Coupled และ Uncoupled Array ความแปรปรวนขั้นต่ำ

จากเรื่อง ติดตั้งลำโพงเบื้องต้น กับอัตราส่วนห้อง (Initial Room To Speaker : Aspect Ratio) จะเห็นมุมมองเกี่ยวกับการวางลำโพงเดี่ยว แน่นอนสถานการณ์จริงมีความซับซ้อมมากกว่านั้น และอาจเกิดขึ้นบ่อยกว่า เมื่อมีการเพิ่มลำโพง ลักษณะการวางจึงมีรูปร่างเป็นอาร์เรย์แบบต่าง ๆ ทั้ง Coupled และ Uncoupled Array เส้นความแปรปรวนถูกพัฒนาขึ้น ความรู้ผู้อ่านก็ย่อมถูกพัฒนาขึ้นด้วยเช่นกัน และแน่นอนเรื่องเหล่านี้จะปูทางสู่ การออกแบบระบบเสียง อย่างเข้าใจ

Coupled Speaker Arrays

ถึงเวลานำ การออกแบบระบบเสียง ก่อนหน้าไปใช้กับอาร์เรย์ลำโพง โดยเนื้อหาต่อไปนี้ คือชุดของสถานการณ์สำหรับอาร์เรย์ลำโพงต่าง ๆ ในแต่ละรูปแบบ ซึ่งมีลักษณะเฉพาะในกลไกการทำงานที่แตกต่างกัน

ในกรณีส่วนใหญ่ จะมีการแสดงผลในรูปแบบไอคอนอัตราส่วนกว้างยาว ( Aspect Ratio Icons) แยกแต่ละรายการ และการคาดคะเนทางอะคูสติก (Acoustical Prediction) เพื่อแสดงให้เห็นถึงการมีส่วนร่วม และผลรวมที่แตกต่างกัน

Coupled Line Source

เริ่มการเปรียบเทียบด้วย Coupled Line Source Array ดังที่แสดงในรูป โดย 2 สถานการณ์ต่อไปนี้ จะได้รับเลือกให้เป็นตัวแทนของอาร์เรย์ที่ประกอบด้วย ลำโพงลำดับที่ 3 และลำโพงลำดับที่ 2

ระบบของลำโพงลำดับที่ 3 (แผงด้านซ้าย) จะถูกเลือกใช้ในการอธิบาย เนื่องจากระบบดังกล่าวมีการใช้งานอย่างแพร่หลาย ส่วนระบบของลำโพงลำดับที่ 2 (แผงด้านขวา) แสดงไว้เพื่อใช้ในการเปรียบเทียบ

Aspect Ratio Icons และส่วนประกอบแต่ละส่วน จะแสดงให้เห็นการยืดส่วนหน้าที่โค้งมนของพื้นที่ On-Axis ออกเป็น Flat Line

มุมครอบคลุม Flat Line จะยืดออกตามความยาวของอาร์เรย์หรือความสูง (Line Length) โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงของมุม

การยืดจะสร้างเส้นที่มีความแปรปรวนต่ำสุด (Minimum Variance) ซึ่งมีความยาวโดยประมาณเท่ากับความยาวอาร์เรย์

ถ้าเพิ่มความยาวอาร์เรย์เป็นสองเท่า เส้นความครอบคลุมก็จะเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าด้วย โดยเส้นนี้ไม่สามารถวัดเป็นมุมครอบคลุม แต่จะวัดเป็นความยาวครอบคลุมแทน

นี่เป็นแนวคิดที่ท้าทายสำหรับวิศวกรเสียง เนื่องจากจะคุ้นเคยกับการแสดงภาพความครอบคลุมในเชิงมุมมากกว่า

การดูที่อัตราส่วน Aspect Ratio Icons จะแสดงเส้นแนวตั้งของความแปรปรวนขั้นต่ำ ที่เคลื่อนออกจากลำโพงอย่างมั่นคงและไม่เปลี่ยนความสูง

ส่วนขอบบน/ล่างที่โค้งมน แสดงถึงมุมที่ครอบคลุม ที่ยังคงขยายออกไปด้านนอก เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า

ส่วนใน Prediction ด้านล่าง จะเห็นว่าเส้นแนวตั้งของความแปรปรวนขั้นต่ำปรากฏขึ้น แต่ขอบบน/ล่างของมุมครอบคลุมที่โค้งมนจะไม่ปรากฏ

ที่จริงแล้วอาร์เรย์ประเภทนี้ไม่มีมุมครอบคลุม และจะไม่เพิ่มขึ้นจนกว่าจะถึงระยะทางที่ไกลพอ ที่จะพบยอดของปิรามิดคู่ขนาน ดังที่กล่าวไว้ใน COUPLED ARRAYS 

เมื่อถึงจุดที่ลำโพงได้มุมครอบคลุม จะแสดงถึงการสูญเสียเส้นความแปรปรวนขั้นต่ำของความกว้างคงที่ไป

