บทที่4 Part 2 แกนหลักAudio ที่จำเป็นต้องรู้

Handbook for Sound Engineers   Fourth Edition

Glen M. Ballou   Editor

Fundamentals of Audio and Acoustics

พื้นฐานของเสียงและอะคูสติค By  Pat Brown

แปลบทเรียนโดย อ. ต๋อม ธรรมรัฐ วิสุทธิภาพ

บทนำ หลายคนมีส่วนร่วมในการค้าเครื่องเสียงก่อนที่จะได้รับการฝึกอบรมทางเทคนิค ผู้ที่จริงจังกับการฝึกเสียงจะค่อยๆ อ่านหนังสือในภายหลังเพื่อเรียนรู้หลักการทางกายภาพที่เป็นรากฐานของงานฝีมือของพวกเขา บทนี้เน้นไปที่การสร้างข้อมูลพื้นฐานที่จะพิสูจน์ได้ว่ามีคุณค่าอันล้ำค่าสำหรับทุกคนที่ทำงานในด้านเสียง มีเครื่องมือมากมายสำหรับผู้ที่ทำงานเกี่ยวกับระบบเสียง ที่สำคัญที่สุดคือเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ การใช้งานไม่ขึ้นอยู่กับประเภทของระบบหรือการใช้งาน นอกจากนี้ยังเป็นอมตะและไม่ตกอยู่ภายใต้ความล้าสมัยเช่นผลิตภัณฑ์เครื่องเสียง แน่นอนว่าเราต้องสร้างสมดุลระหว่างวิธีการทางคณิตศาสตร์กับประสบการณ์จริงเพื่อให้เข้าใจถึงข้อบกพร่องและข้อจำกัดของสูตร เมื่อเข้าใจพื้นฐานแล้ว งานระบบเสียงจะกลายมาเป็นสัญชาตญาณอย่างมาก ผู้ปฏิบัติงานด้านเสียงจะต้องมีความรู้ทั่วไปในหลายๆ วิชา

ข้อมูลในบทนี้ได้รับการคัดเลือกมาอย่างรอบคอบเพื่อให้ผู้อ่านเห็นภาพใหญ่ของสิ่งที่สำคัญในระบบเสียง หัวข้อต่างๆ มากมายได้รับการกล่าวถึงอย่างละเอียดในบทอื่นๆ ของหนังสือเล่มนี้ ในการรักษาเบื้องต้นของแต่ละวิชานี้ ภาษาของคณิตศาสตร์จะถูกจำกัดให้เหลือน้อยที่สุด โดยเลือกใช้คำอธิบายของทฤษฎีและแนวคิดแทน นี่เป็นรากฐานที่มั่นคงสำหรับการศึกษาเพิ่มเติมในวิชาใดวิชาหนึ่ง เมื่อพิจารณาถึงจำนวนหัวข้อที่สามารถรวมไว้ที่นี่ได้จนแทบไม่สิ้นสุด ผมจึงเลือกหัวข้อต่อไปนี้ตามประสบการณ์ของตัวเองในฐานะผู้ฝึกหัดและผู้ฝึกสอนที่ดี

1. เดซิเบลและระดับ
2. ความถี่และความยาวคลื่น
3. หลักการซ้อนทับ
4. กฎของโอห์มและสมการกำลัง
5. อิมพีแดนซ์ ความต้านทาน และรีแอกแตนซ์
6. ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการได้ยินของมนุษย์
7. การตรวจสอบเนื้อหาของโปรแกรมเสียง
8. หลักการแผ่รังสีเสียง
9. การรบกวนของคลื่น

ความเข้าใจพื้นฐานในด้านเหล่านี้จะเป็นรากฐานสำหรับการศึกษาเพิ่มเติมในด้านที่ผู้อ่านสนใจเป็นพิเศษ แนวคิดและหลักการส่วนใหญ่ในบทนี้มีมาหลายปีแล้ว แม้ว่าผมจะไม่ได้อ้างอิงการอ้างอิงทุกคำ แต่พวกเขาก็ได้รับเครดิตเต็มสำหรับข้อมูลจำนวนมากที่นำเสนอที่นี่

