EP26: วิธีการแก้ไขและสาเหตุของปัญหาความถี่ต่ำในห้องฟังขนาดเล็ก.

เริ่มจากความจริงที่ว่าห้องขนาดเล็กทั้งหมดจะมีปัญหาความถี่ต่ำหรือ "เบส" ทั้งสิ้น ซึ่งเป็นผลจากการรวมกัน และอัตราส่วนระหว่างความกว้าง ความยาว และความสูงที่ไม่ถูกต้อง มีอัตราส่วนบางอย่างของความยาวผนังทั้งสามด้านเหล่านี้ที่ทำให้เกิดปัญหาเสียงเบสในห้องที่มีขนาดเล็กมากขึ้น ขั้นตอนแรกในการกำหนดหรือแก้ไขห้องที่มีปัญหาเสียงเบสของห้องขนาดเล็กเบื้องต้นที่ง่ายและดีที่สุด คือการหาห้องที่มีอัตราส่วนความกว้าง ความสูง และความยาวที่ถูกต้อง

​​ อัตราส่วนที่ถูกต้องคืออะไร? ทั้งหมดขึ้นอยู่กับการใช้งานของห้องว่านำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์อะไร.? อุปกรณ์หรือระบบซึ่งรวมทั้งแหล่งกำเนิดเสียงคืออะไรและมีช่วงของความถี่เสียงอยู่ที่เท่าไร? ขนาดห้องจะบอกคุณตามขนาดว่าจะยอมรับหรือไม่ยอมรับความถี่บางความถี่หรือไม่ ดังนั้นหากเป็นไปได้เราควรกำหนดหรือสร้างห้องให้มีอัตราส่วน, ขนาดที่ถูกต้องก่อนเป็นอันดับแรก(ตามเอกสารแนบ)

Wave and Ray

หากเราจะแบ่งลักษณะการเคลื่อนที่ของเสียง เราจะสามารถแบ่งได้เป็นสองแบบคือ Wave และ Ray โดยที่ Wave จะเป็นการเคลื่อนที่ของพลังงานความถี่ต่ำที่ต่ำกว่า 100 เฮิรตซ์(โดยประมาณ) Wave หรือคลื่นพลังงานที่ 30 Hz.จะมีความยาวคลื่นที่ 38ฟุตและสูง 15ฟุต ดังนั้นคลื่นของพลังงานยาว 38ฟุตจะยาวมากไม่สามารถที่จะพอดีกับห้องเล็ก ๆ ได้ และไม่สามารถพอดีแม้กระทั่งที่ความยาวช่วง 40 หรือ 50 Hz. และเมื่อพลังงานคลื่นความถี่ที่ไม่พอดี จะเกิดปรากฎการณ์ที่เรียกว่า Room mode(รายละเอียดลองหาอ่านจากบทความที่ผ่านมา)ในห้องที่ไม่ต้องการเกิดขึ้น แรงดันที่เกิดจากอากาศระหว่างพื้นผิวผนังจะกระตุ้นอากาศและทำให้อากาศเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่ของอากาศทำให้เกิดความผิดเพี้ยนของเสียงที่ได้ยิน นี่คือสิ่งที่บางคนจะเรียกว่า "Bass boom" ส่วนที่ความถี่ที่สูงกว่า 100เฮิรตซ์(โดยประมาณ) ขึ้นมาก การเคลื่อนที่จะมีสักษณะเป็นเส้นเหมือนลำแสง ซึ่งจะมีความยาวคลื่นสั้นกว่าและตรงกว่าและไม่สั่น ซึ่งพลังงานมีความยาวที่สั้นกว่า นี้ทำให้เราสามารถแก้ไขจัดการได้ง่ายกว่าความถี่ต่ำที่มีความยาวคลื่นยาวมากกว่า

อัตราส่วนห้อง

มีอัตราส่วนบางห้องที่ช่วยลดปัญหาความถี่ต่ำภายในห้อง มีระยะห่างเพียงพอเพื่อให้พลังงานความถี่ต่ำเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระภายในห้องมากขึ้น คุณไม่เพียงแค่ต้องกังวลเกี่ยวกับอัตราส่วนของห้องเท่านั้น แต่คุณต้องมีพื้นที่สำหรับจัดการกับปัญหาเสียงเบสในห้องขนาดเล็กด้วย ปัญหาความดันความถี่ต่ำจะต้องใช้พื้นที่ที่มีขนาดใหญ่เพียงพอเพื่อที่จะปรับแก้ไขได้อย่างถูกต้อง

​ การดูดซับพลังงานความถี่ต่ำใช้เทคโนโลยีพิเศษที่มีมวลและต้องใช้พื้นที่จำนวนหนึ่งเพื่อให้ได้ผลลัพธ์การดูดซับที่ดี ในปัจจุบันมีอยู่หลายแบบ การแก้ไขปัญหาเสียงเบสในห้องขนาดเล็ก เรามีเทคโนโลยีการออกแบบในปัจจุบันอยู่สามประเภทคือ Helmholtz, Membrane และDiaphragmatic Absorbers ซึ่งต่อไปเราจะมาดูคุณสมบัติและประโยชน์ของทั้งสามแบบกันต่อไป