ณ จุดนี้ จะเห็นได้ว่า การแสดงผลแบบรวม Aspect Ratio Icons จะบอกเล่าได้เพียงบางส่วนเท่านั้น และมีบางส่วนที่คลาดเคลื่อนออกไป

ต่อไปที่ควรสังเกตคือ ผลกระทบของ Coupling กับเส้นความแปรปรวนขั้นต่ำ ที่ทำมุมอยู่ด้านล่างของอาเรย์

มุมที่เห็นใน Aspect Ratio Icons เกือบเสมอกับที่เห็นใน Prediction

และนี่คืออีกหนึ่งความท้าทาย คือเส้นของความแปรปรวนขั้นต่ำซึ่งปรากฏเป็นแนวสัมผัสกับแนวอาร์เรย์

ความหวังสำหรับความแปรปรวนขั้นต่ำในอาร์เรย์นั้น คือการค้นหาผู้ชมที่อยู่ในแนวสัมผัส (Tangential) หรือรักษาความกว้างของการครอบคลุมแบบเดิม ซึ่งไม่สามารถทำได้

เมื่อต้องการตรวจสอบการแสวงหาความแปรปรวนทางสเปกตรัมขั้นต่ำ ช่องโหว่ของวิธีการนี้ชัดเจน

ระบบลำโพงลำดับที่ 2 แสดงความสัมพันธ์ที่สูงกว่า ซึ่งเกี่ยวกับมุมกระจายเสียงของลำโพง โดยที่ลำโพงแต่ละใบ มีรูปร่างโดยรวมของมุมครอบคลุมที่เท่ากัน

อาร์เรย์ไม่ได้โฟกัสความถี่สูงไปเป็นลำเสียงเข้มข้น เช่นเดียวกับระบบลำโพงลำดับที่ 3

ผลลัพธ์ที่ได้คือ เกิดความแปรปรวนสูงในโซนการรวม โดยการตอบสนองแบบรวมจะไม่ได้แสดงให้เห็นใน Aspect Ratio Icons

ในแผงด้านบน Aspect Ratio Icons จะไม่สามารถอธิบายพฤติกรรม Combing ของลำโพงที่ซ้อนทับกัน

ส่วนในแผงด้านล่าง Prediction ไม่สามารถรวมลักษณะการทำงานของลำเสียง จากลำโพงที่ซ้อนทับกันได้

ไอคอนเหล่านี้มีขีดจำกัดในการแสดง

จากรูปทีนี้เปลี่ยนการวางลำโพง เป็นวางซ้อนกันไปด้านหน้าตั้งแต่ต้นจนจบ รูปร่างที่รวมกันของ Coupled Line Source สามารถมองเห็นได้ว่าเป็นส่วนขยายไปข้างหน้า โดยการเพิ่มรูปร่างสัดส่วนภาพแบบง่าย ๆ

จากองค์ประกอบลำโพงหนึ่งใบ แต่ละครั้งที่มีการเพิ่มลำโพงลงใน (Coupled Line Source) รูปแบบที่รวมกันจะถูกทำให้แคบลง โดยการทับซ้อนของรูปแบบ (Pattern)

รูปร่างขององค์ประกอบอาร์เรย์ที่เพิ่มเติมแต่ละรายการ จะถูกวางไว้ด้านหน้าขององค์ประกอบลำโพงก่อนหน้า ซึ่งจะเป็นการสร้างการรวมกันของ Aspect Ratio และเป็นผลคูณอย่างง่ายขององค์ประกอบเดิมในเชิงความยาว

แต่ละครั้งเมื่อปริมาณขององค์ประกอบเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า ค่า FAR จะเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าเช่นกัน และความสามารถด้านพลังงาน On Axis จะเพิ่มขึ้น +6 dB

ในแต่ละกรณีจะเห็นการแสดงผล 3 แบบ

• Aspect Ratio Icons องค์ประกอบแต่ละรายการเมื่อวางซ้อนกัน
• Aspect Ratio Icons ที่รวมกัน
• Acoustic Prediction ของปริมาณองค์ประกอบที่กำหนด

หมายเหตุ: เอฟเฟกต์นี้จะไม่เกิดขึ้นจนกว่าอาร์เรย์จะถูกเชื่อมต่ออย่างสมบูรณ์ ระยะห่างและความยาวคลื่นต้องเล็กพอที่ Beams จะรวมกันได้

ต่อมาในส่วนรูปร่างที่รวมกันของ Uncoupled Line Source สามารถมองเห็นได้ว่าเป็นส่วนขยายด้านข้าง โดยวิธีการซ้อนกันของรูปร่าง Aspect Ratio Icons การรวมกันของ FAR หาได้โดยการนำ FAR องค์ประกอบเดี่ยว หารด้วยจำนวนองค์ประกอบ

จากรูปองค์ประกอบลำโพง 360 องศา หนึ่งใบ โดยที่ค่า FAR คือ 0.5 ซึ่งเป็นค่าต่ำสุดที่เป็นไปได้ สำหรับองค์ประกอบลำโพงเพียงใบเดียว

การเพิ่มปริมาณองค์ประกอบตามลำดับ 4 รายการ เริ่มจากซ้ายไปขวา ซึ่งแต่ละรายการจะมีค่า FAR เท่า ๆ กัน

