การติดตั้งอุปกรณ์ปรับอะคูสติก – ตอนที่ ๒ : room modes ต้นตอปัญหาในห้องฟังกับแนวคิดในการแก้ปัญหาในห้องฟัง

ห้องฟังที่ได้มาตรฐานก็คือห้องฟังที่ไม่ก่อให้เกิดปัญหา room modes หรือลักษณะที่กลุ่มของความถี่บางย่านโด่งขึ้นมามากๆ หรือกลุ่มของความถี่บางกลุ่มมีลักษณะจมหายลงไปเป็นหลุม คือเบากว่าความถี่ในย่านอื่นมากๆ ห้องฟังที่สมบูรณ์แบบในอุดมคติคือห้องฟังที่มีความถี่ตลอดย่านที่หูมนุษย์ได้ยิน (ประมาณ 20Hz – 20kHz) มีลักษณะที่ ดังพอๆ กัน ซึ่งหาได้ยากมาก ถ้าไม่ใช่ห้องที่มีสัดส่วนดี และมีการปรับแต่งสภาพอะคูสติกภายในห้องอย่างเหมาะสมจริงๆ

room modes คือกลุ่มของคลื่นสั่นค้าง (resonances) ที่เกิดขึ้นภายในห้อง ส่วน เรโซแนนซ์เกิดขึ้นจากการที่คลื่นเสียงที่มีความถี่เดียวกันที่เกิดจากลำโพงแต่วิ่งไปสะท้อนผนังห้องคนละด้านแล้วสะท้อนกลับจากผนังแต่ละด้านกลับออกมาในห้อง เมื่อคลื่นเหล่านั้นมาเจอกันตรงจุดใดจุดหนึ่งของห้องในลักษณะที่เฟสของคลื่นเสียงทั้งสองที่มาเจอกันนั้นเป็นเฟสบวกเหมือนกันพอดี ผลจึงทำให้เกิดการบวกประสานกันของความถี่นั้น ทำให้ความถี่นั้นมีความดังมากขึ้น ส่วนจุดใดในห้องที่คลื่นเสียงที่มีความถี่เดียวกันสะท้อนจากผนังคนละฝั่งแล้วเคลื่อนไปเจอกันในลักษณะที่เฟสของคลื่นเสียงทั้งสองนั้นอยู่ตรงข้ามกัน คือคลื่นเสียงที่สะท้อนมาจากทิศหนึ่งเฟสเป็น + ในขณะที่คลื่นเสียงที่สะท้อนมาจากผนังอีกด้านมีเฟสเป็น แบบนี้คลื่นเสียงที่ความถี่นั้นจะหักล้างกัน ทำให้ความดังของความถี่นั้นลดต่ำลง คือเบาลงไปกว่าปกติ

เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้น ภาพข้างบนนี้พยายามอธิบายให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นและลดลงของความดังจากความถี่เดียวกันที่สะท้อนมาจากผนังคนละด้านแล้วย้อนกลับมาในห้องด้วยระยะเวลาที่ต่างกัน ทำให้คลื่นเสียงที่เป็นความถี่เดียวกันมาเจอกันในสองลักษณะ คือ in-phase (เฟสบวกเจอกับเฟสบวก, หรือเฟสลบเจอกับเฟสลบ) กับ out-of-phase (เฟสบวกเจอกับเฟสลบ, เฟสลบเจอกับเฟสบวก)

กรณีที่คลื่นเสียงมาเจอกันในห้องด้วยลักษณะ in-phase (อันล่าง) คลื่นเสียงทั้งสองจะเกิดการรวมตัวกัน ทำให้เกิดทั้งยอดเขาที่กระโชกดังขึ้นมามาก (ลูกศรสีขาว) และหลุมที่เบาวูบลง (ลูกศรสีดำ) ในภาพตัวอย่างนี้แสดงลักษณะของสัญญาณอินเฟสแบบ 100% ซึ่งเป็นระดับสูงสุดของการรวมกันและหักล้างกัน ในขณะเดียวกัน ในสภาพความเป็นจริงในบางจุดภายในห้องก็จะเกิดการรวมตัวกันและหักล้างกันในระดับที่ต่ำกว่ากระจายอยู่ทั่วไปในห้อง

