พูดถึง Room Mode มาหลายฉบับละ วันนี้ขอพูดถึง Acoustic distortionอีกแบบหนึ่งที่ชื่อว่า Speaker-Boundary Interference Response หรือจะเรียกสั้นๆว่า SBIR ก็ได้ เจ้าตัวSBIR มันเกิดขึ้นจากการที่คลื่นเสียงที่สะท้อนจากผนัง(indirect sound) โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสะท้อนครั้งแรก(1st reflection) ไม่ว่าจะจากพื้น เพดาน ผนังด้านต่างๆ แล้วกลับมารวมกับคลื่นเสียงตรงๆจากลำโพง(direct sound) ในที่นี้จะเน้นที่สะท้อนจากผนังด้านหลังเพราะมักเจอว่าเป็นปัญหาบ่อยๆ และเห็นภาพได้ชัดเจน
จุดที่มันจะเป็นปัญหาก็คือเมื่อสะท้อนจากผนังด้านหลังลำโพงกลับมาแล้ว phase ของคลื่นเสียงมันอยู่ตรงข้ามกันพอดี(Out of Phase) หรืออยู่ที่ 180องศา จึงเกิด phase cancellation ขึ้น ผลที่ตามมาก็คือ dipsหรือnotch ที่บางทีอาจรุนแรงถึง 6-25dB ขึ้นอยู่กับ Amplitude กับ phase ของdirect sound กับ indirect soundนั้นๆ นอกจากนี้ยังพบว่าSBIR ส่วนมากจะอยู่บริเวณความถี่ต่ำ จนถึง midrange ซึ่งจะต่างจาก Standing Wave ที่มักจะเป็นปัญหาอยู่ในช่วงความถี่ต่ำเท่านั้น
จากกราฟFFT Analysis ให้สังเกตุที่ประมาณ 125Hz ตัวSBIR กราฟมันก็จะออกมาลักษณะประมาณนี้คืออาจจะมีpeak แล้วตามด้วย dip หรือ มีdip ก่อนแล้วตามด้วย peakเชื่อมต่อกัน และบางทีnotch ก็จะลึกมากกว่านี้มาก
พิมพ์มาถึงตรงนี้แฟนผมเห็นผมพิมพ์ซักพักแกเลยมาดูอยู่ข้างหลังและบอกเสียงแข็งๆ(เสียงปกติ) ว่ามีแต่กราฟใครจะอยากอ่าน เป็นนิตยสารนะเขาต้องการความบันเทิง ดังนั้นด้วยความที่ผมเชื่อฟังภรรยา ผมเลยบอกว่ากราฟพอละก็ได้ ขอไปต่อที่สูตร Physics ละกันนะ(เผื่อสนุกกว่ากราฟ อิ อิ)
ว่าแล้วมาที่สูตรหากินประจำเลย
ความถี่(frequency) = ความเร็วเสียง/ความยาวคลื่น(λ)
น่าจะเป็นสูตรที่ลูกสาวผมอยู่ชั้นประถมคงได้เรียนเร็วๆนี้ เพราะเดี่ยวนี้เห็นเด็กมัธยมเอาหนังสือเด็กมหาลัยมาเรียน ส่วนเด็กประถมก็เรียนเนื้อหาของเด็กมัธยมกันหมดแล้ว เด็กประเทศไทยเรานี่ก็เก่งกันจริงๆ เรียนล้ำหน้ากว่าหลักสูตรจริงๆไปมาก เรียนพิเศษก็มาก อาทิตย์หนึ่งเรียนพิเศษกันทุกวัน (แต่สงสัยหน่อยว่าทำไปประเทศเราพัฒนาไม่เท่าประเทศพัฒนาแล้ว ที่เด็กของเขาเวลาเรียนน้อยกว่าบ้านเรามาก…..เอ้อแปลกจริงหนอ)
