Line Array? 2

[Tee]

Line Array? 2  แยก! ร่าง ร่าง ร่าง ร่างง งงงง Delay เยอะๆ

กลับมาแล้วครับ หลังจากที่หายไปนาน ปีใหม่ไปเที่ยวไหนกันมามั้งครับ หวังว่าคงไม่เจออุบัติเหตุหรือเรื่องอะไรไม่ดีนะครับ แล้วก็ขอแสดงความเสียใจต่อเหตุที่เกิดขึ้นที่ ร้านซานติก้าด้วยนะครับ (เห็นรูปในหนังสือพิมพ์แอบเห็นร้านเค้าลง JBL Vertec ด้วย Line Array เหมือนกัน)

[Tee]

Side Bar

แต่ก่อนต่อเรื่อง Line Array ขอนอกเรื่องนิดนึงครับ หลังจากที่อ่านทบทวนของเก่าที่ผ่านมาผมคิดว่าจะขอเพิ่มเติมข้อมูลประกอบของชุดที่แล้วหน่อยนะครับ คือบางท่านอาจจะไม่เคยรู้ว่า ความมีทิศทางของเสียงแต่ละความถี่นั้นไม่เท่ากัน อาาาา งงๆ เปิดมาก็งงแว้ววว เค้าว่ามาอย่างงี้ครับคือ เสียงที่มีความถี่ตำ่นั้นจะเดินทางไปได้รอบจุดกำเนิด หรือที่เรียกว่า Omnidirectional คือเดินทางไปทุกทิศทาง (สังเกตุ Mic ที่มีคำว่า Omni มันจะรับเสียงได้รอบทิศทาง กรณีเดียวกัน) เมื่อความถี่สูงขึ้นมันจะเริ่มมีทิศทางที่ชัดเจนมากขึ้น หรือ Unidirectional ทดลองดูเอาดอกลำโพง 8”มา ใสไม้ให้มันซักแผ่นแล้วใช้ oscillator ปล่อยเสียง อันแรกลองที่ 125Hz ก่อน ถ้าเราลองเดินฟังดูจากซ้ายเดินไปขวา เราจะได้ยินเสียงความดังเท่ากันหมด นั้นหละครับ เสียงมันเดินทางไปได้รอบทิศทาง ทีนี้ ลองตั้ง oscillator เป็น 2 KHz ดูครับ แล้วเดินฟังจากซ้ายไปขวาอีกทีเราจะได้ยินเสียงไปช่วงแคบลงเหลือแค่ตรงกลางๆ อันนี้คือมันมีทิศทางที่ชัดเจนขึ้น ทีนี้ลองเปลี่ยนอีก ตั้ง oscillator ไปที่ 4 KHz แล้วฟัง ช่วงที่เราได้ยินเมื่อเดินจากซ้ายไปขวาจะเหลือแคบๆตรงกลางเท่านั้นเอง

[Tee]

 ถามว่าแล้วเสียงไปทุกทิศทางแล้วไม่ดีเหรอ? ไม่ดีซิครับ เราต้องการควบคุมให้เสียงไปเฉพาะในทิศทางที่เราต้องการเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เราวาง Main PA ไปยังทางคนดู เพื่อต้องการให้เสียงเดินทางไปในทิศทางคนดูเท่านั้น กรณีนี้เสียงกลางแหลมไม่ค่อยเป็นปัญหาเท่าไหร่นัก แต่ Low ซิครับ มันไปได้ไปข้างหน้าอย่างเดียว มันมาข้างหลังด้วย แล้วข้างหลัง Main PA ส่วนใหญ่เป็นอะไร ก็เป็น เวทีที่มีนักดนตรีกำลังแสดงอยู่นะซิครับ ส่วนนี้มันจะเป็นต้นตอของปัญหาหลายๆอย่างบนเวที ตั้งแต่ มีเสียงบนเวทีดังมากเกินไปทำให้ต้องส่งMonitor มากขึ้นเพื่อนักดนตรีได้ยิน ส่ง Monitor มากเกินไปก็เกิด Feedback ส่งน้อยไปนักดนตรีก็โวย นอกจากนี้ยังมีปัญหาเรื่อง Delay อีก ใครเคยไปยืนบนเวทีแล้วพูดออกMic แล้วได้ยินเสียงตัวเองออกMonitor ข้างหน้าตัวเอง อีกเสี้ยววินาทีต่อมาก็ได้ยินเสียงตัวเองอีกครั้ง แต่เป็นเสียงที่มาจาก Main PA อันนี้ก็ปัญหาหนักอกของนักดนตรีเลยครับ เพราะความสับสนไม่รู้ว่าจะฟังอันไหนดี Noteเพลงก็ยาก เพลงก็เร็ว ผู้จัดก็รีบ ไม่ไหวแล้ววว สติแตกตายคาเวทีเลยทีนี้ เฮอๆๆ
ซึ่งจริงๆมันก็แก้ไม่ยาก