Helmholtz Resonators

อุปกรณ์ตัวแรกที่เราเรียกว่า Helmholtz จะมีลักษณะเป็นทรงกระบอกหรือตู้ที่มีความลึกและความสูงเฉพาะ ช่องเปิดต้องออกแบบให้มีความยาวและความลึกที่เหมาะสม ช่องด้านบนหรือช่องเปิดเป็นที่ที่พลังงานเข้าสู่โครงสร้าง เมื่อเข้าไปในตู้ ตู้จะถูกดูดซับที่ระดับหรือความถี่ที่ Helmholtz ได้รับการออกแบบมาให้ดูดซับ ช่องเปิดพร้อมกับความลึกของตู้จะเป็นตัวกำหนดความถี่เรโซแนนซ์ของตู้ ความถี่ที่อยู่เหนือความถี่เรโซแนนซ์จะถูกดูดซับ ความถี่ที่ต่ำกว่าความถี่เรโซแนนซ์จะไม่ถูกจัดการ เรโซเนเตอร์ของ Helmholtz เป็นความถี่เฉพาะและทำงานบนช่วงความถี่แคบๆ ของพลังงาน Helmholtz นี้นั้นไม่ดูดซับพลังงานมากเท่ากับประเภท Membrane หรือ Diaphragmatic Absorbers ดังนั้นหากเราต้องการใช้ Helmholtz Resonators มาช่วยในการแก้ปัญหา เราจะต้องรู้เสียก่อนว่าห้องเรามีปัญหาที่ความถี่เท่าไร แล้วจึงเลือก Helmholtz Resonators ของความถี่นั้นๆมาใช้ในการแก้ปัญหา

Membrane Absorbers

ขนาดของตู้ Membrane Absorbers นี้จะมีความลึกพอสมควร โดยที่ด้านหน้าของ Membrane Absorbers จะมีลักษณะที่เป็นแผ่นMembrane แบบยืดหยุ่นที่สั่นสะเทือนเพื่อตอบสนองต่อคลื่นแรงดันของพลังงาน เมมเบรนด้านหน้าจะทำให้คลื่นแรงดันช้าลงก่อนที่จะเข้าสู่ตู้ เมื่อเข้าไปในตู้จะได้รับผลกระทบจากความลึกและความหนาแน่นของตู้ ความลึกและความหนาแน่นของตู้พร้อมกับความหนาแน่นของไดอะแฟรม จะดูดซับและทำลาย ความถี่เรโซแนนซ์ที่ถูกออกแบบ Membrane Absorbers จะมีประสิทธิภาพการทำงานได้ดีกว่า Helmholtz และสามารถครอบคลุมช่วงความถี่ที่กว้างขึ้น อัตราการดูดซึมถูกกำหนดโดยวัสดุภายในตู้ร่วมกับไดอะแฟรมผนังด้านหน้า เมมเบรนเป็นตัวดูดซับที่ดีกว่า Helmholtz แต่ไม่ดีเท่ากับตัวดูดซับแบบDiaphragmatic Absorbers ซึ่งมีประสิทธิภาพดีที่สุดจากทั้งสามประเภท

Diaphragmatic Absorbers

Diaphragmatic Absorbers จะมีสามส่วนประกอบหลักๆ คือมีผนังด้านหน้าหรือแผ่นไดอะแฟรมที่เคลื่อนไหวอย่างเหมาะสมกับแรงดันเสียงที่เกิดจาก Room modeในห้องที่ไม่ต้องการ ภายในตู้มีสองส่วน โดยที่ความลึกจะถูกออกแบบสำหรับ resonant frequency ของแต่ละตู้ ความถี่ทั้งหมดที่อยู่เหนือ resonant frequency จะถูกดูดซับ วัสดุและชนิดที่ใช้อยู่ภายในจะเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพ และความสามารถในการดูดซับพลังงานของความถี่เหล่านั้น ความหนาแน่นหรือมวลของตู้ต้องหนาแน่นมากกว่าผนังด้านหน้าหรือผนังด้านข้าง ในการออกแบบเราสามารถที่จะออกแบบให้ผนังด้านหน้าทั้งสองชิ้นจะมีความสามารถและประสิทธิภาพในการทำงานมากกว่าประเภทชิ้นเดียวหรือ ประเภท Membrane absorbers

Diaphragmatic Absorption Performance

ประสิทธิภาพการทำงานของ Diaphragmatic absorbers เป็นการทำงานที่ผสมผสานของผนังทั้งสองที่อยู่ด้านหน้าที่มีความยืดหยุ่นที่เหมาะสม และความหนาแน่นมั่นคงแข็งแรงของตัวตู้ กับความลึกของตู้ที่สร้างสัมประสิทธิ์การดูดกลืนที่จำเป็นในการดูดซับคลื่นยาวของพลังงานภายในห้องขนาดเล็ก คลื่นพลังงานความถี่ต่ำความยาว 30 เฮิร์ตซ์ มีความยาวคลื่น 38 ฟุต. และความสูง 19 ฟุต. มันเปรียบเสมือนเป็นแหล่งพลังงานที่วิ่งไปมาภายในห้องที่มีพื้นที่แคบๆ หากเราต้องการที่จะดูดซับพลังงานของแรงดันคลื่นความถี่เหล่านั้น เทคโนโลยีของอุปกรณ์ที่เรียกว่า Diaphragmatic absorbers ยังคงเป็นผลิตภัณฑ์เพียงตัวเดียวในปัจจุบันที่มีประสิทธิภาพสูงสุด ในการจัดการกับปัญหาเหล่านั้นได้ดีที่สุด

ปล: สำหรับผู้ที่ต้องการศึกษาเพิ่มเติมแนะนำหนังสือเล่มนี้ครับ "Master Handbook of Acoustics": https://amzn.to/3i71CWI