถึง 8 องศา นั่นคือการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนและเป็นขีดจำกัดสูงสุดที่เชื่อถือได้

สรุปวิธีการคือ จำกัดการเปลี่ยนแปลงไม่เกินอัตราส่วน 1.5:1 สำหรับ Splay ที่อยู่ติดกัน และการเปลี่ยนแปลงไม่เกิน 2:1 สำหรับ Composite splay

ตัวอย่างลำดับการจัดเรียงแบบ 8 องค์ประกอบ (ABC array) เป็น 2°–2°–3°–4°–4°–6°–8° แบ่งเป็น 3 x 2° (6°) , 3 x 4° (12°) , 2 x 8° (16°) การเปลี่ยนแปลงของ Splays ที่อยู่ใกล้กันไม่เกินอัตราส่วน 1.5:1 และการเพิ่มขึ้นของ Splays ที่เป็น Composite ไปยัง Composite มีอัตราการเพิ่มขึ้นที่อัตราส่วน 2:1 จาก 2°–4°–8°

ในทางกลับกัน เราสามารถเลือกที่จะกระตุ้นให้เกิด Shock ณ จุดใดจุดหนึ่งได้ เพื่อสร้างช่องว่าง (gap) ในการตอบสนองของอาร์เรย์ ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาเสียงปะทะหน้าระเบียง (Balcony fronts) และผลลบอื่น ๆ ที่ไม่ต้องการ อีกครั้งหนึ่งที่การเปลี่ยนแปลงอัตราส่วน Splay (ทั้งด้านบนและด้านล่าง) เป็นตัวกำหนดที่สำคัญ

สรุปข้อควรระวังเกี่ยวกับ ความครอบคลุม การเล็ง และ Splay ลำโพงใน Coupled array

ข้อควรพิจารณาเพิ่มเติมประการหนึ่งคือลักษณะขนาดทางกายภาพของอาเรย์ อาร์เรย์จะเข้าใกล้ผู้คนมากขึ้นเมื่อมีขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งส่งผลต่อทั้ง Range ratio และเป้าหมายความครอบคลุม

การเพิ่มขนาดหรือปริมาณองค์ประกอบขึ้นเป็นสองเท่า อาจจำเป็นต้องกลับมาทบทวนการออกแบบอีกครั้ง สิ่งที่แนะนำคือทำให้สมจริงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ในระหว่างกระบวนการออกแบบเกี่ยวกับขนาดทางกายภาพ และประเมินใหม่ตามความจำเป็นเมื่อสิ่งต่าง ๆ เปลี่ยนแปลงไปอย่างมากเมื่ออยู่หน้างาน