[Tee]

เป็นอันว่าเข้าใจเนอะ เรื่องทิศทางของเสียง ฝอยมาซะยืดยาว กลับมาสรุปเรื่องคราวที่แล้วกันซักนิดดีกว่าครับ

- ความยาวของทั้งชุดมีผลต่อ ระยะ -3dB ตามทฤษฏี Line Source ยิ่งยาวยิ่งไปไกล
- ในการที่จะใช้ทฤฏี Line Array ควบคุมทิศทางของเสียงได้นั้น แต่ละความถี่ต้องการความยาวของชุด array ไม่เท่ากัน

สองข้อนี้คือจากคราวที่แล้วนะครับ มาต่อเรื่องใหม่กันดีกว่า

[Tee]

Line Array of Discrete Elements (Line Array ที่เกิดจากลำโพงหลายๆตัวทำงานด้วยกัน)

   Line Source ความยาวไม่จำกัด ที่เราผ่านมานั้น มันคงจะเป็นไปได้แค่ในทางทฤษฏีเท่านั้น แต่เมื่อสรุปความรู้ที่ได้จากการศึกษา Line Source ความยาวไม่จำกัดนั้น มากพอที่จะเอามาเป็นแม่แบบนำทางเพื่อสร้าง Line Array จากลำโพงหลายๆตัว หรือง่ายๆคือ มีความเป็นไปได้ ที่จะจำลอง Line Source ด้วยการใช้ Point Source หลายๆอันทำงานด้วยกันอาๆๆๆ มันละครับงานนี้

[Tee]

ขอสรุปจากการศึกษา Line Source ความยาวไม่จำกัด เราจะพบว่า
1.เพื่อที่จะควบคุมทิศทางของเสียง ชุด Array ต้องมีความยาวเทียบเท่ากับหรือยาวกว่า ความยาวคลี่นของความถี่ตำ่สุดที่ Array นั้นจะทำงาน
2. ยิ่งความยาวของ Array มากกว่าความถี่ตำ่สุดที่ชุด Array ทำงานเท่าไหร่เสียงยิ่งทำให้เสียงนั้นใรทิศทางที่แคบลงเท่านั้น(มีทิศทางมากๆ)ดูรูปมันจะแคบลงๆ (ดูแค่ครึ่งรูปนะครับ) นอกจากนี้ยังเกิดSide lobe มากขึ้นอีกด้วย จะเห็น ที่รูปA ความยาวเท่ากับ λ  จะมีแค่ตรงกลางอย่างเดียว พอเป็น 2λในรูป B เราจะเห็นมันมีฝอยๆ เล็กๆเกิดขึ้น เมื่อเป็น 3λ 4λ มันยิ่งเยอะขึ้น
3. จากการศึกษาการทำงานร่วมกันของดอกลำโพงแค่สองดอก เราจะพอว่าระยะห่างระหว่างของดอกจะต้องเทียบเท่ากับความยาวของความถี่สูงสุดที่ลำโพงจะทำงานด้วย

[Tee]

ย่อหน้าที่ผ่านมานี้แปลมาตรงๆตัวเลย เลยต้องขออธิบายเพิ่มเติมนิดนึงว่า มันมีทฤฏีอีกตัวที่เข้ามาเกียวข้องกับเรื่อง Line Array นั้นคือ ทฤฏีการแทรกสอดของคลื่น(Wave Interference) ซึ่งจะบอกว่า คลื่นที่เป็นเส้นตรง เมื่อวิ่งมากระทบกำแพงที่มีช่องว่างอยู่สองช่อง ถ้าระยะห่างของทั้งสองช่องนั้นน้อยกว่า 1/2 λ หรือครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น คลื่นที่ออกมาหลังกำแพงนั้นจะคงลักษณะความเป็นเส้นตรงไว้ไม่แตกออกเป็นคลื่นสองอัน