ในแต่ละกรณี มุมครอบคลุมและระยะห่างลำโพงจะลดลง ตามสัดส่วนเมื่อปริมาณลำโพงเพิ่มขึ้น ซึ่งจะเป็นการรักษารูปร่างที่รวมกันไว้

ที่จุดกึ่งกลางของความยาวครอบคลุม สามารถหาเส้นของความแปรปรวนขั้นต่ำที่เชื่อมต่อจากจุด On Axis ของแต่ละองค์ประกอบ ผ่านจุดตัดเชิงพื้นที่ขององค์ประกอบที่อยู่ติดกัน เส้นนี้ขยายไปจนถึงจุด On Axis ขององค์ประกอบที่อยู่ด้านข้างนอกสุด แล้วตกลงไปที่จุดของความแปรปรวนสูงสุดที่ยอมรับได้ -6 dB

Uncoupled Array เป็นรูปร่างเชิงพื้นที่ที่กำหนด ความครอบคลุมที่รวมกัน เติมเต็มรูปร่างเดียวกันกับลำโพง 360 องศาใบเดียว และเติมเต็มสี่เหลี่ยมผืนผ้าจำนวนมากขึ้น เมื่อชิ้นส่วนมีขนาดเล็กลง

ในช่วงหัวเลี้ยวหัวต่อนี้มีเหตุผลที่จะไตร่ตรองว่า Coupled และ Uncoupled ของ Line Source Array สามารถให้การตอบสนองที่แตกต่างกันได้อย่างไร

ในเวอร์ชัน Coupled อัตราส่วน Aspect Ratios จะขยายความยาว ขณะที่ใน Uncoupled จะขยายความกว้าง

ความแตกต่างเกิดจากตำแหน่ง การตอบสนองอย่างเต็มที่ Coupled คือด้านบนสุดของปิรามิด ในขณะที่การตอบสนองแบบเต็มที่ของ Uncoupled คือฐานด้านล่าง

ในความเป็นจริง Uncoupled Array เป็นเพียง Coupled Array ที่รอให้เกิดขึ้น เว้นแต่องค์ประกอบมีมุมครอบคลุมที่สูงเกินไป จนไม่สามารถทำให้เกิดลำเสียงต่อเนื่องกันได้ (เช่น เดียวลำโพงลำดับที่ 2 ในรูปแรก) เราเพียงต้องส่งต่อระยะทางที่จำเป็น สำหรับองค์ประกอบลำโพงทั้งหมดที่จะทับซ้อนกัน

ในทางกลับกัน Uncoupled Array ที่มีการรวมเข้าด้วยกันแล้ว ไม่ว่ายังไงก็จะมีบางจุดใน Near Field ที่ไม่พบ Unity Class Crossover ปัจจัยที่สำคัญในที่นี้คือความยาวคลื่น

จุดเปลี่ยนจาก Coupling เป็น Uncoupling คือความยาวคลื่น ดังนั้นจึงขึ้นอยู่กับความถี่ มีหลายปัจจุยที่สำคัญในการออกแบบ

• ฐาน 2 ชั้นแรกของปิรามิดคู่ขนาน เป็นหนึ่งในช่วงที่มีความแปรปรวนน้อยที่สุด ที่จะใช้ใน การออกแบบระบบเสียง
• โซนการเปลี่ยนผ่านระหว่าง Uncoupled และ Coupled ทั้งสองนี้ เป็นพื้นที่ที่เข้าใจยากในการออกแบบอาร์เรย์ลำโพง
• Coupled Line Source Arrays แบบยาว และแบบผสมผสาน J Arrays มักจะออกแบบมาสำหรับห้องที่มีพื้นที่การฟังจำนวนมาก ภายในพื้นที่ที่มีความผันผวนและแปรปรวนสูง
• พฤติกรรมของอาร์เรย์ในกระบวนการเปลี่ยนแปลงระหว่างกระจายเสียง (ด้านล่าง) และรวมเสียง (ด้านบน) เป็นเรื่องที่ท้าทาย
• ส่วนโค้งอาเรย์ที่กำหนดได้ เพราะหากไม่สามารถกำหนดส่วนโค้งอาร์เรย์ได้ จะมีโอกาสในการใช้กลยุทธ์ในการจัดวาง ที่สามารถให้ความแปรปรวนขั้นต่ำได้น้อยมาก ข้อสงสัยเหล่านี้ สามารถลดได้ด้วยการศึกษาข้อมูลที่เผยแพร่จากผู้ผลิต “Line Array” แบรนด์ต่าง ๆ

ก่อนที่จะไปเรื่องถัดไป อย่าลืมว่าเราจะใช้วิธีแยกกระจายไอคอน แทนที่จะใช้วิธีรวมซ้อนไอคอน

Coupled Point Source

การเพิ่มมุมลำโพงให้แยกออกจากกัน ทำให้ความสัมพันธ์ระหว่าง อัตราส่วนมุมแต่ละแบบและรูปร่างที่รวมกันซับซ้อนมากขึ้น