ส่วนอันบนนั้นเป็นภาพแสดงให้เห็นถึงลักษณะที่คลื่นเสียงความถี่เดียวกันที่สะท้อนกลับมาในห้องแล้วมาเจอกันในลักษณะที่เรียกว่า out-of-phase ร้อยเปอร์เซ็นต์ ตรงจุดลูกศรสีขาวคือจุดที่ความถี่ที่มีความดังสูงสุด (คลื่นสีฟ้า) มาเจอกับคลื่นความถี่เดียวกันตรงตำแหน่งที่เบาที่สุดที่สะท้อนกลับมาอีกทาง (คลื่นสีดำ) สิ่งที่เกิดขึ้นตรงตำแแหน่งนั้นคือความถี่นั้นถูก หักล้างกันจนหมด ทำให้ตำแหน่งนั้นในห้องไม่มีเสียงของความถี่นั้นอยู่เลย (null)

จริงๆ แล้ว ลักษณะของ room modes ที่เกิดขึ้นจากผลรวมของเรโซแนนซ์มีแพลทเทิ้นที่สลับซับซ้อนกว่าภาพข้างบน เนื่องจากห้องฟังมีผนังมากถึง 6 ด้าน คือซ้ายขวาหน้าหลังบนล่าง คลื่นเสียงความถี่เดียวกันที่พุ่งออกมาจากลำโพงไปกระทบกับผนังแต่ละด้านทั้งหกด้านที่มีระยะห่างจากลำโพงไม่เท่ากัน ส่งผลให้ความถี่นั้นสะท้อนกลับมาในห้องด้วยระยะทางที่ต่างกัน จากมุมที่ต่างกัน มาจากรอบด้าน ลักษณะของ room modes ที่แท้จริง จะเหมือนพื้นดินที่มีโหนกนูนตะปุ่มตะป่ำสลับกับหลุมที่ลึกบ้างตื้นบ้าง จากสองรูปล่าง จะเห็นจุดที่เป็นโหนกที่ดัง (สีแดง = ลูกศรขาว) กับหลุมที่เบา (สีน้ำเงิน = ลูกศรดำ)

ไม่ว่าในห้องฟังเพลง 2 แชนเนล หรือห้องโฮมเธียเตอร์ที่ใช้ระบบเสียงมัลติแชนเนลต่างก็หนีปัญหา room modes ไปไม่พ้น รูปข้างบนนี้จำลองลักษณะแพลทเทิ้นของ room modes ที่เกิดขึ้นในห้องโฮมเธียเตอร์ที่ใช้ลำโพงจำนวนมากกว่าสองแชนเนล ซึ่งวิธีแก้ปัญหาของระบบเสียงเซอร์ราวนด์จะอาศัยซอฟท์แวร์ที่เรียกว่า room calibration ในการตรวจวัดหารูปแบบของ room modes ภายในห้องเพื่อนำไปใช้ในการปรับตั้ง level และ phase ของความถี่ที่จะปล่อยออกไปจากลำโพงเพื่อไปหักล้างความถี่ส่วนที่โด่งขึ้นมาให้เบาลงไป และถมส่วนที่เป็นหลุมให้ขยับเพิ่มความดังขึ้นมาจนได้ระดับความดังของทุกความถี่ที่ใกล้เคียงกันที่สุด

แนวคิดในการแก้ปัญหา room modes สำหรับห้องฟังเพลง 2 แชนเนล

สำหรับห้องฟังเพลงที่ใช้ระบบเสียง stereo 2 ch ซึ่งใช้ลำโพงสองตัวในการกระจายคลื่นเสียงออกมาในห้อง แน่นอนว่าย่อมมีปัญหา room modes เช่นกัน และไม่มีซอฟท์แวร์พิเศษในการปรับแก้ปัญหาซะด้วย