1.The Decibel

บางทีเครื่องมือที่มีประโยชน์ที่สุดที่เคยสร้างมาสำหรับเครื่องปรับแต่งเสียงก็คือเดซิเบล (dB) ช่วยให้การเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของระบบ เช่น กำลัง แรงดันไฟฟ้า หรือระยะทาง สัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงระดับที่ผู้ฟังได้ยิน กล่าวโดยย่อ เดซิเบลเป็นวิธีหนึ่งในการแสดง “ปริมาณ” ในลักษณะที่เกี่ยวข้องกับการรับรู้ความดังของมนุษย์ เราจะไม่ติดตามวิวัฒนาการอันยาวนานหรือต้นกำเนิดที่เฉพาะเจาะจงที่นี่ เช่นเดียวกับเครื่องมือเสียงส่วนใหญ่ ได้รับการแก้ไขหลายครั้งเพื่อให้ทันกับแนวทางปฏิบัติทางเทคโนโลยีในปัจจุบัน มีแหล่งข้อมูลที่ดีเยี่ยมสำหรับข้อมูลดังกล่าว ต่อไปนี้เป็นการศึกษาสั้นๆ เกี่ยวกับการใช้เดซิเบลสำหรับงานเครื่องเสียงทั่วไป พวกเราส่วนใหญ่มักจะพิจารณาตัวแปรทางกายภาพในรูปแบบเชิงเส้น ตัวอย่างเช่น ปริมาณที่มากกว่าสองเท่าจะให้ผลลัพธ์สุดท้ายเป็นสองเท่า ทรายมากกว่าสองเท่าจะผลิตคอนกรีตได้มากเป็นสองเท่า แป้งสองเท่าจะผลิตขนมปังได้สองเท่า ความสัมพันธ์เชิงเส้นนี้ไม่ถือเป็นจริงสำหรับความรู้สึกในการได้ยินของมนุษย์ เมื่อใช้ตรรกะนั้น กำลังของเครื่องขยายเสียงสองเท่าควรจะดังขึ้นสองเท่า น่าเสียดายที่นี่ไม่เป็นความจริง การเปลี่ยนแปลงของความดังและความถี่ของเสียงที่รับรู้จะขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลงจากสภาวะเริ่มต้นบางประการ ซึ่งหมายความว่าผู้ที่ใช้เสียงมีความกังวลเกี่ยวกับอัตราส่วน อัตราส่วนที่กำหนดจะให้ผลลัพธ์เดียวกันเสมอ การทดสอบเชิงอัตนัยแสดงให้เห็นว่ากำลังที่จ่ายให้กับลำโพงจะต้องเพิ่มขึ้นประมาณ 26% เพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงด้านเสียง ดังนั้นอัตราส่วน 1.26:1 จึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ได้ยินน้อยที่สุด โดยไม่คำนึงถึงปริมาณกำลังเริ่มต้น หากปริมาณกำลังเริ่มต้นคือ 1 วัตต์ การเพิ่มเป็น 1.26 วัตต์ (W) จะทำให้เสียงเพิ่มขึ้น “เพียงได้ยิน” หากปริมาณเริ่มต้นคือ 100 วัตต์ จะต้องใช้พลังงาน 126 วัตต์จึงจะทำให้เกิดเสียงเพิ่มขึ้นได้ สเกลตัวเลขสามารถเป็นเส้นตรงโดยมีค่าต่างๆ เช่น 1, 2, 3, 4, 5 เป็นต้น สเกลตัวเลขสามารถเป็นสัดส่วนกับค่าต่างๆ เช่น 1, 10, 100, 1,000 เป็นต้น สเกลที่ได้รับการปรับเทียบตามสัดส่วนเรียกว่า loga สเกลริทมิก จริงๆ แล้ว ลอการิทึมหมายถึง “ตัวเลขตามสัดส่วน” เพื่อความง่าย ลอการิทึมฐาน 10 จะถูกนำมาใช้สำหรับงานด้านเสียง การใช้กำลังของเครื่องขยายเสียงเป็นตัวอย่าง การเปลี่ยนแปลงของระดับจะถูกกำหนดโดยการค้นหาอัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ที่น่าสนใจ (เช่น วัตต์) และการใช้ลอการิทึมฐาน 10 ผลลัพธ์ที่ได้คือการเปลี่ยนแปลงระดับระหว่างกำลังไฟฟ้าทั้งสองที่แสดงเป็น Bels ลอการิทึมฐาน 10 คำนวณโดยใช้ตารางค้นหาหรือเครื่องคิดเลขวิทยาศาสตร์ การแปลงบันทึกบรรลุผลสำเร็จสองประการ:

