Standingwave 3

ดังที่กล่าวมาในตอนก่อนๆนี้ว่ามีหลายปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อเสียงอย่างมากในห้องHome theater ทั้งขนาดห้อง ตำแหน่งลำโพง โครงสร้างผนัง รวมทั้งตำแหน่งนั่งฟัง คราวนี้เราลองมาดูกันว่าroom mode ของห้องมีผลต่อตำแหน่งที่เราจะนั่งฟังอย่างไรบ้าง ยังพอนึกภาพ 1^st axial mode จนถึง 4^th axial mode ออกไหมครับ ถ้าเรามองในส่วนด้านยาวของห้องก็จะเป็นดังรูป

จะเห็นได้ว่าตรงกึ่งกลางของห้องเป็นตำแหน่งที่ไม่ดีเพราะเราจะเจอกับตำแหน่งที่เป็นpeakของsecond mode กับ fourth mode(modeที่เป็นเลขคู่) และเป็นdip ของ first mode กับ third mode(modeที่เป็นเลขคี่) แน่นอนมันจะทำให้การตอบสนองต่อความถี่ต่ำไม่สม่ำเสมอ บางความถี่ดังขึ้นบางความถี่หายไปซึ่งเป็นสิ่งที่เราไม่อยากให้เกิดขึ้นในห้องHome Theater เช่นเดียวกับตำแหน่งชิดผนังเป็นตำแหน่งที่เป็นpeakของทุกmodeก็จะทำให้เกิดเสียงเบสมากเกินไปในเกือบทุกความถี่ที่เป็นroom modeของห้องนั้นๆ ดังนั้นเราจะสังเกตเห็นได้ว่ามีอยู่สองตำแหน่งที่เหมาะสม ตำแหน่งแรกคือประมาณ 3/5ของความยาวของห้อง ส่วนตำแหน่งที่สองจะอยู่หลังต่อsecond modeนิดหน่อย หรือประมาณหลังต่อ 3/4ของความยาวของห้องเล็กน้อย สองตำแหน่งนี้เลยเป็นตำแหน่งยอดนิยมถ้าเราต้องการทำที่นั่งฟังสองแถว แต่ถ้าเราต้องการแถวเดียวก็เลือกตำแหน่งไหนก็ได้ การทำนายแบบนี้มันยังช่วยประหยัดเวลาถ้าเราใช้เครื่องมือพวกSpectrum Analyzerในการหาตำแหน่งนั่งฟังเพราะจะช่วยไกด์ตำแหน่งที่ดีได้ง่ายขึ้น ซึ่งตำแหน่งนั่งฟังที่มีsmooth frequency response ก็มักจะอยู่บริเวณนี้ไม่ค่อยหนีจากนี้ไปสักเท่าไหร่ถ้าห้องเป็นสี่เหลี่ยมมุมฉากตามปกติและมีผนังขนานกันทุกด้าน

ในส่วนด้านกว้างก็เช่นเดียวกันกับในส่วนของความยาวของห้อง ตำแหน่งนั่งฟังตรงกลางก็จะเป็นตำแหน่งที่มีปัญหาในเรื่องroom modeอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ดังรูป

มาถึงตรงนี้ทุกคนก็ต้องสงสัยละว่า อ้าว….เรานั่งดูหนังตรงกลางตลอดมันเป็นตำแหน่งที่ไม่ดีหรือนี่ หมอเอกมั่วละที่ไหนที่ไหนก็บอกว่าตำแหน่งตรงกลางเป็นตำแหน่งดีที่สุดในการดูหนังฟังเพลง…..ฮ่า ฮ่า…เดี๋ยวก่อนครับ……ยังไงตำแหน่งตรงกลางในส่วนด้านกว้างก็ยังต้องเป็นตำแหน่งนั่งฟังที่ดีที่สุดหรือถ้ามันไม่ดีก็ต้องพยายามทำให้เป็นตำแหน่งที่ดีไม่แตกต่างจากตำแหน่งนั่งฟังอื่นๆ เพราะเราคงแย้งไม่ได้ว่ามันเป็นตำแหน่งตรงกลางจอภาพที่จะทำให้เกิดSound Stageได้ดีที่สุดและที่สำคัญมันเป็นตำแหน่งนั่งฟังจุดเดียวกับตำแหน่งที่Sound Engineer, Sound Designer และคนที่ทำงานด้านPost Production นั่งทำงานกัน ดังนั้นเมื่อเราต้องการพยายามทำเสียงในห้องHome Theaterเราให้ได้ใกล้เคียงกับเสียงที่เขาเหล่านี้ได้ยินเราก็ต้องพยายามนั่งตำแหน่งเดียวกับเขาคือตรงกลางจอภาพนั่นเอง ส่วนปัญหาเรื่องmode ในส่วนตรงกลางเราสามารถแก้ไขได้ซึ่งวิธีที่ง่ายและไห้ผลดีที่สุดคือตำแหน่งที่วางSubwooferครับ ลองดูจากรูปนี้

