เสียงก้อง เกิดจากอะไร

ภายในห้อง เมื่อเปิดลำโพง ลำโพงจะส่งเสียงจากตัวลำโพง รวมกับเสียงที่เกิดจากห้อง แล้วเพิ่มความดันเสียงโดยรวมอย่างรวดเร็ว แต่เมื่อปิดลำโพง ระดับเสียงในห้องกลับค่อย ๆ ลดลง กลายเป็น เสียงก้อง จนเงียบไปในที่สุด สิ่งที่น่าตั้งข้อสังเกต คือ เสียงที่รวมเข้ากับเสียงจากลำโพง มาจากไหน ? และ หลังจากที่ลำโพงถูกปิดไปแล้ว ยังคงมีเสียงที่ก้องกังวานอยู่ ทำไมถึงเป็นเช่นนั้น ตัวแปรเหล่านี้ ล้วนมีผลสำคัญต่อคุณภาพเสียงในห้องนั้น ๆ

วงดุริยางค์ซิมโฟนีออร์เคสตรา ที่บันทึกเสียงในห้องไร้เสียงสะท้อน (Anechoic chamber) จะทำให้เสียงที่ได้ มีคุณภาพต่ำมาก สำหรับการฟังปกติ เพราะภายในห้อง มีเสียงสะท้อนที่น้อยกว่า การบันทึกเสียงกลางแจ้งเสียอีก จึงสังเกตได้ว่าดนตรีที่ไพเราะ จะต้องใช้เสียงก้องเพื่อให้ได้คุณภาพเสียงที่ยอมรับได้

ในทำนองเดียวกัน เสียงร้องเพลง และเสียงพูดก็ต้องการเสียงก้องของห้อง เพื่อให้ได้เสียงที่เป็นธรรมชาติ เพราะมนุษย์คุ้นเคยกับการได้ยินเสียงเหล่านั้นบ่อยครั้ง ในสภาพแวดล้อมที่มีเสียงก้องกังวานที่แตกต่างกัน

เสียงก้องถือว่าเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญ ในการกำหนดคุณภาพเสียงของสถานที่นั้น ๆ

การก่อตัวของเสียงภายในห้อง (Growth of Sound in a Room)

เมื่อมีเสียงเกิดขึ้นภายในห้อง เสียงจากแหล่งกำเนิด จะถูกบวกกับเสียงสะท้อนภายในห้อง จนอยู่ในค่าสถานะคงที่ โดยต้องใช้ระยะเวลา ในการเพิ่มความดันของเสียงภายในห้อง ในทางกลับกัน อัตราการการเพิ่ม ความดันของเสียงภายในห้องนี้ จะบอกถึงระดับพลังงานเสียงจากแหล่งกำเนิด และเสียงสะท้อนที่เกิดจากห้องด้วย เช่นกัน

จากรูป A ให้พิจารณาแหล่งกำเนิดเสียง S (Source) และผู้ฟัง L (Listening) เมื่อแหล่งกำเนิด S สร้างเสียง เสียงจะเดินทางออกจาก S ทุกทิศทาง ไปยังผู้ฟัง L ด้วยระยะทาง เวลา และความดันเสียงที่แตกต่างกัน โดยจะมีเสียงจากแหล่งกำเนิดบางส่วน วิ่งมายังผู้ฟังโดยตรง จะถูกเรียกว่า Direct และเสียงที่สะท้อนไปมา ก่อนมาถึงผู้ฟัง เรียกว่า Reverberation

จากรูป B กราฟแสดงเวลา และระดับความดันเสียง ที่เดินทางจากแหล่งกำเนิดเสียง มาจนถึงหูผู้ฟัง โดยเมื่อเสียงที่เป็น Direct ซึ่งมีระยะทางที่สั้นที่สุด มาถึงหูผู้ฟัง เวลาที่ได้จะเท่ากับ 0  ต่อมาความดันเสียงที่ผู้ฟัง  จะอยู่ที่ค่า Direct จนกว่าการสะท้อน R1 จะมาถึง แล้วความดันเสียงจะเพิ่มขึ้นไปที่ค่า D + R1 พร้อมกับระยะเวลาที่มากขึ้น

