Reverberation Time คืออะไร

Reverberation Time (RT) คือ อัตราการใช้เวลาในการสลายตัวของเสียง ลดลง -60 dB ภายในห้อง จากระดับเสียงเดิม การวัดนี้เรียกว่า RT60 สมการนี้ถูกคิดค้นขึ้นครั้งแรกในปี 1890 โดย Wallace Clement Sabine ศาสตราจารย์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Harvard

การวัด Reverberation Time

รูป A แสดงถึงวิธีการวัด Reverberation Time โดยเสียงที่ใช้ จะต้องมีความดันเสียงมากกว่าเสียงรบกวน 70 dB เนื่องจาก RT60 จะวัดเวลาที่เสียงลดลง 60 dB และเสียงที่วัดนั้น จะต้องมีความดังมากกว่าเสียงรบกวน อย่างน้อย 10 dB

ตัวอย่างเช่น ถ้ามีเสียงรบกวนอยู่ที่ 30 dB (รูป A) เสียงที่ใช้วัดจะต้องดัง 100 dB ข้อมูลที่ได้จึงจะน่าเชื่อถือ

อย่างไรก็ตาม หากระดับเสียงรบกวนมากถึง 60 dB (รูป B) ระดับเสียงที่ 100 dB จะไม่สามารถใช้ได้ ระดับที่ใช้จะต้องดังถึง 130 dB ซึ่งยากที่จะทำได้จริง

T20 = 3 x decay time

T30 = 2 x decay time

เกิดเป็นค่า T20 และ T30 ขึ้นมา โดยใช้การคาดการณ์ จากการลดของเสียง ที่ 20 dB และ 30 dB แทนที่จะใช้ 60 dB  โดยรูปตัวอย่างเป็นการวัด T20 แล้วนำค่าที่ได้ X 3 ผลลัพธ์ได้เป็นค่าคาดการณ์ของ RT(60) ซึ่งสามารถใช้งานได้ เนื่องจากหูของมนุษย์จะไวต่อการสลายตัวที่ 20 หรือ 30 เดซิเบลแรกมากที่สุด

สมการซาบีน (Sabine Equation)

สมการความก้องของ Sabine ถูกตีพิมพ์ในปี 1900 ซึ่งได้สังเกตุว่า เวลาของเสียงก้อง จะขึ้นอยู่กับปริมาตรของห้อง และการดูดซับ ยิ่งดูดซับมากเสียงก้องจะยิ่งสั้นลง และปริมาตรห้องยิ่งมากเท่าใด ความก้องก็จะยิ่งมากขึ้นตามไปด้วย

Sabine คิดค้นสมการ สำหรับการคำนวน ความก้องกังวานภายในห้อง ได้สมการเมื่อใช้หน่วยเป็นฟุต คือ

RT₆₀ = 0.049V / A

โดยที่

RT₆₀ = ค่าเวลาความก้อง มีหน่วยเป็นเวลา, sec
V = Volume ปริมาตร ห้อง, ft³ หรือ ลูกบาศฟุต
A = ค่าการดูดซับเสียง

Sabine คิดค้นสมการ สำหรับการคำนวน ความก้องกังวานภายในห้อง ได้สมการเมื่อใช้หน่วยเป็นเมตร คือ

RT₆₀ = 0.161V / A

โดยที่

RT₆₀ = ค่าเวลาความก้อง มีหน่วยเป็นเวลา, sec
V = Volume ปริมาตร ห้อง, m³ หรือ ลูกบาศเมตร
A = ค่าการดูดซับเสียง

ตารางค่า ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับเสียง ของวัสดุก่อสร้างและของตกแต่งทั่วไป

ค่าการซับเสียง สามารถพบได้ตามวัสดุก่อสร้าง และของตกแต่งทั่วไป ซึ่งภายในห้องแต่ละห้อง มีวัสดุที่ต่างกันออกไป ยกตัวอย่างเช่น กระจก, ยิบซั่ม, ไม้, คอนกรีต เป็นต้น จึงจำเป็นต้อง แยกตารางเมตร หรือตารางฟุต ของวัสดุแต่ละประเภทออกจากกัน เสร็จแล้วคูณด้วยค่าสัมประสิทธิ์ การดูดซับเสียงตามลำดับ α_i และรวมผลลัพธ์ทั้งหมดเข้าด้วยกัน