1. โดยจะกำหนดอัตราส่วนตามมาตราส่วน จำนวนตามสัดส่วนที่สัมพันธ์กับการได้ยินของมนุษย์ได้ดีขึ้น
2. ช่วยให้สามารถแสดงตัวเลขที่มีขนาดใหญ่มากในรูปแบบที่กะทัดรัดยิ่งขึ้น ขั้นตอนสุดท้ายในการแปลง

เดซิเบลคือปรับขนาดปริมาณเบลเป็นสิบเท่า ขั้นตอนนี้แปลง Bels เป็นเดซิเบลและเสร็จสิ้นกระบวนการแปลง

1.1 Loudness and Level

ความดังที่รับรู้ของเหตุการณ์เสียงสัมพันธ์กับระดับเสียงของมัน ซึ่งจะสัมพันธ์กับระดับไฟฟ้าที่ขับลำโพงด้วย ระดับคือแรงดันทางไฟฟ้าหรือเสียงหรือกำลังที่แสดงเป็นเดซิเบล ในช่วงการทำงานเชิงเส้น ระบบการได้ยินของมนุษย์จะรับรู้ระดับที่เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของความดัง เนื่องจากแก้วหูเป็นกลไกที่ไวต่อแรงกด = 0 dB (or 0 dB SPL)

สิ่งนี้ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นเกณฑ์การได้ยินของมนุษย์ในย่านความถี่กลาง ระดับความดันเสียงจะระบุไว้ใน dB ref เสมอ 0.00002 Pa ระดับกำลังเสียงจะระบุไว้ใน dB อ้างอิงเสมอ 1 pW (พิโควัตต์ หรือ 10 12 วัตต์) เนื่องจากโดยปกติแล้วมันเป็นระดับความดันที่น่าสนใจ เราจึงต้องยกกำลังสองเทอมปาสคาลในการแปลงเดซิเบลเพื่อให้เป็นสัดส่วนกับกำลัง