[Tee]

นักออกแบบลำโพงจึงได้หยิบเอาทฤฏีตัวนี้มาใช้เพื่อจำลอง Line Source ขึ่นมาโดยใช้ Point Source หลายๆ ตัวทำงานด้วยกัน ดูรูปแล้วจะ Get ในทันที จะเห็นได้จากในรูปว่า เมื่อความถี่สูงขึ้นจะทำให้เสียงเริ่มไม่ทำงานเป็น Team แล้ว เริ่มแตกออกเป็นหลายๆอัน

[Tee]

ถ้าคนที่คลุกคลีในด้านงานเครื่องเสียงมานาน น่าจะมีโอกาศได้เห็นลำโพง Line Array ยุดแรกๆที่เป็นลำโพงมีดอกวางซ้อนกันแนวตั้งแบบข้างล่างนี้ จากรูปจะเห็นได้ว่าเค้าใช้ ดอกแหลมเล็กๆสองดอกประกอบอยู่ในตู้ด้วย ท่านอาจจะสงใสว่าเออ ทำไมอะ ตรงนี้ก็เพราะว่า ไอ้เรื่องการแทรกสอดของคลื่นนั้นมันเป็นจริงแค่ในย่านความถี่ตำ่ถึงกลาง หรือเสียงพูดเท่านั้น สังเกตุได้ ตามสถานที่ๆมี reverb มากๆเช่นโบสถ์ฝรั่งเค้าจะนิยมใช้เจ้านี้กันทุกช่วงเสาเลย เพราะมันดังพอที่คนแถวหลังจะได้ยินแต่ไม่ดังเกินไปจนทำให้เกิด reverb มากขึ้นแล้วฟังอะไรไม่รู้เรื่อง  ด้วยความที่มันไม่สามารถตอบสนองความต้องการของงานดนตรีที่ใช้ช่วงความถี่กว้างกว่าเสียงพูดนั้น จึงทำให้ Line Array แบบนี้หายไปจากตลาดหลักนั้นเอง

[Tee]

Line Array ยุคใหม่

Array ยุคใหม่ เกิดขึ้นหลังจากการค้นพบของวิธีที่จะจัดการกับเสียงสูงให้ไปตามทฤฏี Line Arrayเมื่อไม่นานนี้เอง ประมาณต้นยุค90 นี้เอง ลองนึกภาพดูนะครับ เราเอา ดอกลำโพงขนาด 1” มาวางต่อกันสองตัว วัดระยะห่างของดอกลำโพงจากกลางดอกถึงกลางดอกก็จะเท่ากับ1” ที่นี้ จากก่อนหน้านี้ที่บอกว่า คลื่นจากจุดกำเนิดที่มีลักษณะเป็นเส้น เดินทางจากจุดกำเนิดคลื่นผ่านช่องเปิดเล็กๆสองช่องที่ห่างกันไม่เกิน 1/2 λ ของความถี่ของคลื่นมันจะเดินทางผ่านช่องไปด้วยคุณสมบัติของความเป็นเส้นเหมือนเดิม ลองกลับมาดู 1/2”ของเรา ถ้า 1” เท่ากับ 1/2 λ แสดงว่า 1λ ก็เท่ากับ 2” แล้วคลื่นความถี่เท่าไหร่ที่มีความยาวคลื่นเท่ากับ 2” ก็คำนวนได้โดย เอาความเร็วเสียงหารด้วยความถี่ เรามีความยาวคลื่นแล้วต้องการรู้ความถี่ก็จะเป็นว่าเอาความเร็วเสียงมาคูณด้วยความถี่ ซึ้ง 2” จะได้ออกมาที่ประมาณ 6780Hz ก็อย่างที่เห็นหละครับว่ายังไม่ถึง10KHzเลย นักคิดทั้งหลายเค้าเลยต้องหาวิทีจะทำยังไงให้มันเป็นไปตามทฤฏี 

[Tee]