การแก้ปัญหา room modes สำหรับระบบเสียงสเตริโอจึงต้องอาศัยวิธีทางด้าน acoustic เข้ามาช่วย เริ่มด้วยแนวคิดที่ว่า ทำอย่างไร room modes ที่เกิดภายในห้องมี ยอดภูเขากับ หลุมลึกเกิดขึ้นน้อยที่สุด ซึ่งในความเป็นจริงนั้น แทบจะเป็นไปไม่ได้ที่จะทำให้ room modes ภายในห้องมีลักษณะ flat (หรือ null) ในทุกความถี่ หรือเรียบเสมอเท่ากันทั้งหมด ที่ดีที่สุดก็คือ ทำให้ส่วนที่โด่งขึ้นมาเป็นเนินเขามีความสูงไม่มาก เช่นเดียวกับส่วนที่จมเป็นหลุมลงไปก็ต้องไม่ลึกมาก

สำหรับห้องสี่เหลี่ยมที่มีผนังเรียบทุกด้าน ไม่ว่าผนังจะทำด้วยปูนหรือวัสดุเนื้อแข็งอื่นใดก็ตาม ยิ่งทำให้ยากมากขึ้นไปอีกหลายเท่า ในการที่จะสามารถกดส่วนที่โด่งกับหนุนดันส่วนที่เป็นหลุมของ room modes ให้ขึ้นมาเสมอกันได้ทั้งห้อง เพราะห้องที่มีผนังเรียบแข็งแบบนั้นจะทำให้เกิดอาการ boom ของบางความถี่ โดยเฉพาะในย่าน 20Hz – 200Hz ขึ้น ซึ่งดังกว่าความถี่ย่านอื่นๆ เยอะมาก และส่งผลทำให้เสียงเพลงในย่านกลางต่ำลงไปถึงทุ้มทั้งหมดมีลักษณะที่ขุ่นมัว และสูญเสียรายละเอียดไป

เมื่อไม่สามารถทำให้ทุกจุดภายในห้องมี room modes ที่ราบเรียบเสมอกันได้ แนวคิดเบื้องต้นก็คือ หันมาให้ความสำคัญกับ ตำแหน่งนั่งฟังมากกว่าตำแหน่งอื่น ต้องทำให้บริเวณรอบๆ ตำแหน่งนั่งฟังมีสภาพของ frequency response ที่ราบเรียบมากที่สุดนั่นเอง

สัดส่วนของห้องฟังที่ก่อปัญหา room modes น้อยที่สุด

พื้นฐานแรกสุดอยู่ที่ ขนาดและ สัดส่วนของห้องฟังเพราะห้องขนาดใหญ่จะทำให้เกิด เนินสูงและ หลุมลึก” ของความถี่จำนวนมากกว่าห้องขนาดเล็ก และยิ่งถ้าเป็นห้องใหญ่ที่มีสัดส่วนไม่ดี จะยิ่งมีโอกาสเกิดเนินสูงและหลุมลึกในย่านความถี่ที่ยากต่อการแก้ไขมากกว่าห้องที่มีสัดส่วน กว้าง x ยาว (ลึก) x สูง ที่ดี

สัดส่วนห้องที่ดีคือ ..