2.Frequency

ผู้ประกอบวิชาชีพด้านเสียงความถี่อยู่ในธุรกิจคลื่น คลื่นเกิดขึ้นเมื่อตัวกลางถูกรบกวน ตัวกลางอาจเป็นอากาศ น้ำ เหล็ก ดิน ฯลฯ การรบกวนทำให้เกิดความผันผวนในสภาวะแวดล้อมของตัวกลางที่แพร่กระจายเป็นคลื่นที่แผ่ออกไปด้านนอกจากแหล่งกำเนิดของการรบกวน หากใช้หนึ่งวินาทีเป็นช่วงเวลาอ้างอิง จำนวนความผันผวนด้านบนและด้านล่างของสภาวะแวดล้อมต่อวินาทีจะเป็นความถี่ของเหตุการณ์ และแสดงเป็นรอบต่อวินาทีหรือเฮิรตซ์ มนุษย์สามารถได้ยินความถี่ต่ำถึง 20 Hz และสูงถึง 20,000 Hz (20 kHz) ในวงจรเสียง ปริมาณที่สนใจมักจะเป็นแรงดันไฟฟ้าไตรคอลไฟฟ้า ในวงจรเสียง หมายถึงค่าความเบี่ยงเบนของอากาศจากความดันบรรยากาศโดยรอบ เมื่อความผันผวนของความดันอากาศมีความถี่ระหว่าง 20 Hz ถึง 20 kHz มนุษย์จะได้ยิน ตามที่ระบุไว้ในส่วนเดซิเบล มนุษย์มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงตามสัดส่วนของกำลัง แรงดันไฟฟ้า ความดัน และระยะทาง สิ่งนี้ก็เป็นจริงสำหรับความถี่ด้วย ถ้าเราเริ่มต้นที่

ความถี่เสียงต่ำสุดที่ 20 เฮิรตซ์ และเพิ่มด้วยอัตราส่วน 2:1 ผลลัพธ์ที่ได้คือ 40 เฮิรตซ์ ช่วงเวลาหนึ่งอ็อกเทฟ การเพิ่ม 40 Hz เป็นสองเท่าจะได้ 80 Hz นี่เป็นช่วงหนึ่งอ็อกเทฟเช่นกัน แต่ก็มีความถี่เป็นสองเท่าของอ็อกเทฟก่อนหน้า การเพิ่มความถี่ต่อเนื่องกันแต่ละครั้งจะทำให้ค่าอ็อกเทฟเพิ่มขึ้นอีก และอ็อกเทฟที่สูงกว่าแต่ละอันจะมีเนื้อหาสเปกตรัมเป็นสองเท่าของความถี่ที่อยู่ด้านล่าง ทำให้สเกลลอการิทึมเหมาะสำหรับการแสดงความถี่  แสดงสเกลความถี่ลอการิทึมและการหารที่เป็นประโยชน์บางส่วน จุดกึ่งกลางการรับรู้ของสเปกตรัมสำหรับผู้ฟังที่เป็นมนุษย์คือประมาณ 1 kHz มีอัตราส่วนความถี่หลักบางประการ:

• อัตราส่วน
• 10:1 ratio—decade.
• 2:1 ratio—octave.

การตอบสนองทางสเปกตรัมหรือความถี่ของระบบจะอธิบายความถี่ที่สามารถผ่านระบบนั้นได้ จะต้องระบุด้วยค่าความคลาดเคลื่อนที่เหมาะสมเสมอ เช่น ±3 dB ช่วงความถี่นี้คือแบนด์วิธของระบบ ส่วนประกอบของระบบทั้งหมดมีแบนด์วิธที่จำกัด โดยทั่วไประบบเสียงจะถูกจำกัดแบนด์วิดท์ด้วยเหตุผลด้านความเสถียรและการป้องกันลำโพง เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมสามารถใช้เพื่อสังเกตการตอบสนองทางสเปกตรัมของระบบหรือส่วนประกอบของระบบ

3.Wavelength

ความยาวคลื่น ถ้าทราบความถี่ F ของการสั่นสะเทือน ระยะเวลา T สำหรับหนึ่งรอบของการสั่นสะเทือนสามารถหาได้จากความสัมพันธ์อย่างง่าย คลื่นแพร่กระจายด้วยความเร็วที่ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของคลื่นและตัวกลางที่มันไหลผ่าน ความเร็วของคลื่นจะกำหนดขนาดทางกายภาพของคลื่น เรียกว่าความยาวคลื่น ความเร็วแสงในสุญญากาศอยู่ที่ประมาณ 300,000,000 เมตรต่อวินาที (m/s) ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในลวดทองแดงค่อนข้างน้อย โดยทั่วไปคือ 90% ถึง 95% ของความเร็วแสง ความเร็วการแพร่กระจายที่รวดเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้ความยาวคลื่นที่ความถี่เสียงยาวมาก