จะได้

A = ΣS_iα_i

โดยที่

S คือ Surface พื้นที่ ของพื้นผิว
α คือ ค่าการดูดซับเสียง
i คือ จำนวนประเภทของวัสดุในแต่ละส่วน เช่น วัสดุมี 3 ชนิด จะได้ ΣS_iα_i = S₁α₁ + S₂α₂ + S₃α₃

ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับความถี่ ของวัสดุแต่ละชนิด มีความแตกต่างกัน ด้วยเหตุนี้จึงจำเป็นต้องคำนวณการดูดซับ ที่แต่ละความถี่แยกออกจากกัน ความถี่อ้างอิงทั่วไปสำหรับเวลาก้อง คือ 125 Hz ,500 Hz และ 2 kHz

ยกตัวอย่าง ห้องสี่เหลี่ยมผืนผ้ากว้าง 8 เมตร ลึก 16 เมตร สูง 5เมตร โดยที่พื้นผิวมีวัสดุที่แตกต่างกัน ดังนี้

ผนังทำจาก Brick unglazed โดยมีหน้าต่างกระจก ( Ordinary window glass ) ขนาด 1.2 x 1.1 เมตร จำนวน 6 บาน

พื้น เพดาน ทำจากคอนกรีต (Concrete)

จงหาค่า RT60 ที่ 500 Hz ของห้องนี้

หาปริมาตรห้อง

V =  กว้าง x ยาว x สูง

จะได้

8 x 16 x 5 = 640

ดังนั้น ห้องนี้มีปริมาตร 640 ลูกบาศก์เมตร

S = พื้นที่พื้นผิวของห้องมีทั้งหมด 6 ด้าน

จะได้

พื้น 8 x 16 = 128 ตารางเมตร

เพดาน 8 x 16 = 128 ตารางเมตร

ผนังด้านหน้า 5 x 8 = 40 ตารางเมตร

ผนังด้านหลัง 5 x 8 = 40 ตารางเมตร

ผนังด้านซ้าย 5 x 16 = 80 ตารางเมตร

ผนังด้านขวา  5 x 16 = 80 ตารางเมตร

รวมพื้นที่ทั้งหมด 496 ตารางเมตร โดยแบ่งเป็น

ส่วนพื้นที่ เพดาน ทำจากคอนกรีต (Concrete) จะมีพื้นที่ เท่ากับ

128 + 128 = 256 ตารางเมตร

ส่วนผนังจะมีพื้นที่ เท่ากับ

40 + 40 + 80 +80 = 240 ตารางเมตร

โดยผนังจะแบ่งเป็นหน้าต่างกระจก จำนวน 7.92 ตารางเมตร ที่เหลือเป็นส่วน Brick unglazed จำนวน 232.08 ตารางเมตร

จากตาราง ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับเสียง ของวัสดุก่อสร้าง และของตกแต่งทั่วไป จะได้ค่าการดูดซับเสียงของวัสดุที่ 500 Hz ต่อไปนี้

ค่าการดูดซับเสียง Brick unglazed จะเท่ากับ 0.03
ค่าการดูดซับเสียง หน้าต่างกระจก ( Ordinary window glass ) จะเท่ากับ 0.18
ค่าการดูดซับเสียง คอนกรีต (Concrete) จะเท่ากับ 0.015

จาก

A = ΣSiαi

มีวัสดุ 3 ประเภท คือ Brick unglazed, หน้าต่างกระจก ( Ordinary window glass ) และ คอนกรีต (Concrete) นำพื้นที่คูณด้วย ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับความถี่ของวัสดุแต่ละชนิด

  ΣS_iα_i = S1α1 + S2α2 + S3α3

แทนสมการ

ΣSiαi = (256 x 0.015) + (232.08 x 0.03) + (7.92 x 0.18)