ผลมันจึงออกมาในลักษณะที่เค้าออกแบบ Horn ของดอก Hi ให้มันแคบๆเล็กๆแบนๆในแนวตั้งเพื่อที่จะสามารถนำมาเลียงต่อกันได้โดยไม่เสียคุณลักษณะของ Line Array คือหลายๆดอกทำงานเป็น Team กัน

ตรงนี้ผมขอไม่ลงรายละเอียดมากนะครับ เรื่องHorn นี้เรียนกันได้เป็นเทอมๆเลย เฮอๆ

[Tee]

การออกแบบลำโพงนั้นเป็นเรื่องของการได้อย่างก็ต้องเสียอย่าง มันเป็นเรื่องของการเลือกว่าเราต้องการอะไร แล้วเพื่อที่จะได้สิ่งนั้นมา เราต้องเสียอะไรไป ทำยังไงให้เสียน้อยที่สุด

เวลาเราเลือกอุปกรณ์มาใช้งานคงต้องแยกแยะให้ดีว่าเรื่ิองที่ได้ยิน เป็นหลักการจริงๆหรือการตลาดชวนเชื่อกันแน่ Line Array ไม่ใช้คำตอบสุดท้ายของทุกสถานการณ์นะครับ ใครมา ผมก็จะถามเสมอว่าจะเอาไปใช้งานอะไร สถานที่เป็นแบบไหน อันนี้ความคิดเห็นส่วนตัวนะครับเดียวนี้มันไม่มีอะไร ”ดีที่สุด” มันมีว่า อะไรเหมาะสมที่สุดกับสถานการณ์และตัวแปรต่างๆของเราทั้งนั้น

[Tee]

ในเรื่องของพื้นฐานของ Line Array? ก็จะขอจบลงแต่เพียงเท่านี้นะครับ ยังมีเรื่องอื่นที่ผมอยากจะเอามาเล่าให้ฟัง เช่น Line Array ของยี่ห้อต่างๆที่ผมหาข้อมูลได้มาเจาะลึกให้ดูกัน ว่าแต่ละเจ้าเค้าคิดอะไร ผลิตภัณฑ์ของเค้าจึงออกมาเป็นอย่างนั้น อาา นอกจากนี้ผมมีเรื่องการออกแบบและสร้าง, การนำไปใช้งานจริง แต่ไม่แน่ใจว่าจะมีคนสนใจให้ผมเขียนต่อขนาดไหน อยากให้ทำต่อไปก็Mail มาคุยกันครับ ที่ thitive@gmail.com รวมคำติชมด้วยนะครับเพื่อการพัฒนาต่อๆไป

หวังว่าจะติดตามกันต่อไปนะครับ

ขอบคุณหลายๆ

Tee
Thiti Verawat

[Tee]

สำหรับคนที่ยังไม่หนำใจกับเรื่องราวที่ผมนำเสนอ ลองไปหาหนังสือ Electronics Handbook ฉบับเดือนมกรา 52 หน้า 52 เขียนโดย อ.เจน สงสมพันธ์ุ  เรื่อง “เรื่องอะไร จึงต้องหันมาใช้ ลำโพงไลน์อะเรย์” เขียนได้ละเอียดดีครับ

[Tee]

เอกสารประกอบการเขียน

Don Davis, Eugene Patronis, Jr. - Sound System Engineering, 3rd Edition

Meyer Sound - Technical Report Line Arrays: Theory, Fact and Myth

Michael Adams, QSC - Wideline White Paper: Note and Developments Revision 2

Mark Engebretson, QSC White Paper - Advanced Loudspeaker Tuning Techniques QSC Intrinsic Correction September 07, 2007

John Eargle, Davis Scheirman and Mark Ureda, JBL Professional White Paper - JBL’s Vertical Technology: Achieving Optimum Line Array Performance Through Predictive Analysis, Unique Acoustic Elements and a Dedicated Loudspeaker System

Paul D. Bauman, L-Acoustic - V-DOSC Operator Manual Version 4 6/29/2005

L-Acoustic - dV-DOSC dV-SUB Operator Manual Version 3 June 2005

Guido Noselli, Outline Professional Audio - Outlinearray Butterfly system White Paper

Guido Noselli, Outline Professional Audio - Reflective Wave Guides for the reproduction of high frequencies

Wikipedia - Line Array http://en.wikipedia.org/wiki/Line_Array