การเพิ่มเติมลำโพงไม่ใช่เป็นการเพิ่มเฉพาะความเข้มข้นของลำเสียงอีกต่อไป แต่เป็นการแพร่กระจายของลำเสียงด้วย

รูปร่างเมื่อรวมกันจะแสดงเป็นมุมที่ครอบคลุมในหน่วยองศา แทนที่จะเป็นรูปทรงสี่เหลี่ยมของอัตราส่วน Aspect Ratio

ตอนนี้รูปร่างของความแปรปรวนต่ำสุดจะเปลี่ยนเป็นส่วนโค้ง

Coupled Point Source จะกระจายพลังงานในรูปแบบรัศมี

ไม่มีความสัมพันธ์ง่าย ๆ ระหว่างอัตราส่วน Aspect Ratio เมื่อรวมกับองค์ประกอบลำโพงที่กระจายใน Couple Point Source

สี่เหลี่ยมอัตราส่วน Aspect Ratio แต่ละรูปจะกระจายไปตามส่วนโค้งเหมือนไพ่

เส้นเชื่อมต่อจากจุดศูนย์กลาง On-Axis ตรงกลางพื้นที่ของแต่ละองค์ประกอบลำโพง จนไปยังจุดที่อยู่นอกสุด เรียกว่าเส้นของความแปรปรวนสูงสุดที่ยอมรับได้ ซึ่งจะดำเนินต่อไปจนถึงจุด -6 dB

อาร์เรย์เชิงมุมสำหรับความแปรปรวนขั้นต่ำ สามารถประกอบด้วยองค์ประกอบลำโพงมุมกระจายกว้างจำนวนน้อย หรือองค์ประกอบมุมกระจายแคบจำนวนมาก

สถานการณ์หลังจะสร้างอัตราส่วนความครอบคลุมที่สูงขึ้น ภายใต้เส้นความแปรปรวนต่ำสุด เมื่อเทียบกับขอบที่อยู่ภายในช่วงความแปรปรวนสูงสุดที่ยอมรับได้

จากรูปในสถานการณ์ข้างต้น มีบางประเด็นที่น่าสังเกต

เรื่องแรกเกี่ยวข้องกับความแตกต่างระหว่างเส้นความแปรปรวนต่ำสุด (0 dB) และเส้นความแปรปรวนสูงสุดที่ยอมรับได้ (0 ถึง -6 dB)

ด้านขวาบนของภาพแสดงลำโพงเดี่ยว 180 องศา และรูปทรงอัตราส่วนสี่เหลี่ยมจัตุรัส

เส้นรัศมีของความแปรปรวนสูงสุดที่ยอมรับได้ ครอบคลุม 180 องศา แต่เส้นสำหรับ 0 dB มีความกว้างเพียง 0 องศาเท่านั้น

เพราะอะไร ? เนื่องจากส่วนโค้งในแนวรัศมีที่วาดโดยมีลำโพงอยู่ตรงกลาง จะแสดงระดับที่ลดลงทันทีเมื่อออกจาก On-Axis กระทั่งถึงจุด -6 dB

ในทางกลับกัน มาดูรูปแบบ 360 องศาที่แสดงด้านซ้ายล่าง รูปแบบนี้ Forward Aspect Ratio จะเท่ากับ 0.5

ลำโพงนี้มีช่วง 180 องศาบน Line 0 dB และช่วง 360 องศาบน line 0 ถึง -6 dB

ในแต่ละกรณีจาก 4 กรณี เส้นความแปรปรวนต่ำสุดที่รวมกันมีช่วง 180 องศา

อย่างไรก็ตาม ช่วงความแปรปรวนสูงสุดที่ยอมรับได้ จะเปลี่ยนไปในแต่ละอาร์เรย์ ซึ่งจะขยายไปจนถึง -6 dB

ความแตกต่างระหว่าง 2 ช่วง เกิดจากมุมครอบคลุมทั้งหมดของแต่ละองค์ประกอบ

สรุปคือ อาร์เรย์ที่ทำจากองค์ประกอบแคบจำนวนมาก จะมีขอบที่คมชัดกว่าอาร์เรย์ที่ทำจากองค์ประกอบกว้างที่มีจำนวนน้อยกว่า

ขอบที่ถูกเปิดเผย แสดงความแตกต่างระหว่างเส้นความแปรปรวนต่ำสุด และเส้นความแปรปรวนสูงสุดที่ยอมรับได้

หากต้องการความแปรปรวนระดับ 0 dB 180 องศา จะต้องสร้างอาร์เรย์ที่มีช่วง 180 องศา ระหว่างจุด On-Axis ขององค์ประกอบที่อยู่นอกสุด

หากกังวลเกี่ยวกับการรั่วไหลของเสียง จะทำให้พบข้อได้เปรียบในการทำให้องค์ประกอบแต่ละส่วนแคบลง

คุณลักษณะที่สองที่น่าสังเกตคือ ความสัมพันธ์ของอัตราส่วนแต่ละองค์ประกอบและเมื่อรวมกัน