เมื่อเราใช้Subwoofer ตัวเดียววางไว้ด้านข้างใดข้างหนึ่ง พิจารณาจาก First width mode จะพบว่ามันจะอยู่ในส่วนของpolarity ที่ตรงข้ามกับอีกข้างหนึ่ง ผลที่ได้ก็คือมันจะไปเพิ่มพลังงานข้างใดข้างหนึ่งข้างเดียว ทำให้เสริมความรุนแรงของmode นี้เพิ่มากขึ้น

ถ้าเราต้องการลดความรุนแรงตรงนี้ลงมันมีอยู่สองวิธีคือ

1.ใช้Subwooferสองตัวที่มาจากสัญญาณเดียวกัน วางไว้ทั้งสองข้างของกึ่งกลางด้านกว้าง ดังนั้นมันก็จะอยู่ในตำแหน่งที่มีpolarityตรงข้ามกัน เมื่อเราปล่อยสัญญาณเข้ามาSubwooferมันก็จะทำให้เกิดmode cancellationกันขึ้น ส่งผลให้ลดamplitudeลง ความรุนแรงของfirst width mode นี้ก็จะลดลง

2.ใช้Subwoofer ตัวเดียววางไว้ตำแหน่งที่เป็นnull ซึ่งเป็นตำแหน่งที่พลังงานจากsubwooferจะส่งไปยังmodeได้น้อยลงเพราะตำแหน่งnullเป็นตำแหน่งที่มีความดันต่ำ ส่วนsubwooferเป็นตัวกำเนิดความดันเมื่อมาวางตรงตำแหน่งนี้Subwooferจึงถูกกดพลังงานความถี่ที่เป็นmodeเอาไว้ส่งผลให้amplitudeลดลง ความรุนแรงของmodeนี้จึงลดลง ดังที่เคยอธิบายไว้แล้วในตอนก่อนหน้านี้ ข้อดีอีกอย่างของตำแหน่งนี้คือมันจะส่งผลต่อทุกลำดับของmode ไม่ว่าจะเป็น 1^st, 2^nd , 3^rd…width mode

คราวนี้ลองมาดูที่ 2^nd, 3^rd mode กันบ้างถ้าเราวางSubwooferสองตัวไว้ทั้งสองข้างดังรูป

จะพบว่า 1^st, 3^rd mode จะมี amplitude ลดลงเพราะลำโพงทั้งสองยังอยู่ในตำแหน่งที่เป็นPolarityตรงกันข้ามกันอยู่ แต่ 2^nd mode กลับจะมีamplitudeที่มากขึ้นเนื่องจากSubwoofer ทั้งสองตัวอยู่ในPolarity เดียวกันมันก็จะกลายเป็นว่าเราแก้อันหนึ่งแต่กำลังไปเสริมความรุนแรงอีกปัญหาหนึ่ง แต่ถ้าคราวนี้ถ้าเราลองเลื่อนSubwooferทั้งสองตัวมายังตำแหน่งที่เป็นnull ของ 2^nd modeดูบ้างดังรูป

แน่นอนว่า 2^nd mode ย่อมลดความรุนแรงลงดังเหตุผลที่บอกไปแล้ว อีกส่วนที่สำคัญและน่าแปลกใจด้วยก็คือmode อื่นๆก็ลดความรุนแรงลงไปด้วยทำไมน่ะหรือครับ….ก็เพราะว่ามันเป็นตำแหน่งที่Subwoofer อยู่ในPolarityที่ต่างกันในmodeอื่นๆด้วยไม่ว่าจะเป็น 1^st , 3^rd, 4^th ดังนั้นตำแหน่งการวางSubwooferที่ 25% จากผนังด้านกว้างทั้งสองข้างของห้องจึงมักใช้เพื่อช่วยลดปัญหาของความถี่ต่ำที่เกิดจากwidth mode เมื่อเราต้องนั่งตรงกึ่งกลางด้านกว้างของห้อง หลักการนี้สามารถนำไปปรยุกต์ใช้ในStereo Setup ได้ด้วยเมื่อเราพบว่าห้องของเรามันมีปัญหาในเรื่องwidth mode และต้องนั่งห่างจากผนังด้านข้างทั้งสองข้างเท่ากัน แต่อันนี้ไม่ใช่สูตรสำเร็จนะครับเพียงแค่เป็นแนวทางหนึ่งในการวางSubwooferสองตัวในห้องด้านหน้าอย่างเดียวถ้าตำแหน่งผนังอื่นๆวางไม่ได้ แต่ถ้าผนังอื่นๆสามารถวางSubwooferได้เราก็จะมีทางเลือกอีกหลายทางที่จะวางSubwooferหลายตัวในผนังอื่นๆซึ่งบางทีจะให้ผลที่ดีทีเดียว