ที่ความถี่วิทยุที่สูงขึ้น (VHF และ UHF) ความยาวคลื่นจะสั้นมาก—1 เมตรหรือน้อยกว่า เสาอากาศที่จะรับคลื่นดังกล่าวจะต้องมีขนาดทางกายภาพที่เทียบเคียงได้ โดยทั่วไปจะมีความยาวคลื่นหนึ่งในสี่ถึงครึ่งหนึ่ง เมื่อคลื่นสั้นเกินไปสำหรับเสาอากาศที่ใช้งานจริง จานเว้าสามารถใช้เพื่อรวบรวมคลื่นได้ ควรชี้ให้เห็นว่าความถี่สูงสุดที่มนุษย์ได้ยิน (ประมาณ 20 kHz) นั้นเป็นความถี่ที่ต่ำมากเมื่อพิจารณาจากสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด คลื่นเสียงคือคลื่นที่แพร่กระจายโดยอาศัยการสั่นสะเทือนของตัวกลาง เช่น เหล็ก น้ำ หรืออากาศ ความเร็วในการแพร่กระจายผ่านตัวกลางเหล่านี้ค่อนข้างช้า ส่งผลให้คลื่นมีความยาวเมื่อเทียบกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่เท่ากัน ความยาวคลื่นของความถี่เสียงในช่วงอากาศตั้งแต่ประมาณ 17 ม. (20 Hz) ถึง 17 มม. (20 kHz) ความยาวคลื่น 1 kHz ในอากาศคือประมาณ 0.334 ม. (ประมาณ 1.13 ฟุต) เมื่อคลื่นเสียงสั้นทางกายภาพถูกแผ่ออกไปในห้องขนาดใหญ่ อาจเกิดผลเสียจากการสะท้อนได้ การสะท้อนเสียงเกิดขึ้นเมื่อคลื่นพบกับการเปลี่ยนแปลงในอิมพีแดนซ์ของเสียง โดยปกติจะมาจากพื้นผิวแข็ง ขอบของพื้นผิว หรือสิ่งกีดขวางอื่นๆ มุมสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบในกรณีอุดมคติ เสียงทางสถาปัตยกรรมคือการศึกษาพฤติกรรมของคลื่นเสียงในพื้นที่ปิด นักอะคูสติกมีความเชี่ยวชาญในการสร้างพื้นที่ที่มีสนามเสียงสะท้อนซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพมากกว่าที่จะเบี่ยงเบนความสนใจไปจากประสบการณ์การฟัง เมื่อเสียงกระทบกับพื้นผิวห้อง ปฏิกิริยาที่ซับซ้อนจะเกิดขึ้น หากพื้นผิวมีขนาดใหญ่กว่าความยาวคลื่นมาก จะเกิดการสะท้อนกลับและเงาเสียงจะเกิดขึ้นด้านหลังขอบเขต หากสิ่งกีดขวางมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นที่คลื่นกระทบ คลื่นจะเลี้ยวเบนไปรอบๆ สิ่งกีดขวางและยังคงแพร่กระจายต่อไป ผลกระทบทั้งสองมีความซับซ้อนและขึ้นอยู่กับความถี่ (ความยาวคลื่น) ทำให้ยากต่อการคำนวณ คลื่นสะท้อนจะรุนแรงหากพื้นผิวมีขนาดใหญ่และมีการดูดซึมต่ำ เมื่อการดูดซึมเพิ่มขึ้น ระดับการสะท้อนจะลดลง หากพื้นผิวเป็นแบบสุ่ม คลื่นสามารถกระจัดกระจายได้ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของขนาดระหว่างคลื่นและการผ่อนปรนของพื้นผิว ตัวกระจายที่มีจำหน่ายทั่วไปสามารถใช้เพื่อให้เกิดการกระจายที่สม่ำเสมอในพื้นที่การฟังที่สำคัญ