มีสองปัจจัยที่ทำให้ค่า FAR ที่รวมกัน ไม่สามารถแสดงอัตราส่วนที่แท้จริงสำหรับอาเรย์เหล่านี้ได้ คือ ความครอบคลุมที่ขยายไปและการซ้อนทับกัน

ส่วนขององค์ประกอบที่รวมกันสำหรับอาร์เรย์ทั้งหมด จะอยู่ที่ประมาณ 0.5 ซึ่งเป็นค่า FAR ขององค์ประกอบลำโพงแบบ 360 องศา นี่ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ

การแพร่กระจายในแนวรัศมีขององค์ประกอบหลายส่วน สร้างส่วนโค้งที่มีระดับเท่ากัน และมีรูปร่างเหมือนกับที่พบในองค์ประกอบเดี่ยว 360 องศา

Coupled Point Source แบบสมมาตร

จากรูปก่อนหน้า ขอบเขตของการเติมรูปร่างจะขึ้นอยู่กับแต่ละองค์ประกอบ มุมการแผ่กระจาย และปริมาณ แต่เมื่อต้องการครอบคลุม 0 dB เกิน 180 องศา แน่นอนไม่มีค่า FAR ที่ต่ำกว่า 0.5

การเพิ่มปริมาณองค์ประกอบตามลำดับสี่รายการตามจากซ้ายไปขวา ซึ่งแต่ละรายการรวมกันได้เท่ากับ FAR โดยประมาณที่เหมือนกัน แต่มีจำนวนส่วนขยายที่แตกต่างกัน

เมื่อมีการทับซ้อนกันเชิงมุม รูปร่างที่รวมกันจะทำงานเหมือนบางอย่างที่อยู่ระหว่าง Coupled Line Source และ Coupled Point Source

คือเมื่อการทับซ้อนกันเพิ่มขึ้น รูปแบบจะแคบลงและส่วนขยายจะเคลื่อนไปข้างหน้า

เมื่อการทับซ้อนกันลดลง รูปแบบจะขยายออกไปในแนวรัศมี

Coupled Point Source แบบสมมาตร สามารถให้เส้นโค้งที่มีระดับเท่ากัน ซึ่งแผ่ออกมาเปรียบเสมือน Point Source ได้

นี่เป็นประเภทอาร์เรย์ที่ใช้งานง่ายที่สุด

จากรูปการตอบสนองแบบรวมกัน จะคล้ายกันการตอบสนองของลำโพงแต่ละใบ ตราบใดที่การซ้อนทับกันต่ำ เมื่อการทับซ้อนกันเพิ่มขึ้น รูปแบบที่รวมกันจะสูญเสียความคล้ายคลึงกับการตอบสนองของแต่ละลำโพง เนื่องจากรูปแบบจะนูนไปข้างหน้าตรงกลางและอาจพัฒนาเป็นแฉกด้านข้าง

แผงด้านซ้ายของรูปแสดงอาร์เรย์ลำโพงลำดับที่ 2 ที่ซ้อนทับกันน้อยที่สุด ในขณะที่แผงด้านขวาแสดงอาร์เรย์ลำโพงลำดับที่ 3 ขนาดใหญ่ที่มีการซ้อนทับกันมากกว่า 50 เปอร์เซ็นต์

Coupled Point Source แบบไม่สมมาตร

Coupled Point Source แบบไม่สมมาตร สามารถสร้างส่วนโค้งและเส้นทางทแยงมุมได้เช่นกัน

จากรูปแสดงถึง 2 สถานการณ์ แผงด้านซ้ายแสดงการเคลื่อนที่ของมุมกระจายที่คงที่ (เหลื่อมกัน 50 เปอร์เซ็นต์) ระหว่างส่วนประกอบลำโพง

อาร์เรย์ดังกล่าวเล็งไปที่จุด On-Axis ของแต่ละองค์ประกอบ โดยเริ่มจากองค์ประกอบด้านบน

ต่อมาแต่ละเลเยอร์ยังลดระดับลงด้วย -6 dB ทำให้เกิดจุดนัดพบ ( -6dB) + ( -6dB) ที่ด้านหน้าของลำโพงใบล่างแต่ละใบ

เทคนิคการซ้อนทับบางส่วน ผสมกับระดับเสียง ซึ่งจะเรียกว่า “การแบ่งชั้น (Layering)” เป็นองค์ประกอบพื้นฐานสำหรับ Coupled Point Source Arrays แบบไม่สมมาตรที่มีความแปรปรวนขั้นต่ำ

ในกรณีนี้จะใช้จำนวนการแยกชั้นสูงสุด 6 dB ผลที่ได้คือพื้นที่โค้งของความแปรปรวนขั้นต่ำ ซึ่งดำเนินต่อไปอย่างไม่มีกำหนดในระยะทาง