* ดูเพิ่มเติมที่ : เทคนิคการเซ็ตอัพลำโพงสำหรับระบบเสียง stereo 2 ch ตอนที่ ๒

สูตรง่ายๆ ในการคำนวนสัดส่วน กว้าง x ยาว สำหรับห้องฟังที่มีปัญหา room modes น้อยที่สุด ก็คือ ความยาว (ลึก) ของห้อง = ความกว้าง x 1.5 ส่วนความสูงก็อยู่ที่ 2.5 – 2.8 ไม่เกินนี้

ส่วนผนังห้องแต่ละด้านควรจะมีลักษณะของพื้นผิวที่เหมือนกัน ไม่ว่าจะเป็นห้องเปล่าๆ ที่มีผนังปูนทั้งสี่ด้าน หรือห้องที่มีผนังไม้ จะง่ายต่อการปรับแก้ปัญหารูมโหมดมากกว่าผนังห้องที่มีลักษณะพื้นผิวที่มีสัมประสิทธิ์ในการซับ/สะท้อนเสียงที่ต่างกัน โดยเฉพาะกรณีที่เป็นผนังด้านที่อยู่ตรงข้ามกัน อย่างเช่น ห้องที่มีผนังด้านซ้ายเป็นปูนในขณะที่ด้านขวาเป็นกระจก แบบนี้จะแก้ไขยากกว่าผนังที่เหมือนกันทั้งสองด้าน

การปรับสภาพอะคูสติกภายในห้องต่างๆ

นี่คือวิธีแก้ปัญหา room modes ที่ได้รับการยอมรับในทุกวงการที่เกิี่ยวข้องกับเสียงมานานมากแล้ว ไม่ว่าจะเป็นวงการโปรฯ ในสตูดิโอ, ในห้องบันทึกเสียง หรือแม้แต่ห้องประชุมและสถานที่ต่างๆ ที่ต้องมีการใช้เสียงในการสื่อสาร อย่างสนามบิน หรือแม้แต่ในร้านอาหาร อย่างเช่น ร้านฟูจิจะใช้แผง acoustic board ติดขึ้นไปบนฝ้าเพดานเพื่อเก็บเสียงในย่านกลางไม่ให้ก้องสะท้อนลงมา ทำให้ลูกค้าที่เข้าไปรับประทานอาหารในร้านสามารถพูดคุยกันได้ชัดเจน ช่วยทำให้บรรยากาศภายในร้านมีความสงบเงียบ ไม่อื้ออึงด้วย ซึ่งวิธีการปรับสภาพอะคูสติกจะต้องเริ่มต้นตั้งแต่พื้นผิวของห้องก่อน

ถ้าสังเกต ผนังห้องในห้องส่งของสถานีวิทยุหลายๆ แห่งจะถูกปิดด้วยแผ่นอะคูสติกบอร์ดสีขาวๆ ที่มีรูเล็กๆ กระจายอยู่ทั่วแผ่น ทับลงบนผนังปูนของห้องเดิมจนทั่ว ซึ่งคุณสมบัติของแผ่นอะคูสติกบอร์ดที่ว่านี้จะช่วยดูดซับพลังงานความถี่ในย่านกลางต่ำขึ้นไปจนถึงกลางสูงมากเป็นพิเศษ ช่วยลดปัญหาเสียงพูดของผู้จัดรายการ ไม่ให้มีอาการก้องสะท้อนมากเกินไป ในยุคสมัยก่อน ในห้องส่งบางแห่งได้ใช้แผ่นฟองน้ำที่มีลักษณะเหมือนรังใส่ไข่ติดลงบนผนัง ซึ่งแผ่นฟองน้ำจะมีคุณสมบัติที่ดูดกลืนพลังงานความถี่เสียงในย่านกลางและแหลมเยอะเกินไป ทำให้ผู้ประกาศต้องออกแรงพูดมากกว่าปกติ และเสียงที่ออกมาก็มีลักษณะเคร่งเครียดไม่น่าฟัง หลังๆ จึงได้เปลี่ยนมาใช้แผ่นอะคูสติกบอร์ดกันเป็นส่วนใหญ่

