Standingwave 2

ต่อเนื่องจากฉบับที่แล้ว ฉบับนี้ผมจะเขียนถึงการวาง Subwoofer ในห้อง Home theater ใครที่ยังไม่ได้อ่านบทความเรื่อง Standing Wave ในฉบับที่แล้วคงจะต้องหามาอ่านก่อนเพื่อจะได้เป็นความรู้พื้นฐานจะได้ง่ายในการทำความเข้าใจ โดยเฉพาะรูปของ Harmonic1 ถึง 4 ที่จะเกิดdip และpeak แต่ผมมีเทคนิคง่ายๆในการจำคือ ถ้าเป็น first mode หรือ harmonic ที่1 ให้นึกถึงภาพ dip ที่จะตกอยู่ตรงกลางห้องจุดเดียว แต่ถ้าเป็น 2^nd mode ก็จะมี dip ตกอยู่ 2 ส่วนที่ 1/4 และ 3/4 ของความยาว ถ้าเป็น 3^rd mode ก็จะมี dip ตกอยู่ 3 จุดคือที่ 1/6 , 1/2 และ 5/6 ของห้อง เช่นเดียวกันกับ 4^th mode ก็จะมีจุดที่เป็นdip 4จุด ส่วนของpolarity ก็จะสลับกันในแต่ละdip เป็น + และ – กันไปเรื่อยๆ ดังรูป

ดังนั้นถ้าบอกว่าเป็นFirst width mode ก็หมายถึงมี dip อันเดียวอยู่ที่กึ่งกลางด้านกว้าง หรือSecond length mode ก็จะมี dip สองตำแหน่งที่ด้านยาว 1/4 และ 3/4 ของห้อง เวลาเราเรียกอยางนี้จะได้ดูสากลหน่อยเผื่อได้มีโอกาสสนทนากับเพื่อนต่างชาติที่มีความรู้เรื่อง Acoustics เขาจะได้ฟังแล้วเข้าใจไปในทางเดียวกัน คำเหล่านี้เป็นภาษาที่ Home theater installer ใช้กันเป็นสากลอยู่แล้วครับ

เข้ามาถึงเรื่องหลักการในการวาง Subwoofer มันก็จะมีหลายหลักการซึ่งแต่ละหลักการก็มีเหตุผลแตกต่างกันไป ผมเลยรวบรวมหลักการที่ได้เรียนมาจากทั้ง THX ,HAA อ่านจากหนังสือที่ได้รับการยอมรับว่าเชื่อถือได้มาหลายๆเล่ม และจากประสบการณ์จริง โดยแบ่งออกเป็นข้อๆ ถ้าอ่านแล้วไม่ตรงกับหลักที่เคยรู้มาหรือไม่ตรงกับที่ใช้อยู่ในห้องไม่ต้องตกใจเพราะแต่ละหลักการย่อมมีจุดดีจุดด้อย ยังไงอ่านเป็นความรู้ไว้ก่อนก็ได้ครับ หรืออันไหนพอประยุกต์ใช้ได้ก็ลองเอาไปปรับเล่นดู แต่จำตำแหน่งเดิมไว้ก่อนนะครับเผื่อไม่ถูกใจก็ปรับคืนตำแหน่งเดิมได้ ไม่อย่างนั้นได้นึกถึงแต่หน้าผมแน่ๆตอนเสียงไม่ถูกใจ555 หลักการทั่วๆไปมีดังนี้ครับ

1. ควรจะต้องมีความเข้าใจในรูปร่างและลักษณะของห้อง ขนาดของห้อง เพื่อนำไปคำนวณหารูปแบบของ Room mode ที่น่าจะเกิดขึ้นในห้องว่าความถี่เท่าไร่ที่น่าจะมีปัญหา และตำแหน่งไหนบ้างที่ควรต้องระวัง เพื่อเราจะได้สามารถวางแผนการแก้ไขได้ง่ายและรวดเร็วยิ่งขึ้น ถ้าเราไม่มีไกด์ในการคิดก็คงต้องยกSubwoofer ไปทั่วห้องเพื่อหาตำแหน่งซึ่งไม่ใช่เรื่องสนุกแน่ และไหนจะต้องหาสายสัญญาณที่มีความยาวให้พอด้วย ฉบับที่แล้วผมได้นำเสนอวิธีการคำนวณหาRoom mode อย่างง่ายๆลองหามาอ่านดูนะครับ
2. ตำแหน่งการวางSubwoofer ต้องคำนึงถึงความสะดวกและความสวยงามด้วย ในข้อนี้ในเมืองไทยอาจไม่ได้เป็นจุดสำคัญมากนัก แต่ในต่างประเทศที่มักจะทำเป็นพวก Dedicated Home Theater เพื่อความสวยงาม ลำโพงพวกนี้มักจะต้องถูกฝังเข้าไปใน ผนังแบบBaffle หรือต้องวางในตำแหน่งที่ไม่ทำให้ความสวยงามของห้องเสียไป หรือแม้กระทั่งวัสดุพวก room acoustic treatment ต่างๆ ก็ต้องถูกฝังไว้ในผนังเช่นเดียวกัน โดยมีผ้าที่เป็น Acoustic fabric คลุมทับไว้ ดังนั้นเวลาเราเห็นผนังห้องต่างประเทศที่เรียบๆสวยๆ อย่าคิดว่าเขาไม่ treat ห้องนะครับ พวกนี้ถ้าได้ติดตั้งกับHome Theater Installerจริงๆแล้วเขาจะฝังเอาไว้หมดครับเพื่อความสวยงาม