12.23 = 3.84 + 6.96 + 1.43

ต่อไปสามารถแทนสมการหา RT60 = 0.161V / A

เมื่อ V =  640 ลูกบาศก์เมตร และ  A=  12.23

แทนสมการ

RT₆₀ = 0.161V / A

RT₆₀ = 0.161(640) / 12.23

ดังนั้น ค่า Rt60 ของห้องนี้จะอยู่ที่ 8.43S หรือ 8.43วินาที ที่ความถี่ 500 Hz

ตารางค่า RT60 ที่เหมาะสมในพื้นที่ต่าง ๆ

ในห้องที่มีปริมาตร 640 ลูกบาศก์เมตร ค่า RT60 ที่เหมาะสมจะอยู่ที่ 0.5 – 1.1 s ของแต่ละความถี่ แต่จากการคำนวน RT60  ของห้องนี้ ที่ความถี่เสียง 500 Hz จะอยู่ที่ 8.43S หรือ 8.43 วินาที ซึ่งเรียกได้ว่า เกินค่ามาตราฐานเป็นอย่างมาก วิธีแก้ปัญหาคือ ต้องแทนพื้นที่บางส่วนด้วยแผ่นกันเสียงสะท้อน อย่าง Rockwool, Fiberglass เป็นต้น แล้วคำนวณใหม่ตามตัวอย่างด้านบน

ตารางค่า การดูดซับที่นั่ง และผู้ชม

แต่อย่าลืมว่า ในส่วนของพื้นที่ เมื่อนำไปใช้จริง จะมีส่วนของที่นั่งอีกด้วย ซึ่งสามารถนำเอาวัสดุเหล่านี้ แทนพื้นที่ในแต่ละส่วน ในการคำนวน และลดอัตราความคลาดเคลื่อนของเวลาให้น้อยลงนั่นเอง

การดูดซับเสียงในอากาศ(Air Absorption)

ในห้องขนาดใหญ่ที่เสียงเดินทางผ่านอากาศ อากาศจะสามารถดูดซับเสียงได้ ช่วยลดเวลาที่เสียงก้องกังวาล และจะเกิดกับความถี่เสียงสูงเท่านั้น คือมากกว่า 2 kHz เรื่องการการดูดซับเสียงในอากาศ ไม่ใช่ปัจจัยสำคัญในห้องขนาดเล็ก และสามารถลืมมันไปได้เลย

ต่อมาพิจารณาระยะ 4mV จะถูกเพิ่มเข้าไปในตัวหารของสมการเวลาก้องกังวาน โดยที่ m คือสัมประสิทธิ์การลดทอนอากาศในหน่วยของ sabins ต่อฟุต (หรือ sabins ต่อเมตร) และ V คือปริมาตรห้องในหน่วยลูกบาศก์ฟุต (หรือลูกบาศก์เมตร)

ตัวอย่างเช่น สมการ sabins เมื่อใช้หน่วยเป็นฟุต

RT₆₀ = 0.049V / A + 4mv

และ สมการ sabins เมื่อใช้หน่วยเป็นเมตร

RT₆₀ = 0.161V / A + 4mV

โดยที่

RT₆₀ = ค่าเวลาความก้อง มีหน่วยเป็นเวลา, sec

V = ปริมาตรของห้อง

A = การดูดซับของพื้นผิวห้อง

m = คือสัมประสิทธิ์การลดทอนอากาศในหน่วย sabin

ค่าบางอย่างของ m ในซาบินต่อฟุตคือ: 0.003 ที่ 2 kHz, 0.008 ที่ 4 kHz และ 0.025 ที่ 8 kHz และหน่วยซาบินต่อเมตร 0.009 ,0.025 และ 0.080 ตามลำดับ

ซึ่งค่าของ m จะขึ้นอยู่กับความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศ ซึ่งการดูดซับอากาศจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีความชื้นที่ต่ำ

สรุป Reverberation Time คืออะไร

ห้องที่ดี คือ ห้องที่มีความก้อง กังวาลที่เหมาะสม เพื่อช่วยให้เสียงสมจริง สังเกตได้ว่าดนตรีที่ไพเราะ จะต้องใช้เสียงก้อง เพื่อให้ได้คุณภาพเสียงที่ยอมรับได้ หรือแม้แต่เสียงพูดก็เช่นกัน เพราะมนุษย์คุ้นเคยกับการได้ยินเสียงก้องเหล่านั้น หลักในการออกแบบห้องที่สำคัญที่สุด คือ การรักษา Balance ของความถี่ และเสียงก้อง (RT60) ให้พอดีในแต่ละความถี่ให้ได้

บทความแนะนำให้อ่านถัดไป การวัดและเก็บข้อมูล Reverberation Time