พอดีไปเจอ streamlit ซึ่งเป็น lib python น่าสนใจตัวนึง เลยลองเอาเขียนโปรแกรม Simulate การแทรกสอดของคลื่นเล่น ๆ ดู https://wave-interference.streamlit.app/
ดังนั้นไหน ๆ ก็ไหน ๆ ผมก็แยากมาชวนคุยเรื่อง การตอบสนองความถี่ในแนวนอกแกน หรือ off-axis frequency response
ปัจจัยที่มีผลต่อการตอบสนองความถี่นอกแกนที่ผมจะยกมาในวันนี้จะได้แก่
- ความถี่เสียง กับ ขนาดของลำโพง
- จำนวนลำโพงและการแทรกสอดของเสียง
ความถี่เสียง กับ ขนาดของลำโพง ทิศทางของเสียงกับจุดกำเนิด จะเป็นไปตามกฏข้อหนึ่งคือ
- ถ้าเสียงมีความยาวคลื่นมากกว่าขนาดของจุดกำเนิดเสียงมาก ๆ เสียงจะกระจายไปรอบๆ ทุกทิศทุกทาง
- ถ้าเสียงมีความยาวคลื่นน้อยกว่าความกว้างของหน้าลำโพง เสียงก็จะกระจายอยู่ด้านหน้าลำโพง หรือก็คือเรื่อง Baffle Step Compensation ซึ่งไม่ขอพูดถึงในวันนี้
- ถ้าเสียงมีความยาวคลื่นน้อยกว่าจุดกำเนิดเสียง เสียงก็จะพุ่งไปข้างหน้า
จากรูปกราฟรูปวงรี คุณจะเห็นความถี่ต่ำกระจายไปรอบๆ พอๆ กัน แต่เมือความถี่สูงขึ้น เสียงก็จะออกไปด้านข้างน้อยลงและพุ่งไปข้างหน้ามากขึ้น
หรือถ้าดูจากกราฟการตอบสนองความถี่ ซึ่งจะมีการวัดที่ มุมหลัก มุม 10° 30° 60° 90° ก็จะเห็นว่าลำโพงนี้ค่าตอบสนองความถี่ที่มุมหลัก มุม 10° 30° ที่ดี ส่วนมุม 60° และ 90° คุณก็จะเห็นว่ายิ่งความถี่สูง เสียงก็จะยิ่งเบา นั่นคือเสียงความถี่สูง ไม่ค่อยจะปลายมาที่มุมนี้ซักเท่าไหร่
รูปจาก https://www.mcaraudio.com/blog/speaker-s-beaming-off-axis-response
อีกตัวอย่างที่อยากจะยกมาจะเป็น spec ของดอก tweeter 2 ตัว ดอกซ้ายมีขนาดของ dome อยู่ที่ 9/8 นิ้ว ดอกขวา มีขนาด dome ที่ 3/4 นิ้ว จากกราฟการตอบสนองความถี่จะเห็นว่าดอกซ้ายเสียงนอกมุมหลักจะตกลงเร็วกว่า
เรื่องต่อมาที่มีผลต่อ off-axis frequency response ก็คือจำนวนลำโพง ลำโพงนี้จะต้องมี phase เดียวกันด้วยนะ ก็คืออยู่ใน channel เดียวกัน ถ้าอยู่ L ดอกนึง R ดอกนึงอันนี้ไม่เกี่ยว
แต่ถ้าพูดถึงดอก mid กับ tweeter อันนี้ก็นับด้วย แต่ว่าจะเกิดในช่วงสั้น ตอนตัด crossover เท่านั้น
ในภาพ Polk และ ELAC เป็น center channel วางดอก mid ไว้ทั้งซ้ายและขวา เพื่อต้องการให้เสียงทั้งสองฝั่งสมดุลกัน
ด้านขวา HK soundstick วาง full range เป็น array แนวตั้ง
คำถามแรกทำไมถึงต้องใช้ลำโพงหลายดอก?