3.1  Surface Shapes

รูปร่างพื้นผิว เรขาคณิตของขอบเขตสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อพฤติกรรมของเสียงที่กระทบ จากมุมมองของการเสริมพลังเสียง โดยปกติแล้วการกระจายเสียงจะดีกว่าการเน้นเสียง ด้วยเหตุนี้จึงควรหลีกเลี่ยงขอบเขตห้องเว้า รูปที่ 2-13 หอประชุมหลายแห่งมีผนังด้านหลังที่เว้าและหน้าระเบียงซึ่งจำเป็นต้องมีการควบคุมเสียงอย่างกว้างขวางเพื่อควบคุมการสะท้อน พื้นผิวนูนเป็นที่ต้องการมากกว่า เนื่องจากมันจะกระจายคลื่นเสียงที่มีความยาวคลื่นน้อยสัมพันธ์กับรัศมีความโค้ง มุมห้องสามารถให้การควบคุมทิศทางที่เป็นประโยชน์ที่ความถี่ต่ำ แต่ที่ความถี่สูงอาจทำให้เกิดการสะท้อนที่เป็นปัญหาได้ การสะท้อนทางไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าพบกับการเปลี่ยนแปลงของอิมพีแดนซ์ สำหรับคลื่นที่เคลื่อนที่ไปตามเส้นลวด การสะท้อนจะกลับไปหาแหล่งกำเนิดคลื่น การสะท้อนดังกล่าวมักไม่เป็นปัญหาสำหรับคลื่นแอนะล็อก เว้นแต่จะมีการชดเชยเฟสระหว่างคลื่นขาออกและคลื่นสะท้อน โปรดทราบว่าสายสัญญาณเสียงจะต้องยาวมากเพื่อชดเชยเวลาที่สำคัญระหว่างเหตุการณ์และคลื่นสะท้อน (หลายพันเมตร) ที่ความถี่วิทยุ คลื่นสะท้อนจะสร้างปัญหาใหญ่ และโดยปกติแล้วสายเคเบิลจะถูกยกเลิก (ทำงานในอิมพีแดนซ์ที่ตรงกัน) เพื่อดูดซับคลื่นบุ๋มตกกระทบที่อุปกรณ์รับและลดระดับการสะท้อน เช่นเดียวกับสัญญาณดิจิตอลเนื่องจากมีเนื้อหาความถี่ที่สูงมาก

