EP16: Acoustic Absorber and Diffusers

เพื่อให้ได้มาซึ่งความเข้าใจอย่างลึกซึ้งถึงคุณภาพเสียงภาพในห้องดูหนังหรือฟังเพลงเพื่อนำไปแก้ไขปรับปรุงคุณภาพเสียงได้อย่างถูกต้อง ขอรวบรวมความรู้มาขยายความให้เข้าใจง่ายๆ ว่าวัสดุที่นำมาตกแต่งหรือปรับปรุงคุณภาพ เสียง ไม่ว่าจะเป็น Diffusers หรือ Absorbers จะมีผลอย่างไรต่อเสียงที่ได้ภายในห้อง เราจะใช้ Diffusers หรือ Absorbers มาทำการปรับปรุง และจำนวนหรือพื้นที่เท่าไรที่จะนำไปใช้เพื่อให้คุณภาพที่อยู่ในเกณฑ์ที่ดี และคุ้มค่าเหมาะสมกับการลงทุน

เบื้องต้น เสียงที่ได้ยินในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่เป็นการรวมกันของเสียงโดยตรงจากแหล่งกำเนิดหรือแหล่งที่มาและการสะท้อนทางอ้อมจากพื้นผิวและวัตถุอื่น ๆ ตัวอย่างเช่นในอะคูสติกในห้องทั้งเสียงโดยตรงและการสะท้อนจากผนังเพดานและพื้นเป็นกุญแจสำคัญในการกำหนดคุณภาพของอะคูสติก ดังนั้นหนึ่งในหัวข้อหลักของอะคูสติกคือวิธีจัดการกับการสะท้อนเหล่านี้ซึ่งส่งผลต่อวิธีการแพร่กระจายของเสียงและการรับรู้ได้

เสียงกระทบพื้นผิวถูกส่งดูดซับหรือสะท้อน ปริมาณพลังงานที่จะส่งผ่านการดูดซึมหรือการสะท้อนขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเสียงของพื้นผิว เสียงที่สะท้อนสามารถเปลี่ยนทิศทางโดยพื้นผิวเรียบขนาดใหญ่ (โดยเฉพาะเสียงสะท้อน) หรือกระจัดกระจายไปตามพื้นผิวที่กระจาย เมื่อส่วนสำคัญของเสียงที่สะท้อนออกไปในเชิงพื้นที่และกระจายไปชั่วคราวนี่คือการสะท้อนแบบกระจายและพื้นผิวที่เกี่ยวข้องมักเรียกว่าดิฟฟิวเซอร์ รูปที่ 1 แสดงให้เห็นถึงลักษณะทางโลกและเชิงพื้นที่ของการดูดซับพื้นผิวที่สะท้อนและกระจายอย่างชัดเจนซึ่งประกอบเป็นจานสีเสียง นอกจากประเภทพื้นผิวที่แสดงในรูปที่ 1 แล้วยังมีพื้นผิวแบบไฮบริดซึ่งสามารถดูดซับและกระจายไปยังองศาที่แตกต่างกันได้

ตลอดหลายปีที่ผ่านมานับตั้งแต่ก่อตั้งอะคูสติกสถาปัตยกรรมโดย Sabine มีความพยายามอย่างมากในการศึกษาการดูดซับพื้นผิว ในช่วงเวลานี้ได้มีการรวบรวมค่าสัมประสิทธิ์การดูดซึมได้รับการจัดทำตารางตามมาตรฐานการวัดที่เป็นที่ยอมรับและความเข้าใจที่สมเหตุสมผลเกี่ยวกับวิธีที่ตัวดูดซับควรออกแบบและนำไปใช้งานได้อย่างถูกต้องการพัฒนานี้ยังคงดำเนินต่อไปและความไม่ลดลงของนวัตกรรมที่พัฒนาขึ้นและพบวิธีใหม่ในการทำนายและวัดวัสดุดูดซับ ในทางตรงกันข้ามความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญเกี่ยวกับบทบาทของพื้นผิวการกระจาย (การสะท้อนแบบกระจาย) เพิ่งได้รับการพัฒนามากขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ ในช่วง 20-30 ปีที่ผ่านมาการวิจัยที่สำคัญเกี่ยวกับวิธีการในการออกแบบทำนายวัดและหาปริมาณพื้นผิวที่กระจายได้ส่งผลให้มีความรู้และความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์เพิ่มมากขึ้น