หลังจากนั้นไม่นาน R2 ก็มาถึง เกิด D + R1 + R2 ทำให้ความดันเสียงเพิ่มขึ้นไปอีก ซึ่งเวลาก็เพิ่มขึ้นอีกเช่นกัน วิเคราะห์ได้ว่า การมาของแต่ละองค์ประกอบ การสะท้อนที่ต่อเนื่องกัน จะทำให้ระดับเสียงเพิ่มขึ้นทีละขั้น โดยใช้เวลา

ความดันเสียงที่ผู้ฟัง จะเพิ่มขึ้น ตามองค์ประกอบของเสียงที่สะท้อน ไปจนถึงจุดที่ความดันเสียงคงที่ จากนั้น ความดันเสียงที่ผู้ฟัง จะไม่ได้หายไปในทันที เมื่อแหล่งกำเนิดหยุดเสียง เสียงสะท้อนบางส่วน ยังคงเดินทางผ่านมายังผู้ฟัง อีกเรื่อย ๆ ซึ่งเป็นเวลาเกิดความล่าช้าออกไป  และค่อย ๆ ลดพลังงานลงเรื่อย ๆ เกิดเป็นสัดส่วนความแตกต่าง ของระยะห่างระหว่าง Reverberation และ Direct

การที่เสียงสะท้อนเกิดระยะสั้น ๆ มักถูกมองว่าเป็นเสียงเดียวกับ Direct มีการเสริมกันของความดันเสียง ในทางกลับกันเสียงสะท้อนที่มีระยะทางที่ยาวมากจนเกินไป จนมาถึงหูผู้ฟังล่าช้า มักได้ยินเสียงเป็นเสียงก้องแทน

การสลายตัวของเสียงภายในห้อง (Decay of Sound in a Room)

หลังจากปิดแหล่งกำเนิดเสียง S แล้ว ห้องก็ยังเต็มไปด้วยเสียงชั่วขณะ สิ่งเหล่านั้นเกิดจากการสะท้อนเสียงภายในห้อง ยกตัวอย่างเช่น R1 เคลื่อนที่สะท้อนเพดาน ทำให้สูญเสียพลังงานที่เพดาน แล้วมุ่งหน้าไปทางผู้ฟัง L หลังจากผ่าน L เสียงจะกระทบกับผนังด้านหลัง แล้วสะท้อนกับ พื้น ฝ้า ผนัง พื้น อีกต่อไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะหมดพลังงาน โดยที่จะมีความดันเสียงที่เบาลงเรื่อย ๆ ซึ่งลักษณะแบบนี้ ยังเกิดขึ้นกับ R2, R3, R4, R… ด้วยเช่นกัน

จากรูป C เสียงจะค่อย ๆ สลายหายไป หลังจากแหล่งที่มาของเสียงหยุด โดนมีแนวตั้งเป็นความดันเสียง ส่วนแนวนอนหมายถึงเวลา จะเห็นได้ว่าหลัง R1 ยังมีเสียงสะท้อมที่ตามมา แต่ปริมาณแรงดันเสียงจะลดลงเรื่อย ๆ ซึ่งขนาดของห้องจะส่งผลถึงระยะเวลาในการสลายของเสียงสะท้อน

จากรูปแสดงถึงการก่อตัวของเสียง ที่เกิดจากการผสมระหว่าง Direct กับ Reverberation ในช่วงระยะเวลาแรก หลังจากนั้นความดันเสียงจะค่อย ๆ ลดลง จนหายไปในที่สุด โดยที่ทั้ง 2 ภาพเกิดในห้องเดียวกัน โดยที่ A แนวตั้งวัดในหน่วยเชิงเส้น และ B วันในหน่วยลอการิทึม (เดซิเบล)

สรุป เสียงก้อง เกิดจากอะไร

จากเนื้อหาข้างต้น แสดงถึงการ กำเนิด ก่อเกิด และสลายตัวของเสียงภายในห้องนั้น ซึ่งแปรผันตาม ความดันเสียง ระยะทาง ระยะเวลา ของภายในห้องแต่ละห้อง จะมีสัดส่วนที่แตกต่างกันออกไป ดังนั้นแล้ว รูปแบบความแตกต่างนี้ จึงใช้เป็นพื้นฐาน สำหรับการใช้โปรแกรม อุปกรณ์ต่าง ๆ ในการวัดค่าความก้องกังวาน ของห้อง หรือสถานที่นั้น ๆ

อ่านบทความแนะนำถัดไป Reverberation Time คืออะไร