กลับมาที่สูตรเราต่อ คราวนี้เราลองแทนค่าลงไปเมื่อเราคิดหน่วยเป็นเมตร ก็จะได้เป็น
f = 172 / x
โดยมี x คือระยะทาง (reflected – direct) และเราต้องการความยาวคลื่นแค่ครึ่งเดียวเพราะเป็นระยะที่ phase มันอยู่ตรงข้ามกัน คราวนี้ลองดูตัวอย่างเช่นถ้าเราคิดที่ความถี่ 80 Hz เราก็จะพบว่า มันจะเป็นปัญหาSBIR เมื่อเราวางลำโพงห่างผนัง 1.075 เมตร(ระยะทางไปและกลับของ 2.15เมตร) ดังนั้นแสดงว่าถ้าเราวางลำโพงห่างผนังเกิน 1.075 เมตรขึ้นไปปัญหา SBIR ก็จะเกิดที่ความถี่ต่ำกว่า 80 Hz และถ้าเราวางลำโพงห่างผนังน้อยกว่า 1.075เมตรปัญหา SBIR ก็จะไปเกิดที่ความถี่มากกว่า 80 Hz จุดนี้เองทำให้ระบบ Home Theater ได้ใช้ประโยชน์ในเรื่องแยกลำโพงmain และลำโพง Subwoofer ออกจากกัน เพราะเมื่อเราตัดCrossover ที่ 80Hz และเราดึงลำโพงmain ให้ออกห่างจากผนังเกิน 1.075เมตร ปัญหา SBIR ก็จะไปเกิดที่ต่ำกว่า 80Hz ซึ่งเราได้ตัดให้Subwoofer ไปแล้ว เช่นเดียวกันกับ Subwoofer เมื่อเราวางSubwooferห่างจากผนังน้อยกว่า 1.075เมตรปัญหา SBIR ก็จะไปเกิดที่ความถี่สูงกว่า 80Hz ที่เราตัดไปให้main แล้วเช่นกัน subwoofer เลยไม่มีปัญหาSBIR ดังนั้นเราจึงเห็นคำแนะนำบ่อยๆว่าให้ดึงลำโพง main ห่างออกมาจากผนังมากหน่อย แล้ว sub อยู่ชิดผนัง เหตุผลหนึ่งก็เป็นเพราะเรื่อง SBIR นี่แหละครับ
สังเกตุดูจะเห็นว่า ต่างประเทศจะนิยมทำเป็นลำโพงฝังผนังกัน ซึ่งนอกจากจะได้เรื่องความสวยงามแล้ว เราลองแทนค่าลงในสูตร ก็จะพบว่าเมื่อระยะทางเป็น x= 0 (ลำโพงฝังใน baffle) ค่าความถี่ที่ได้ก็จะเป็น infinity ซึ่งก็คือไม่มีปัญหาเรื่อง SBIR แต่ปัญหาเรื่อง mode,slap echo, Reverberation time และอื่นๆ ยังอยู่ครบ ก็ต้องแก้กันอยู่นะครับ
อย่างที่พูดไปในย่อหน้าก่อนๆว่าroom mode มักจะเกิดในความถี่ที่ต่ำกว่า SBIR และทำให้เกิดเสียงบูม หรือการหายไปของเบสบางช่วงขึ้น ส่วน SBIR มักเกิดในความถี่ระดับ midrange ซึ่งความถี่ระดับนี้จะเป็นตัวสำคัญในการทำให้เกิด imaging ของเสียง ดังนั้นการที่ระบบ home theater ทำแยกลำโพงเสียงเบส กับเสียงอื่นๆ ก็เพื่อป้องกันการเพี้ยนของลำโพงหลักขณะต้องรับ load สูงๆในตอนที่เบสกระแทกแรงๆ หรือมี Dynamic สูงมากๆ ลำโพงSubwoofer ซึ่งออกแบบมาเฉพาะเสียงเบสจึงจะทำหน้าที่นี้ดีกว่า ทั้งยังป้องกันความเสียหายของลำโพงหลักด้วย เพราะหนังบางเรื่องอาจบันทึกเสียงเบสมาเต็มสตีมกว่า 115 dB