การออกแบบอะคูสติกเชิงสถาปัตยกรรมที่ดีต้องมีปริมาตรห้องที่เหมาะสมรูปทรงห้องที่เหมาะสมและการปรับสภาพพื้นผิวโดยใช้การผสมผสานและการจัดวาง Absorbers, Diffusers และพื้นผิวเรียบในสัดส่วนที่เหมาะสม พื้นที่อะคูสติกทางสถาปัตยกรรมสามารถแบ่งออกได้อย่างคร่าวๆได้ เป็น แหล่งกำเนิดเสียง(Sound Production) การสร้างเสียงซ้ำ( Sound Reproduction) และการควบคุมเสียงรบกวน (Noise Control)

​

วันนี้จะขอยกตัวอย่างของห้องหรือพื้นที่ใช้งานแบบต่างๆ ไม่ว่าจะในด้านศิลปะการแสดงเช่นห้องแสดงดนตรีคลาสสิกหรือโรงละครสำหรับการพูดการแสดง การออกแบบอะคูสติกของห้องที่ดีนั้นมีส่วนอย่างมากในการรับรู้เสียงดนตรีหรือเสียงพูด เวลาที่มาถึงทิศทาง และระดับของการสะท้อนแรก (Early reflection) ควบคู่ไปกับความสมดุลของการสะท้อนครั้งที่ 2,3 จนถึงเวลาของการสลายตัวของพลังงานเสียงจะเป็นตัวกำหนดคุณภาพของเสียงที่ได้ยิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในห้องขนาดใหญ่การสะท้อนของเสียง (Reflection) และการกระจายของเสียง (Diffuse Reflection) เป็นตัวหลักที่จะกำหนดคุณภาพเสียง

จากภาพประกอบตามแผนผังในรูปที่ 2 การออกแบบเพื่อติดตั้งผนัง Absorber สามารถใช้เพื่อควบคุมการสะท้อนกลับ (reverberance)ได้ แต่ยังต้องคำนึงถึงการ absorb ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่เกิดขึ้นจากจากคนหรือผู้ที่อยู่ในห้องเหล่านั้นด้วย

ในทางตรงกันข้ามในการออกแบบหรือคำนวณอะคูสติกของห้องฟังต่างๆไม่ว่าจะเป็น สตูดิโอบันทึกเสียงหรือโฮมเธียเตอร์ควรเป็นกลางมากที่สุด ไม่ควรที่จะดูดซับเสียง(absorb) หรือกระจายเสียง(diffuse)มากเกินไป ควรเป็นกลางให้มากที่สุด กล่าวคือเสียงที่เกิดขึ้นภายในห้องไม่ควรมีการปรุงแต่งใดๆทั้งสิ้น ต้นทางเสียงเป็นอย่างไร เมื่อไปถึงผู้รับฟังก็ควรจะเป็นเสียงแบบนั้นหรือใกล้เคียงเสียงต้นทางให้มากที่สุด เพื่อให้ผู้ฟังได้ยินสิ่งที่บันทึกไว้ตามที่บันทึกไว้เท่านั้น

ในการออกแบบหรือสร้างห้องเหล่านี้นั้น ผนังการซับเสียง(Absorber) และผนังการกระจายเสียง(Diffuser) จะมีบทบาทสำคัญกว่าผลกระทบจากคนที่มีอยู่ภายในห้อง

จากรูปที่ 3 จะเห็นได้ว่าผนังการดูดซับเสียงและผนังการกระจายถูกนำมาใช้เพื่อควบคุมการเกิดการผิดเพี้ยนของเสียงที่จะเกิดขึ้นในพื้นที่จากการสะท้อนแรกที่เรียกว่า Early reflection และการเกิดขึ้นของโหมดความถี่ต่ำที่เรียกว่า Room mode.

ด้านการควบคุมเสียงรบกวน (noise) ในสถานที่ต่างๆเช่นโรงยิมสระว่ายน้ำและโรงงาน วัตถุประสงค์หลักคือเพียงเพื่อลดเสียงก้อง(Reverberance) และระดับเสียง(Sound level) การออกแบบผนังส่วนใหญ่จะเป็นผนังประเภทซับเสียง (absorber) ซึ่งวิธีนี้จะทำให้เกิดลดระดับเสียงเพื่อป้องกันความเสียหายจากการได้ยิน และเพื่อปรับปรุงความชัดเจนของเสียงพูด การกระจายการดูดซับที่สม่ำเสมอเป็นเครื่องมือหลักของอะคูสติกและผนังประเเภทการสะท้อน(diffuser) จะมีผลกระทบและบทบาทรองลงมาดังที่แสดงในรูปที่ 4