แผงด้านขวาแสดงหลักการเดียวกัน แต่องค์ประกอบมีมุมกระจายที่ไม่ตรงกัน

ในกรณีนี้ แต่ละองค์ประกอบจะเพิ่มมุมครอบคลุมเป็นสองเท่าในแต่ละเลเยอร์

เทคนิคการแบ่งชั้นถูกนำมาใช้อีกครั้ง แต่ละชั้นจะถูกคั่นด้วยมุมกระจายที่ใหญ่ขึ้น เพื่อรักษาความสัมพันธ์ของจุด On-Axis กับขอบ -6 dB ของยูนิตด้านบน

ผลลัพธ์ที่ได้คือเส้นทแยงมุมที่มีระดับเท่ากัน ความแตกต่างนั้นเป็นผลจากความไม่สมมาตรฐานระหว่างมุมการกระจายและมุมการครอบคลุมที่เปลี่ยนแปลง

Uncoupled Speaker Arrays

ข้อได้เปรียบของแนวทาง Forward Aspect Ratio ต่อกลยุทธ์การออกแบบจะชัดเจนขึ้น เมื่อพิจารณาวิธีจัดการพื้นที่ที่ขนาดกว้างมากกว่าลึก

เมื่อเลื่อนเกินมุมความครอบคลุมด้านหน้า 180 องศา เราจะไม่สามารถขยายแบบกว้างขึ้นได้อีก

การครอบคลุม 360 องศาทำให้ครอบคลุมสองเท่าของ 180 องศา (FAR สำหรับ 360 องศาคือ 0.5 ครึ่งหนึ่งของพลังงานจะไปข้างหน้า) แต่พลังงานอีกครึ่งที่ไปทางด้านหลังจะเป็นปัญหาร้ายแรง

ทีนี้ถ้ารูปร่างกว้างมากกว่า 2 เท่าของความลึก จะทำอย่างไร ? ยกตัวอย่างเช่น 370 องศา หรือ 720 องศา

วิธีที่ดีที่สุดในการจัดการกับรูปร่างความครอบคลุมที่กว้างกว่าลึก คือการใช้แหล่งเสียงหลายแหล่ง อย่าง Uncoupled Arrays

Uncoupled Line Source

Uncoupled Line Source แบบสมมาตร

เมื่ออัตราส่วน Aspect Ratio ของพื้นที่ครอบคลุมที่ต้องการลดลงต่ำกว่า FAR เท่ากับ 1.0 โซลูชันลำโพงเดี่ยวจะได้รับความนิยมน้อยลง

แต่ Uncoupled Line Source สามารถขยายความครอบคลุมในแนวขวางได้

การกำหนดช่วงของความแปรปรวนขั้นต่ำสำหรับอาร์เรย์ดังกล่าว จะเป็นเรื่องง่ายเนื่องจากเกี่ยวข้องโดยตรงกับอัตราส่วน Aspect Ratio

พูดง่าย ๆ ก็คือ โซนครอบคลุมความแปรปรวนขั้นต่ำจะเริ่มต้นที่จุด 50 เปอร์เซ็นต์ของของความลึก และสิ้นสุดที่จุด 100 เปอร์เซ็นต์

จากรูปแผงด้านบนใช้ลำโพง 180 องศา พร้อม FAR เท่ากับ 1 รูปร่างสี่เหลี่ยมจัตุรัสกำหนดขนาดเป็น 10 x 10 เมตร และเป็นพื้นที่สมมาตร

ต่อมาลำโพงถูกวางห่างกันทุก ๆ 10 เมตร ดังนั้นการครอบคลุมจะเริ่มต้น (Unity Crossover Point) ที่ระยะห่าง 5 เมตรไปทางข้างหน้า และเกิดการซ้อนทับกับส่วนประกอบลำโพงที่เพิ่มเติมในจุด 10 เมตร ของด้านกว้าง

หากเปลี่ยนระยะห่างระหว่างองค์ประกอบเป็น 1 ม. หรือ 100 ม. จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดจะยังคงอยู่ที่ 50 เปอร์เซ็นต์และ 100 เปอร์เซ็นต์ของความลึก ตราบใดที่อัตราส่วน Aspect Ratio ของแต่ละองค์ประกอบเท่ากับ 1

ทีนี้มาดูแผงด้านล่างที่ใช้องค์ประกอบลำโพง 60 องศา โดยที่ระยะห่างระหว่างองค์ประกอบต่าง ๆ คือ 10 เมตรเท่าเดิม แต่จุดเริ่มต้น จุดสิ้นสุด และความลึกของช่วงทั้งหมดกลับเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า เช่นเดียวกับอัตราส่วน Aspect Ratio ของแต่ละองค์ประกอบลำโพงจะเท่ากับ 2

ดังนั้นจึงสามารถสรุปได้ว่า หากทราบอัตราส่วนกว้างยาวของสถานที่ จะสามารถกำหนดระยะห่างขององค์ประกอบลำโพงต่าง ๆ เพื่อเริ่มการครอบคลุมได้

ในทำนองเดียวกัน สามารถคาดการณ์จุดสิ้นสุดที่ต้องการของการครอบคลุม ซึ่งเกินกว่านั้นสัญญาณจะมีความผันแปรของคลื่นสูง