• ถ้ามี Subwoofer ตัวเดียวพยายามวางในส่วนที่ค่อนอยู่ทางด้านหน้าของห้องจะทำให้การcalibrate เพื่อให้เข้ากับลำโพงMain ทำได้ง่ายขึ้น แต่ต้องคำนึงถึง Standing Wave ในห้องร่วมด้วย แต่ปัญหาที่เจอบ่อยๆในบ้านเราคือเรามักจะวางเครื่องเสียงไว้ด้านหน้าทำให้การที่จะเลื่อนSubwoofer เพื่อหาตำแหน่งที่เหมาะสมในด้านหน้าทำได้ลำบาก ในกรณีนี้เราอาจต้องมาวางด้านข้างที่ค่อนไปด้านหน้าก็ได้เหมือนกัน

• สัญญาณที่เข้าสู่ Subwoofer ควรต้องเป็นสัญญาณแบบ Mono และถ้าต้องต่อ Subwoofer หลายๆตัวสัญญาณที่เข้าสู่ Subwoofer แต่ละตัวต้องเป็นสัญญาณอันเดียวกัน(In-phase) ทำให้จัดวางเพื่อให้phase ของ Subwoofers แต่ละตัวใกล้เคียงกันง่ายขึ้น และป้องกันการกวนกันของ Subwooferแต่ละตัว มีคำถามที่มักสงสัยบ่อยๆคือถ้าต้องใช้ Subwoofers หลายตัว แต่ละตัวต้องเหมือนกันไหม หรือจะเลือกเอาที่ต่างกันเพราะ Subwoofers แต่ละตัวมีจุดเด่นจุดด้อยไม่เหมือนกัน เช่นบางตัวลงได้ลึก บางตัวimpactดี เราเอามาใช้ร่วมกันเลยจะดีไหม เผื่อมันจะช่วยเสริมกันให้ดีขึ้น คำถามนี้ตอนผมเรียน HAA Class ได้มีนักเรียนยกขึ้นมาถาม Gerry LeMay Director of HAA อาจารย์ของผมอีกคนหนึ่ง ซึ่งแกได้ตอบไว้ว่า Subwoofers ที่จะใช้มาต่อร่วมกันในห้อง Home theater ควรจะต้องเป็น Uniform Subwoofer ก็คือต้องเป็น Subwoofer ตัวที่เหมือนกัน เพราะการที่ใช้Subwoofer ต่างกัน จะทำให้การตอบสนองต่อSignalเดียวกันมีความต่างกันไม่มากก็น้อย Phase ของเสียงก็จะต่างกันในบางความถี่ ทำให้เกิด Phase interactions ขึ้น เสียงความถี่ต่ำจึงมีDistortionขึ้นในระบบ เกิดcoloration tonalของเสียงตามมา เป็นสิ่งที่ห้องบันทึกเสียง ห้องตัดต่อเสียง ห้องมิกซ์เสียงหรือระบบเสียงในบ้านที่ต้องการคุณภาพสูงไม่ต้องการ เพราะห้องเหล่านี้ต้องการระบบเสียงที่เป็น Linear Systems ขออธิบายเพิ่มเติมนิดหนึ่งว่า Linear Systems ในที่นี้ไม่ได้หมายถึงวัดค่าความถี่ในห้องออกมาแล้วเป็นเส้นตรงนะครับ มันหมายถึงระบบที่มีความเที่ยงตรง มีDistortionของเสียงน้อยที่สุด ยกตัวอย่างเช่นถ้าเราinputสัญญาณเสียงทรัมเป็ตเข้าไปเสียงที่ออกมาก็ต้องเป็นเสียงทรัมเป็ต หรือเราใส่ 5tone เข้าไปที่subwoofers เสียงที่ออกมาก็ต้องเป็น 5tone เหมือนกัน แต่ถ้าเสียงออกมาเป็น 6หรือ 7tone แสดงว่าระบบนี้ไม่เป็น Linear Systems ถึงแม้ว่าเจ้าตัวtone ที่6 หรือ 7 เป็นtone ที่ทำให้เรารู้สึกชอบหรือตื่นเต้นก็ตาม และที่สำคัญเจ้าตัวcoloration tonalเหล่านี้มักจะทำให้คนเกิดความชอบได้ง่าย และมีความฝังใจกับเสียงนั้น