ดังนั้นจะเห็นได้ว่าเมื่อเราใช้ Subwoofer ตั้งแต่สองตัวขึ้นไปวางในตำแหน่งที่เหมาะสมจะช่วยลดความรุนแรงของStanding wave และช่วยทำให้ในห้องมีfrequency response ที่ใกล้เคียงกันมากขึ้นในตำแหน่งต่างๆ พูดถึงเรื่องนี้ต้องกล่าวถึง Todd Welti เจ้าพ่อเรื่องAcoustics Engineeringอีกคน เขาได้ทำการทดลองและวัดค่าRelative Levelแต่ละความถี่ ในห้องฟังจำนวนมาก ทำซ้ำไปซ้ำมาหลายๆครั้ง โดยมีจำนวนและรูปแบบการวางSubwoofer ที่ผนังอื่นๆต่างกันหลายๆแบบ ซึ่งงานของเขาถือได้ว่าเป็นClassic Articles เลยทีเดียวเพราะหนังสือดังๆเกือบทุกเล่มที่เกี่ยวกับroom acoustics ต้องอ้างถึงงานของเขา รวมถึง THX, CEDIA, Floyd E.Toole ก็ใช้ความรู้พื้นฐานนี้ในการสอนเรื่อง Home Theater Acoustics โดยผลงานของเขาออกมาหลายฉบับและมีรายละเอียดค่อนข้างมาก ผมขอยกเอาแต่ส่วนที่สำคัญและเป็นพื้นฐานให้เราสามารถเอาไปประยุกต์ใช้ได้ แต่ถ้าใครสนใจในส่วนรายละเอียดก็หาอ่านได้ในแหล่งความรู้ต่างๆได้ครับผม

สมมุติถ้ามีSubwoofer 2 ตัวอยู่ในห้องสี่เหลี่ยมผืนผ้าทั่วๆไปตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดก็คือวางไว้กึ่งกลางผนังด้านหน้ากับด้านหลัง หรือด้านข้างซ้ายกับขวา คราวนี้เราลองมาดูที่การวางแบบกึ่งกลางด้านหน้ากับด้านหลังก่อนครับ

การวางแบบนี้เมื่อเราวัดค่าfrequency response ออกมาแล้วจะพบว่ามันช่วยลด 1^st width mode และมันยังมีผลถึง 1^st length mode ด้วย ไม่ต้องแปลใจนะครับว่าเราวางไว้ที่กึ่งกลางเฉพาะด้านกว้างทำไมมีผลด้านยาวด้วย ลองนึกถึงภาพ 1^st length mode ในส่วนความยาว

เราก็จะพบว่าSubwoofer ตัวหน้ากับตัวหลังวางอยู่ในPolarityที่ตรงกันข้ามกันมันจึงส่งผลช่วยลด 1^st length modeด้วยเลย ส่วนการกระจายเสียงเบสในแต่ละตำแหน่งนั่งฟัง(seat-to-seat variations) ก็จะดีกว่าการวางไว้แต่เพียงด้านหน้าเพียงด้านเดียว แต่ถ้าไม่สะดวกในการวางกึ่งกลางผนังด้านและหน้าหลัง การวางที่ผนังด้านซ้ายและขวาก็ได้ได้ผลใกล้เคียงกัน