โดยหากทราบระยะห่างและตำแหน่งที่ต้องการความครอบคลุม จะสามารถกำหนดอัตราส่วนกว้างยาวที่ต้องการได้

Uncoupled Line Source แบบไม่สมมาตร

การออกแบบระบบเสียง ความแปรปรวนของระดับต่ำสุด สามารถกระจายอย่างไม่สมมาตรในพื้นที่จำกัด ด้วย Uncoupled Sources หากระดับ ตำแหน่ง และการวางแนวมีการประสานกันอย่างระมัดระวัง

พิจารณาการแข่งขันระหว่างนักวิ่งที่มีความสามารถไม่เท่ากัน หากพวกเขาทั้งหมดมีจุดเริ่มต้นเดียวกัน ผลลัพธ์ก็มั่นใจได้ว่า นักวิ่งที่เร็วกว่าจะเป็นผู้นำก่อน พวกเขาจะวิ่งเป็นระยะทางที่มากขึ้นตามสัดส่วนในระยะเวลาที่กำหนด

ตอนนี้พิจารณาว่าจะเกิดอะไรขึ้น เมื่อการวิ่งถูกจัดเรียงลำดับ เพื่อให้นักวิ่งที่ช้ากว่า ได้เริ่มต้นวิ่งก่อนแบบสัมพันธ์กัน

ในช่วงเริ่มต้นของการแข่งขัน นักวิ่งที่ช้าที่สุดจะเป็นผู้นำ จะมีช่วงเวลาหนึ่งที่ทุกคนมารวมตัวกัน เมื่อค่าชดเชยเริ่มต้นหมดลงสำหรับทุกฝ่าย จากจุดนี้การแข่งขันจะเริ่มต้นใหม่ และผู้ที่วิ่งเร็วที่สุดก็จะแซงไปข้างหน้า

นี่คือวิธีที่แหล่งกำเนิดเสียงที่มีระดับการขับเคลื่อนที่ไม่เท่ากันมีปฏิสัมพันธ์กัน โดยแหล่งที่ดังกว่ามักจะชนะ

ถ้าจะให้เท่ากันสำหรับตำแหน่งใด ๆ โดยไปข้างหน้าของลำโพงที่ดังกว่า ต้องทำให้การแข่งขันเป็นแต้มต่อ โดยเลื่อนลำโพงที่เบาไปข้างหน้าเป็นสัดส่วนกับค่าชดเชยระดับของลำโพงที่ดังกว่า

พบตัวอย่างการชดเชยระยะทางและระดับได้ 2 ตัวอย่าง

จากรูปสิ่งเหล่านี้สร้างขึ้นเพื่ออธิบายกระบวนการ ไม่ใช่การใช้งานจริงแต่อย่างใด

แต่ละภาพในชุดนี้ประกอบด้วยมุมมองของการตอบสนองแต่ละรายการในรูปแบบอัตราส่วน Aspect Ratio และการทำนายการตอบสนองที่รวมกัน

สิ่งเหล่านี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับบทบาทที่แต่ละองค์ประกอบลำโพง มีผลต่อการสร้างการตอบสนองแบบรวม

สถานการณ์แรก แสดงชุดลำโพงที่มีระยะห่างจากลำโพงตามลำดับแต่ละใบ เป็นครึ่งหนึ่งของระยะทางก่อนหน้า

นอกจากนี้ยังเป็นครึ่งหนึ่งของระดับเสียง (-6dB) เมื่อผ่าน Unity Crossover Point แล้ว จะเห็นเส้นระดับที่เท่ากันทำมุมขึ้นและออกห่างจากลำโพงที่ดังกว่า

มุมคงที่เนื่องจากระยะห่างและระดับเปลี่ยนแปลงในอัตราเดียวกัน

หากระดับที่ลดลงและระยะห่างไม่สอดคล้องกัน รูปร่างจะโค้งงอเป็นเส้นโค้ง

วิธีอื่นในการสร้างเส้นตรงแสดงอยู่ในสถานการณ์จำลองที่ 2

วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการจัดเรียงตำแหน่งเริ่มต้นของอาร์เรย์ และการลดระดับเสียงให้สอดคล้องกัน

อีกครั้งที่มีระยะห่างของ Log และระดับของ Log ที่ลดลง แต่คราวนี้ระยะห่างจะไปข้างหน้า ระดับทั้งหมดตรงกันที่ Unity Crossover Line ซึ่งเป็นเส้นแนวตั้ง

เนื่องจากจุดกำเนิดนั้นมีความเหลื่อมกัน ระยะทางที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าสำหรับแต่ละแหล่งจึงแตกต่างกัน

ทันทีที่ลำโพงมารวมกันเป็นเส้นตรง รูปร่างจะเริ่มเอียงไปทางลำโพงที่ดังและไกลกว่า

สถานการณ์ทั้ง 2 นี้ เช่นเดียวกับ Uncoupled Arrays ทั้งหมด สามารถรวมเข้าด้วยกันได้ในพื้นที่จำกัดเท่านั้น