ในกรณีลำโพง center ก็เข้าใจได้ว่าอยากให้เสียงกระจายไปด้านซ้ายและด้านขวาพอๆ กัน แต่อยากกรณี Polk ทำไมต้องใช้ 6 ตัว
ผมจะยกตัวอย่างตัวหนึ่ง สมมติว่าผมต้องการทำลำโพงโดยใช้ดอกสองตัวในภาพนี้ จะเห็นว่าดอก woofer ผมจะมี SPL อยู่ที่ 86.1dB และ tweeter ribbon มี SPL ที่ 92.5 dB ซึ่งต่างกันอยู่ถึง 6 dB เลย
ถ้าผมไม่อยากอนุกรม R หรือ L-pad ที่วงจร crossover ฝั่ง tweeter ผมสามารถต่อขนาน woofer ขึ้นมาอีกดอกนึงเพื่อ boost เสียงขึ้นมาอีก 6 dB ทำให้ SPL ของ woofer และ tweeter พอ ๆ กันนั่นเอง
ต่อมามาดู simulation ของ Polk ES35 กันดีกว่า (อีกที simulator สามารถไปกดเล่น ๆ ได้ที่ https://wave-interference.streamlit.app/)
ผมสมมติว่าลำโพงแต่ละดอกมีจุดศูนย์กลางอยู่ห่างกัน 10 ซม. และ crossover ประมาณ 2000 Hz ในกราฟที่ simulator ออกมา ส่วนที่สีเหลืองกับน้ำเงินเข้มๆ คือส่วนที่ ได้ยินเสียงชัดเจน ส่วนที่สีมัวๆ จางๆ คือส่วนที่ได้ยินเสียงไม่ค่อยดีเท่าไหร่ และ หน่วยตัวเลขในกราฟเป็นหน่วย ซม. ตำแหน่ง 100 ในแกน y คือกึ่งกลางลำโพง
คุณจะเห็นว่าเสียงของลำโพงนี้จะพุ่งไปข้างหน้าแคบๆ ก็จะทพให้พอเดาได้ว่าเขาคงออกแบบลำโพงเพื่อใช้กับระบบ home theater จอใหญ่ ๆ มากกว่า 100 นิ้ว ที่ผู้ชมต้องนั่งห่างๆ
จำนวนดอกต้องเยอะเพราะว่าต้องเร่งเสียงสู้กับลำโพง L R ซึ่งขนาดใหญ่กว่า ลำโพง center ที่อยู่ใต้จอไม่ค่อยมีที่จะวาง
ส่วน HK จะไม่เจอปัญหาเรื่องนี้เท่าไหร่เพราะลำโพงวางตัวตามแนวตั้ง ซึ่งก็จะไม่ค่อยมีการแทรกสอดแนวนอนเท่าไหร่ แต่จะมีตามแนวตั้งแทน
กล่าวคือ ถ้าคุณตั้งลำโพงนี้ไว้บนโต๊ะ แล้วเดินไปเดินมา เสียงของลำโพงจะไม่เปลี่ยนมาก แต่ถ้าคุณนอนฟังกับพื้น อันนี้คุณจะเริ่มได้ยินเสียงที่เป็นปัญหาแล้ว
นอกจากนี้คุณยังสามารถเห็นการแทรกสอดแนวนี้ได้ในลำโพงเวที ไม่ว่าจะเป็น Array Speaker หรือ Subwoofer Array แลกมุมการกระจายของลำโพงกับ พลังเสียงที่จะไปได้ไกลขึ้น
ซึ่งตัวนี้ก็จะมี software มืออาชีพที่ใช้เฉพาะ เช่น SUBMAP https://www.gaudiosolutions.com/en/producto/submap/ (ผมยังไม่เคยลองเล่น)
สุดท้ายนี้ผมคงอยากลองชวนคุย และถามทุกท่านว่าชอบลำโพงแบบไหนกันครับ
ตู้ลำโพง 3 ways ที่มีลำโพงชนิดละดอกเท่านั้นเพื่อให้ได้ยินเสียงเท่ากันไม่ว่าจะยืนอยู่ในตำแหน่งไหนของห้องก็ตาม
หรือจะทำ MTM เพื่อจะใช้ดอกลำโพงที่ชอบ และไม่ต้องอนุกรม R ใน network ให้เสียงเสียคุณภาพ
หรือจะใส่ดอกไปเลยให้เต็มที่ เพื่อจะได้ยินเสียงลำโพงที่อยู่ในศาลากลางทุ่งห่างไป 100 เมตร : D