โดยการวางSubwoofer2ตัวกึ่งกลางผนังที่ตรงข้ามกันแบบนี้พบว่าให้ค่าต่างๆดีเกือบเท่าการวางSubwoofer สี่ตัวที่มุมเลย มันจึงมักถูกแนะนำเพราะถือว่าให้ประสิทธิภาพสูงเมื่อเทียบกับว่าใช้Subwooferแค่สองตัวเอง ส่วนSubwoofer 3ตัว กลับพบว่าให้ผลไม่ค่อยดีเท่าไหรในห้องสี่เหลี่ยมปกติ แต่เชื่อไหมครับการใช้Subwooferจำนวนเลขคี่มันมักจะให้ผลดีในห้องที่มีรูปร่างแปลกต่างๆหรือห้องที่ไม่มีความสมมาตร

คราวนี้มาดู Subwoofer 4ตัวบ้าง Welti T.พบว่าตำแหน่งที่เหมาะสมที่สุดจะเป็นตำแหน่งที่มุมทั้งสี่ของห้องดังรูป

ซึ่งตำแหน่งนี้เป็นตำแหน่งที่ทั้ง THX และ CEDIA แนะนำในการวางSubwoofer เพราะว่านอกจากมันจะทำให้frequency response ของความถี่ต่ำที่ดีกว่าแบบอื่นๆและมีseat-to-seat variation น้อยแล้ว มันยังทำให้พลังงานของSubwoofer เพิ่มมากขึ้นจากการที่มันอยู่ชิดผนังอีกด้วย

และเมื่อเทียบกับการวางลำโพงกึ่งกลางผนังจะพบว่าการวางลักษณะนี้ถึงแม้จะทำให้ได้frequency responseและseat-to-seat variation ที่ใกล้เคียงกับการวางตรงมุมทั้งสี่มุม แต่พลังงานของSubwoofer ที่ออกมากลับน้อยกว่ามากเลยทำให้เหมือนกับว่าเราไม่สามารถใช้ประสิทธิภาพจากSubwooferทั้งสี่ตัวได้เต็มที่ จึงไม่แนะนำให้วางแบบนี้ถ้ามีทางเลือกที่เราสามารถจะวางSubwooferที่มุมทั้งสี่มุมของห้องได้ และเชื่อไหมครับเขาลองวัดออกมาแล้วพบว่าการใช้Subwoofer วางกึ่งกลางด้านทั้งสี่ด้าน พลังงานที่ออกมาบางทียังน้อยกว่าพลังงานจากSubwooferตัวเดียวที่วางไว้มุมห้องเลย(ดูแต่พลังงานอย่างเดียวนะ ส่วนเรื่องความราบเรียบของfrequency response กับ seat-to-seat variationยังไงSubwoofer4ตัวก็มักจะดีกว่าตัวเดียวอยู่แล้วครับ) นอกจากนี้แล้วยังพบอีกว่าการใช้Subwoofer ตัวใหญ่ๆสองตัววางไว้กึ่งกลางผนังที่ตรงข้ามกันให้ผลที่ดีเทียบเท่ากับการใช้Subwooferตัวเล็กสี่ตัววางไว้ที่มุมห้องทั้งสี่มุมเลย ทำให้เป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่แนะนำถ้าไม่สามารถวาง Subwooferได้ถึง 4ตำแหน่ง

อย่างไรก็ตามการใช้Subwooferที่มากกว่าสี่ตัวขึ้นไปไม่ค่อยถูกแนะนำให้ใช้เนื่องจากมันมักจะทำให้เกิดปัญหาเสียมากกว่าที่จะช่วยแก้ปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าตัวใดตัวหนึ่งถูกเอาไปวางในตำแหน่งที่ไม่เหมาะสม

ทั้งหมดนี้เป็นเพียงตัวอย่างการวางSubwoofer แบบต่างๆที่มักจะถูกแนะนำในห้องHome theaterที่เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีผนังทุกด้านขนานกัน ความจริงยังมีการวางอีกหลายแบบเช่นการวางSubwooferสองตัวที่ผนังสองด้านที่ชิดกันโดยใช้วิธีการแบบVirtual Subwooferเพื่อลดความรุนแรงของroom modeหลายๆmodeพร้อมกัน, การวางSubwoofer แบบCardioid Subwooferเพื่อเพิ่มพลังงานของSubwooferในด้านหน้าและลดพลังงานในส่วนที่ออกไปด้านหลังตู้ทำให้ลดการเกิดคลื่นสะท้อนกลับมาโดยใช้การกลับphaseของSubwooferบางตัวฯลฯ ซึ่งแต่ละแบบแต่ละวิธีก็จะมีข้อดีข้อเสียที่ต่างกันเหมาะสมกับสภาพห้องที่ต่างกัน ยังไงลองศึกษาเพิ่มเติมดูนะครับ