นอกจากนี้การที่ตัดความถี่ต่ำออกเฉพาะSubwoofer ที่จุดcrossover และปล่อยความถี่ที่สูงกว่านั้นออกที่ลำโพงmain หรือตั้ง ให้เป็นsmall จึงทำให้มีความยืดหยุ่น ในการปรับจูนเสียงเพื่อให้เกิดทั้งSmooth Frequency Response และทำให้เกิดsound imaging ได้ดีกว่าเพราะว่าทั้งSBIR และroom mode เป็นปรากฏการณ์ที่independent ต่อกัน ดังนั้นตำแหน่งที่เกิดimaging ของเสียงดี ก็อาจจะไม่ใช่ตำแหน่งที่มีเสียงเบสที่ดี ซึ่งถ้าเราปรับให้เสียงทั้งหมดออกลำโพงmain ก็อาจจะเจอปัญหาเสียงเบสที่บูมที่ตำแหน่งsound imaging ที่ดี หรือเสียงlower midrange ก็อาจหายไปในตำแหน่งเสียงเบสที่ไม่บูม ลองสังเกตได้จากห้องrecording studios ที่ได้มาตรฐานต่างๆ ปัญหาเรื่องSBIR เป็นปัญหาต้องระวังมาก เนื่องจากกลัวเสียงที่มาจากoff axis ต่างๆที่จะมีผลต่อเสียงจริง ดังนั้นเขาจึงมักแยกใช้ลำโพงวางหิ้ง หรือขนาดไม่ใหญ่มากเป็นmonitor แล้วใช้subwoofer วางไว้กับพื้น ดังนั้นความถี่ต่ำของsubwoofer จึงไม่ทำให้เกิดSBIR ที่สะท้อนมาจากพื้นเนื่องจากระยะสูงของsub คงน้อยกว่าเมตร ความถี่SBIR ที่จะเกิดก็สูงกว่า 80Hz ที่เราตัดที่Crossoverแล้ว ทั้งยังสามารถปรับ ลำโพงmain เพื่อให้เกิดimaging ได้อย่างอิสระมากขึ้นโดยที่ไม่ต้องห่วงเรื่องroom mode กับSBIR ของเบสมากเกินไป หรือไม่ก็ฝังลำโพงไว้เลย จะได้ตัดปัญหาSBIR
การแก้ปัญหาSBIR นี้ก็อย่างที่บอกไปแล้วคงต้องขยับลำโพง main ให้ห่างผนังเกินสัก 1เมตร(ถ้าตัดที่ 80 Hz) และระยะห่างระห่างลำโพงกับผนังด้านหลัง กับผนังด้านข้างก็ไม่ควรเท่ากันเพราะถ้าเท่ากันความถี่ที่จะเกิด SBIR ก็จะเป็นความถี่เดิม มันยิ่งจะไปเพิ่มความรุนแรงของ SBIRความถี่นั้นๆขึ้นมา แต่ถ้าขยับลำโพงไม่ได้ก็อาจใช้วัสดุAcoustic treatment ต่างๆวางไว้ด้านหลังลำโพงเพื่อลดamplitude ของreflection soundลงก็จะส่งผลให้ SBIR ลดลง แต่ที่เข้าใจผิดกันบ่อยๆคือการใช้ EQ เพื่อเพิ่มlevel บริเวณที่เป็นdip จาก SBIR เพราะบางคนอาจคิดง่ายๆว่ามันเป็นdip เราก็EQเพิ่มlevel ตรงที่มันเป็นหลุมตรงความถี่นั้นเลย แต่พอเพิ่มจริงๆกลับพบว่า dip ตรงนั้นไม่หายไป หรือบางทีตื้นขึ้นแต่ก็น้อยมากขนาดว่าเพิ่มไปfull