Subwoofer การวางและการควบคุมเสียงต่ำ

พฤติกรรมของเสียงต่ำ แตกต่างโดยสิ้นเชิงกับเสียงสูง แต่ในงานเสียงกลับมีเป้าหมายที่เหมือนกัน คือการควบคุมให้เสียง ไม่ว่าจะเป็นความถี่ที่ใดก็ตาม ตกไปยังผู้ฟังให้ได้มากที่สุด และลดการกระจายพลังงานไปยังพื้นที่ที่ไม่จำเป็น โดยบทความนี้จะเน้นไปที่ Subwoofer การวางและการควบคุมเสียงต่ำ

การควบคุมเสียงต่ำตู้ลำโพง (Directional Low Frequency Sources)

โดยทั่วไปเสียงต่ำ จะถูกผลิตจากตู้ลำโพง ประเภทซับวูฟเฟอร์ มีลักษณะกระจายเสียง รอบทิศทาง ซึ่งจะได้พลังงานที่ด้านหน้า มากกว่าด้านหลังตู้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น หรือประมาณ 3 dB

เมื่อนำลำโพงซับวูฟเฟอร์ไปใช้งาน สิ่งที่พบเห็นได้ตามงานทั่วไป คือ การตั้งลำโพง ซับวูฟเฟอร์ แบบแยกระหว่างซ้าย และขวา

จะเห็นได้ว่าการวางลำโพง ซับวูฟเฟอร์ แบบ LR ในรูป จะได้รับพลังงานที่ดีตรงกลางระหว่าง ลำโพงฝั่งซ้าย และลำโพงขวา แยกออกเป็น ที่ 0, 45, 90, 135, 180, 225, 270, 315 และ 360 องศา ต่อมาจะมีส่วนของพลังงานที่หายไป นอกเหนือจากข้างต้น

ซึ่งเกิดขึ้นในแต่ละความถี่เสียง ที่แตกต่างกันออกไป และก็ยุ่งมากที่จะจัดการ สิ่งเหล่านี้ล้วนเกิดจาก ระยะห่างของแหล่งกำเนิดเสียง คือ ระยะกึ่งกลางจากแหล่งกำเนิดแห่งหนึ่ง ถึงระยะกึ่งกลางของอีกแหล่งกำเนิด เกินครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นความถี่นั้น ๆ (อ่านเพิ่มเติมได้ที่ การออกแบบ ลําโพงไลน์อาเรย์)

ยกตัวอย่าง นำลำโพง ซับวูฟเฟอร์ จำนวน 2 ใบ ตั้งห่างกันที่ระยะ 12 เมตร แล้วดูที่ความถี่ 100 Hz จะเห็นได้ถึงการกระจายความดันเสียงที่ยุ่งเหยิง แม้แต่จุดที่น่าจะดีที่สุดอย่างตรงกลาง ยังเหลือพื้นที่ที่ดีเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

ต่อมา ลองลดระยะความห่างของ ซับวูฟเฟอร์ ทั้ง 2 ใบ ให้เหลือครึ่งหนึ่ง ของความยาวคลื่น 100 Hz ที่ระยะ 1.7 เมตร จะได้รับทิศทางเสียงที่ดีอยู่ตรงกลาง และหายไปจากทางด้านข้าง วิธีการนี้ทำให้เริ่มเห็นภาพ เสียงต่ำที่ถูกควบคุมทิศทางได้

Subwoofer Center

และเมื่อเติมตู้ลำโพง ซับวูฟเฟอร์ เข้าไปให้เต็มพื่นที่ 12 เมตร โดยวางให้แต่ละใบห่างกัน 1.7 เมตร จะได้รูปแบบการควบคุมเสียง ที่ดีมากบริเวณตรงกลาง ส่วนพลังงานที่ออกไปด้านข้าง มีจำนวนที่น้อยมาก

เมื่อดูในความถี่เสียงที่ต่ำลงไปหลาย ๆ ความถี่เสียง จะเห็นได้ถึงรูปแบบการควบคุมเสียงต่ำ ที่มีความสม่ำเสมอ โดยเฉพาะตรงกลาง คือด้านหน้า และด้านหลัง ซึ่งถ้าพลังงานที่ยิงไปด้านหน้า เป็นส่วนที่มีคนรอฟังอยู่ ผู้ฟังจะได้พลังงานที่ยอดเยี่ยม