ก่อนที่จะเข้าสู่ช่วงที่เหมาะสมที่สุด การตอบสนองจะมีพื้นที่ว่างระหว่างกันอยู่ นอกเหนือจากพื้นที่หลัก ลำโพงระยะไกลจะมีอิทธิพลต่อสภาพเสียงมากกว่า

Uncoupled Point Source

จากรูปพบว่า Uncoupled Line Source มีช่วงมาตรฐานของความแปรปรวนขั้นต่ำ ที่เริ่มจากครึ่งหนึ่งของความยาวอัตราส่วน Aspect Ratioไปจนถึงความยาวเต็ม

เมื่อเลื่อนไปเกินช่วงนี้ การแปรผันระดับเสียงยังคงต่ำ แต่การแปรผันของ Ripple Variance จะมีมากเกินไป ทำให้เกิดการตอบสนองที่ไม่พึงประสงค์

Uncoupled Point Source เพิ่มการแยกเชิงมุม ซึ่งมีศักยภาพในการขยายช่วงที่ใช้งานได้ในระยะทางไกล

การแยกเชิงมุม Splay จะย้ายจุดเริ่มต้นของโซนความแปรปรวนขั้นต่ำออกไปในระดับหนึ่ง แต่จะดันจุดสิ้นสุดของโซนออกไปในระดับที่มากขึ้น

ด้วยเหตุผลนี้ Uncoupled Point Source จึงเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า Uncoupled Line Source

Uncoupled Point Destination

การออกแบบระบบเสียง ความแปรปรวนระดับต่ำสุดไม่มีความท้าทายใดมากไปกว่า Uncoupled Point Destination Array

จากรูป การออกแบบระบบเสียง แผงด้านซ้ายแสดงเวอร์ชันสมมาตร ซึ่งเกือบทั้งหมดไม่สามารถเปลี่ยนแปลงระดับขั้นต่ำได้ เนื่องจากมี Ripple Variance สูงจากการรวมกันของการซ้อนทับและระยะห่าง

เนื่องจากการชดเชยเชิงมุมเป็นการลดการแยก Isolation ช่วงความแปรปรวนต่ำจึงเป็นค่าที่เล็กที่สุด

กล่าวโดยย่อ อาร์เรย์นี้ไม่สามารถใช้เป็นอาร์เรย์ได้ แต่จะใช้เป็นการตอบสนอง ที่มีพื้นที่ใช้สอยอยู่ระหว่างองค์ประกอบลำโพงแต่ละใบ ซึ่งเป็นระยะที่ใกล้มาก

อาร์เรย์ประเภทนี้เป็นที่รู้จักในการใช้งานจริงในฐานะ Infill Array ซึ่งมักใช้เป็นการเติมในบริเวณที่นั่งกลางช่วงแรก ๆ

แผงด้านขวาแสดงเวอร์ชันที่ไม่สมมาตร ซึ่งเป็นที่รู้จักเมื่อมองระนาบแนวตั้งว่า “ลำโพง Delay”

สมมติว่าระบบมีการซิงโครไนซ์ สามารถสังเกตการขยายช่วงไปข้างหน้าโดยลำโพง Delay

ระดับเสียงที่รวมกันจะลดอัตราการสูญเสียระยะทาง ดังนั้นจึงสร้างเส้นที่มีระดับเท่ากันซึ่งอยู่ On-Axis ขององค์ประกอบต่าง ๆ

นี่เป็นวิธีเดียวในการให้การขยายระดับเสียง ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับผลชดเชยของระยะทาง และอัตราการสูญเสียตามแนว Axis โดยเมื่อใช้ร่วมกับผลกระทบเหล่านั้น อัตราสูญเสียจะลดลงไปเป็นจำนวนน้อยที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ในการใช้งานจริง

ดังเช่นกรณีที่แสดงไว้ที่นี่ ซึ่งการตอบสนอง On-Axis ตรงกัน จะเพิ่มระดับเสียง 6 dB สถานที่จุดพบกันอยู่ Off-Axis ของทั้ง 2 องค์ประกอบ ซึ่งจะทำให้เกิดสถานการณ์ที่คงที่ในระดับเดียวกันคือ (-6 dB) + (-6 dB) = 0 dB โดยช่วงของเส้นระดับที่เท่ากันจะขึ้นอยู่กับระยะทาง

สรุป Coupled และ Uncoupled Array ความแปรปรวนขั้นต่ำ

จากที่กล่าวมาจะเห็นได้ว่า ไม่ว่าการวาง Coupled หรือ Uncoupled Array เป้าหมายคือการเลือกใช้ให้เหมาะสม เพื่อบังคับส่วนของความแปรปรวนต่ำ ให้ไปอยู่ที่จุดรับฟังมากที่สุด ซึ่งในชีวิตจริง การผสมผสาน Coupled และ Uncoupled Array ย่อมเกิดขึ้นด้วยจุดประสงค์ต่าง ๆ แน่นอนว่า การออกแบบระบบเสียง ย่อมซับซ้อนยิ่ง ๆ ขึ้นไป และเรื่องในบทความนี้จำเป็นต้องรู้ก่อนที่จะก้าวเข้าไปยังจุดนั้น !!