scale แล้ว ที่เป็นอย่างนี้ก็เพราะว่า เมื่อเราใช้EQ เพิ่มlevel ที่ช่วงความถี่หนึ่งๆ อย่าลืมว่าเจ้าตัวreflection sound มันก็ต้องมีlevel เพิ่มตามไปด้วยเสมอ และเมื่อมันไปรวมกับdirect sound ที่ถึงแม้จะมีamplitudeที่สูงขึ้น แต่เจ้าตัวindirect มันก็มีamplitudeที่สูงขึ้นเช่นเดียวกัน สรุปมันก็ยังเกิด phase cancellation ได้เหมือนเดิม สิ่งที่พิสูจน์เรื่องนี้ได้เป็นอย่างดีก็คือการใช้Auto Calibration ตามเครื่องAVR หรือ Pre Processor ต่างๆที่พบว่าบ่อยครั้งพอทำเสร็จเสียงมันแย่ลงกว่าเดิม เสียงเบสบางมาก หรือเพี้ยนไป นั่นส่วนหนึ่งก็เป็นเพราะเครื่องเหล่านี้มันคิดไม่ได้ว่าไอ้ amplitude ที่มันpeak หรือ dip พวกนี้มันเกิดจากอะไร มันถูกสั่งมาว่าถ้าเจอ peak ก็ให้ใส่filterลดlevel เข้าไป ถ้ามันเป็นdip ก็ใส่level เพิ่มเข้าไป พอใส่แล้วไม่เพิ่มขึ้นมันก็จะใส่จนเต็มscale พอไม่เห็นมันสูงขึ้นมันก็ไม่สนใจปล่อยให้filter มันอยู่สูงสุดอย่างนั้น พอเอากราฟมาโชว์เราก็ยังเห็นเป็นdipอยู่ แต่เสียงเพี้ยนมาก ความถี่บางความถี่หายไปไม่เฉพาะความถี่ที่เป็นSBIR ทั้งนี้เพราะการที่ใช้filter ที่มากเกินไปทำให้เกิดdistortion ของความถี่อื่นๆตามไปด้วย ซึ่งความจริงถ้าเราแค่ขยับลำโพง ใส่absorber หรือใส่bass trap หลังลำโพงก็แก้ได้แล้ว ดังนั้นผมจึงมักบอกเสมอว่าการใช้ Auto Calibration จะให้ผลที่ดีก็ต่อเมื่อค่าต่างๆพื้นฐานต้องดีก่อน ทั้งเรื่องของห้อง ตำแหน่งลำโพง ตำแหน่งนั่งฟัง ตำแหน่งการวางไมค์ การtreatmentห้องฯลฯ ถ้าไม่อย่างนั้นโอกาสน้อยที่ทำออกมาแล้วเสียงดีครับ
เป็นไงครับมึนกันบ้างหรือยังสำหรับSBIR ยังไงเรื่องที่ผมเคยนำเสนอในหนังสือVideophile เกี่ยวกับAcoustics บางทีเนื้อหาอาจจะเข้าใจยากบ้าง แต่ถ้าไม่เข้าใจตรงไหนหรือต้องการพูดคุยกับผมในเรื่อง Home Theater ก็สามารถ Add มาทางfacebook ตามชื่อภาษาไทยผมเลยก็ได้ หรืออีกช่องทางก็สามารถพูดคุยในLine ที่ไอดี pongtippajuk ก็ได้เช่นเดียวกันครับ ถ้าผมตอบได้ก็จะตอบให้เลยแต่ถ้าตอบไม่ได้ก็จะพยายามหาคำตอบจากแหล่งความรู้ต่างๆมาไห้นะครับ หรือเพื่อนๆสนใจในเรื่องไหน อยากให้ผมเอามาคุยในเรื่องไหนก็บอกมาได้นะครับ ยินดีที่จะได้รู้จักพูดคุยกับเพื่อนๆคอเดียวกันทุกท่านครับผม สวัสดีครับ