แต่ทั้งนี้ทั้งนั้นถ้าเรามีความจำเป็นต้องใช้Subwoofers ที่ต่างกันในห้องเดียวกัน เราก็จะต้องมีการวัดที่เที่ยงตรงและแม่นยำ เพื่อสามารถปรับให้ Subwoofers ทั้งสองตัวมีการตอบสนองต่อ Phase ใกล้เคียงกันมากที่สุด

• ถ้ามี Subwoofer ตัวเดียวการวาง Subwoofer ควรวางไว้บริเวณที่เป็น Dip เพราะเป็นบริเวณที่มี polarity ของคลื่นที่ตรงกันข้ามกัน เมื่อเราวางตรงกลางDip มันจึงไปเพิ่มและลดพลังงานบริเวณนี้เท่าๆกัน ทำให้ Resonance บริเวณนี้ลดลงดังรูป

จากหลักการเดียวกันถ้าเรามี Subwoofers สองตัว เมื่อต่อให้ in-phase กันแล้วและวางในตำแหน่ง polarityที่เป็น + และ – ก็จะช่วยลดความรุนแรงของ resonance ได้เช่นกันดังรูป

ในทางปฏิบัติเช่นเมื่อเราต้องการหาตำแหน่ง Subwoofers ที่มีตัวเดียวในห้อง อย่างแรกเราก็ต้องรู้ว่าความถี่ไหนที่เป็นความถี่ที่เกิด resonance ของห้องก่อน ซึ่งอาจจะใช้จากการคำนวณตามวิธีที่เคยเสนอไปแล้วในฉบับที่แล้ว หรือได้จากเครื่องมือพวก Spectrum Analyzers ต่างๆ หรือทั้งสองอย่างร่วมกัน เมื่อเราทราบค่าความถี่แล้วเราก็ต้องสร้างเสียงความถี่นั้นขึ้นมา วิธีง่ายๆที่เราจะสร้างเสียงความถี่นั้นขึ้นมาผมแนะนำให้ใช้ App ใน iPhone หรือ iPad ที่ชื่อว่า AudioTools

ซึ่งเป็น App ที่มีประโยชน์ในการใช้ setup home theater มาก แต่ต้องเสียตังค์ซื้อบ้าง เพราะไม่มีของดีราคาถูกในโลกฮ่า ฮ่า โดยถ้าเป็นความสามารถพื้นฐานต่างๆเช่นพวก Signal Generator ก็ไม่ต้องเสียงเงินซื้อเพิ่ม แต่ถ้าเป็นFeature ที่มีความยุ่งยากมากขึ้นเช่นการวัด RTA, FFT, ETC, IR ก็จะต้องซื้อเพิ่มขึ้นไป ราคาFeature มีตั้งแต่ไม่กี่ร้อยจนถึงหลายพันบาท แต่ในที่นี้เราจะใช้แค่ Signal Generator อย่างเดียวก่อนครับ เมื่อได้ App มาแล้วจึงทำการต่อสาย output ที่ออกจาก headphone ของ iPhoneหรือiPad ไปเข้าinput ที่subwoofer โดยใช้ Stereo to RCA Jack เราก็จะได้เครื่อง Signal generator แบบง่ายๆมาแล้ว เลือกไปที่ Utilities, Generator เราก็จะเจอหน้าจอ Generator ที่สามารถทำได้ทั้ง Pink noise, White noise, Sine Wave เราก็เลือกให้มัน Generate เสียง Sine Wave ที่เป็นความถี่room mode ของเรา แต่ต้องลดVolume ให้ต่ำสุดก่อนนะครับแล้วค่อยๆเพิ่มขึ้นอย่าเร่งมากเกินตอนเปิดสัญญาณเดี๋ยวลำโพงจะเสียหายเสียก่อน จากนั้นกดปุ่มMute เมื่อเราทำถูกวิธีแล้วก็จะได้เสียงความถี่ที่เราต้องการออกมาจากลำโพง Subwoofer เราก็แค่เดินฟังหาตำแหน่งที่เสียงมันเบาลง หรือเราอาจจะใช้พวก Sound level meter มาช่วยหาก็จะได้ตำแหน่งที่แน่นอนขึ้นแต่ตอนถือพวก Sound level meter ต้องถือแบบยืดแขนให้สุดนะครับไม่อย่างนั้นถ้าถือใกล้ๆตัวเสียงมันจะสะท้อนจากตัวเราเข้าเครื่องได้ทำให้การวัดผิดพลาดไป

เมื่อเราได้จุดที่เสียงเบาลงแสดงว่าตำแหน่งนี้เป็นตำแหน่งที่เป็น Dip ของคลื่นความถี่นี้ เราก็เอา Subwoofer มาวางไว้ตรงตำแหน่งนี้ มันก็จะทำให้ความรุนแรงของ Room mode ความถี่นี้ลดลงตามหลักการข้างบน

ยังเหลืออีกสองสามข้อที่น่าสนใจเกี่ยวกับการลดความรุนแรงของ Standing Wave ทั้งเรื่องตำแหนงนั่งฟัง ตำแหน่งการวางSubwoofers หลายๆตัวในห้อง ยังไงค่อยมาต่อฉบับหน้านะครับ