แต่ก็กลายเป็นโจทย์ หรือปัญหาใหม่ ๆ แม้จะต้องการพลังงานที่ไปทางด้านหน้า ให้ถึงผู้ฟังจำนวนมาก แต่พลังงานก็มีมากที่ด้านหลังเช่นกัน ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่ต้องการ เนื่องจาก พลังงานก้อนใหญ่ กำลังที่จะพุ่งไปหากำแพงที่อยู่ด้านหลัง กลายเป็นการเพิ่มความก้องของพื้นที่ ก่อให้เกิดการสูญเสียความชัดเจนในการได้ยิน และเป็นสิ่งที่ตรงข้ามกับความพยายาม

ต่อมา ต้องหาวิธีเพื่อลดพลังงานเสียงที่ออกด้านหลัง ตู้ลำโพง ซับวูฟเฟอร์ ซึ่งมีหลายวิธีแตกต่างกันไป เช่น การวาง Sub Cardioid , Cardioid Sub Stack หรือตู้ลำโพงบางรุ่นก็เป็น Cardioid มาตั้งแต่ภายในตู้นั้น ๆ ซึ่งจะช่วยลดพลังงานที่ไปด้านหลังได้ดี

Subwoofer Array

มาถึงตอนนี้ หลายท่านสามารถเข้าใจการควบคุมแนวนอน และด้านหลังของตู้ลำโพงซับวูฟเฟอร์ได้แล้ว แต่ถ้าผู้ฟัง เกิดอยู่ในพื้นที่กว้างออกไป นอกเหนือจากมุมกระจายเสียงด้านหน้า จะต้องทำอย่างไร จึงจำเป็นต้องหาวิธีใหม่ ๆ เพื่อเพิ่มการกระจายเสียงในด้านหน้า

โดยวาง ซับวูฟเฟอร์ ในลักษณะที่โค้งมากขึ้น จะเห็นได้ว่ามีการแพร่กระจายเสียงที่กว้าง และยังคงมีประสิทธิภาพ โดยมีตัวแปลคือ ระยะห่างจาก Sub woofer แต่ละใบจากทางด้านข้าง และระยะห่าง Sub woofer จากหน้าไปถึงหลัง

โดยในตัวอย่าง ซับวูฟเฟอร์หน้าสุด ถึงหลังสุดจะอยู่ห่างที่ 2.1 เมตร ซึ่งระยะห่าง Sub woofer จากหน้าไปถึงหลัง จะเป็นตัวชี้ และบ่งบอกถึงมุมกระจายเสียง ที่ต้องการในครอบคลุมพื้นที่ ยิ่งต้องการมุมกระจายเสียงที่กว้าง ความโค้งของการวาง ตู้ลำโพง ซับวูฟเฟอร์ จะต้องมากตาม

ด้วยระยะจากลำโพงหน้า ไปถึงลำโพงหลัง ระยะทางสามารถคำนวนกลับเป็นเวลาได้ ทำให้สามารถวาง ซับวูฟเฟอร์ ให้ตรง เพื่อทดแทนการปรับตำแหน่งทางกายภาพ แล้วค่อยเพิ่มการหน่วงเวลา จากจุดศูนย์กลางไปทางด้านข้าง เปรียบเสมือนการวางตู้ที่โค้ง ช่วยให้ได้พื้นที่ครอบคลุมเสียงที่มากขึ้น

ข้อดี คือ ใช้พื้นที่ไม่มาก เมื่อเปรียบเทียบกับการวางโค้ง ติดตั้ง เซตอัพง่าย และสามารถปรับเปลี่ยนการตั้งค่าได้ในทันที ในกรณีต้องการมุมกระจายเสียง ที่แตกต่างจากเดิม เพื่อการครอบคลุมเสียง หรือลดการสะท้อนกับผนัง

ข้อเสีย คือ ต้องใช้ทรัพยากรณ์อุปกรณ์เพิ่มขึ้น เพื่อทำ Time Delay ให้ตู้ลำโพงแต่ละคู่

สรุป ซับวูฟเฟอร์ การวางและการควบคุมเสียงต่ำ

ทุกการออกแบบที่มีข้อดี ก็ย่อมมีเงื่อนไขเกิดขึ้นตามมา ทั้งการเลือกระยะห่างระหว่าง ตู้ลำโพงซับวูฟเฟอร์ที่เหมาะสม จากลำโพงซ้ายไปขวา จำนวนลำโพงที่ต้องใช้ เวลาในการหน่วง ข้อจำกัดในการดึง Time Delay ของลำโพงแต่ละใบ ทุกอย่างย่อมส่งผลต่อเสียง และเป็นสิ่งที่ต้องศึกษาเพิ่มเติม ซึ่งวิธีแนวคิดเป็นอย่างไร พบกันได้ที่ soundenthai ในบทความถัด ๆ ไปครับ