ในห้องบันทึกเสียงของสตูดิโอหลายๆ แห่งใช้วิธีปรับแก้ปัญหา room modes ด้วยการคำนวนสัดส่วนและรูปทรงของห้องบันทึกเสียงที่ส่งผลกับ room modes น้อยที่สุด หลังจากนั้นก็อาศัยการติดตั้งอุปกรณ์ปรับอะคูสติกเข้าไปเสริมในตำแหน่งต่างๆ เพื่อเกลี่ยส่วนที่เป็นเนินสูงของ room modes ให้น้อยลงไปอีก ซึ่งห้องฟังที่ใช้ระบบเสียง stereo 2 ch ก็ใช้แนวคิดและหลักการคล้ายกับห้องบันทึกเสียงในสตูดิโอนั่นเอง

การปรับสภาพอะคูสติกภายในห้องฟังเพลง 2 แชนเนล

เพื่อให้กระชับในการนำเสนอ ผมจะขอยกตัวอย่างเป็นห้องฟังที่มีสัดส่วน 4 x 6 x 2.5 ลบ. . มาอธิบายลักษณะการติดตั้งอุปกรณ์ปรับอะคูสติกในบทความตอนนี้

ก่อนจะไปถึงการติดตั้งอุปกรณ์ปรับสภาพอะคูสติก ผมขอเริ่มต้นด้วยลักษณะการจัดวางลำโพงซะก่อน เพราะความเป็นจริงแล้ว ตำแหน่งการติดตั้งอุปกรณ์ปรับสภาพอะคูสติกแต่ละชิ้นจะอ้างอิงกับ มุมกระจายเสียงของลำโพงนั่นเอง

จากภาพแผนผังการจัดวางตำแหน่งลำโพงและกำหนดตำแหน่งนั่งฟังด้านบนนี้ เป็นตำแหน่งการฟังแบบ nearfield ที่จัดวางลำโพงตามสูตรที่ผมเคยนำเสนอไปแล้วในบทความเรื่อง เทคนิคการเซ็ตอัพลำโพงสำหรับระบบเสียง stereo 2 ch ตอนที่ ๕ ซึ่งหากสังเกตตามภาพแผนผังด้านบนนี้ คุณจะเห็นว่า ทั้งตำแหน่งวางลำโพงและตำแหน่งนั่งฟังตามสูตรนี้เป็นตำแหน่งที่ทั้งลำโพงและผู้ฟังอยู่ห่างจากผนังห้องทุกด้านมากที่สุด สิ่งนี้มีความหมายอย่างไร.? จริงแล้ว มีความหมายมาก เมื่อทั้งลำโพงและผู้ฟังอยู่ในตำแหน่งที่ ห่างจากผนังทุกด้านในห้องมากที่สุด ก็หมายความว่า เสียงจากลำโพงที่ไปสะท้อนกับผนังห้องแต่ละด้านต้องใช้เวลาเดินทางกลับมาถึงตำแหน่งนั่งฟังมาก มีผลให้คลื่นเสียงที่สะท้อนกลับมาจากผนังเหลือพลังงานมาถึงจุดนั่งฟังน้อยลงไปมาก นั่นคือ ผลเสียจากเสียงสะท้อนที่จะเข้ามารบกวนเสียงหลัก (direct sound) จากลำโพงจึงเกิดขึ้นน้อย การแก้ไขก็ง่ายขึ้นมาก

sponsor

ตอนหน้าจะเริ่มต้นด้วยการแนะนำอุปกรณ์ปรับแต่งสภาพอะคูสติกรูปแบบต่างๆ ที่นิยมใช้ในห้องฟังเพลง ก่อนจะไปถึงตำแหน่งการติดตั้งอุปกรณ์แต่ละชิ้นลงไปบนผนังแต่ละด้าน.. โปรดติดตาม! /

********************

ย้อนกลับไปอ่าน : การติดตั้งอุปกรณ์ปรับอะคูสติก ตอนที่ ๑
อ่านต่อ : การติดตั้งอุปกรณ์ปรับอะคูสติก ตอนที่ ๓
อ่านต่อ : การติดตั้งอุปกรณ์ปรับอะคูสติก ตอนที่ ๔

mm

About ธานี โหมดสง่า

View all posts by ธานี โหมดสง่า