3.2 Superposition

การซ้อนทับ คลื่นไซน์และคลื่นโคไซน์มีความถี่เป็นคาบและเป็นเอกพจน์ รูปคลื่นอย่างง่ายเหล่านี้เป็นส่วนสำคัญของรูปคลื่นที่ซับซ้อนที่เราฟังทุกวัน แอมพลิจูดของคลื่นไซน์สามารถแสดงเป็นฟังก์ชันของเวลาหรือเป็นฟังก์ชันของการหมุนเฟสได้  คลื่นไซน์จะใช้เป็นตัวอย่างสำหรับการอภิปรายต่อไปนี้เกี่ยวกับการซ้อนทับ เมื่อทราบขนาด (ความยาวคลื่น) ของคลื่นแล้ว จะมีประโยชน์ที่จะแบ่งย่อยเป็นส่วนเพิ่มเล็กๆ เพื่อวัตถุประสงค์ในการติดตามความก้าวหน้าของคลื่นเป็นวัฏจักรหรือเปรียบเทียบความก้าวหน้าของคลื่นกับคลื่นอื่น เนื่องจากคลื่นไซน์อธิบายเหตุการณ์แบบวงกลม (วงกลม) หนึ่งรอบเต็มจะแสดงเป็น 360° ซึ่งเป็นจุดที่คลื่นเกิดซ้ำ เมื่อคลื่นความดันเสียงหลายคลื่นผ่านจุดสังเกต การตอบสนองของคลื่นจะรวมกันเป็นคลื่นประกอบ คลื่นคอมโพสิตคือการรวมกันที่ซับซ้อนของคลื่นตั้งแต่สองคลื่นขึ้นไป แอมพลิจูดของผลรวมถูกกำหนดโดยเฟสสัมพัทธ์ของแต่ละคลื่น ลองพิจารณาว่าคลื่นสองลูกจะรวมกัน ณ จุดสังเกตได้อย่างไร จุดนี้อาจเป็นที่นั่งผู้ฟังหรือตำแหน่งไมโครโฟน มีสุดขั้วอยู่สองประการ หากไม่มีเฟสออฟเซ็ตระหว่างสองคลื่นที่มีแอมพลิจูดและความถี่เท่ากัน ผลลัพธ์ที่ได้คือผลรวมที่สอดคล้องกันซึ่งเป็นสองเท่าของแอมพลิจูดของแต่ละคลื่น (+6 dB) สุดขั้วอีกอันหนึ่งคือระยะเยื้อง 180° ระหว่างคลื่น ซึ่งส่งผลให้การตอบสนองแรงดันที่จุดสังเกตถูกยกเลิกโดยสิ้นเชิง เงื่อนไขระดับกลางจำนวนอนันต์เกิดขึ้นระหว่างสุดขั้วทั้งสองนี้ ปฏิกิริยาระหว่างเฟสของคลื่นไม่ใช่ปัญหาร้ายแรงสำหรับสัญญาณเสียงแอนะล็อกในโดเมนแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับระบบเสียง โดยที่ความยาวคลื่นที่ความถี่เสียงโดยทั่วไปจะยาวกว่าสายเคเบิลที่เชื่อมต่อถึงกันมาก คลื่นที่สะท้อนจากเครื่องรับไปยังแหล่งกำเนิดอยู่ในเฟสและไม่มีการยกเลิกเกิดขึ้น นี่ไม่ใช่กรณีของวิดีโอ ความถี่วิทยุ และสัญญาณดิจิทัล ความยาวคลื่นที่สั้นกว่าของสัญญาณเหล่านี้อาจได้รับผลกระทบอย่างมากจากการซ้อนทับของคลื่นบนสายเคเบิลเชื่อมต่อระหว่างกัน ด้วยเหตุนี้จึงต้องให้ความสนใจอย่างมากกับความยาวและอิมพีแดนซ์ปลายสายของสายเชื่อมต่อระหว่างกัน เพื่อรับประกันการถ่ายโอนสัญญาณที่มีประสิทธิภาพระหว่างต้นทางและตัวรับ โดยทั่วไปจะใช้การจับคู่อิมพีแดนซ์ระหว่างแหล่งกำเนิด สายเคเบิล และโหลด

ในระบบเสริมกำลังเสียง ปฏิกิริยาระหว่างเฟสมักเป็นปัญหาสำหรับคลื่นเสียงมากกว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การรวมเฟสและการยกเลิกเป็นสาเหตุของปัญหาทางเสียงมากมายที่พบในหอประชุม ความยาวคลื่นเสียงมักจะสั้นเมื่อเทียบกับขนาดห้อง (อย่างน้อยที่ความถี่สูง) ดังนั้นคลื่นจึงมีแนวโน้มที่จะสะท้อนไปรอบๆ ห้องก่อนที่จะสลายจนไม่ได้ยิน ที่ตำแหน่งผู้ฟัง คลื่นที่สะท้อนจะ “ซ้อน” เพื่อสร้างรูปคลื่นที่ซับซ้อนซึ่งผู้ฟังจะได้ยิน รัศมีเสียงที่ได้รับจากลำโพงหลายตัวจะมีปฏิกิริยาโต้ตอบในลักษณะเดียวกัน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปแบบเสียงที่แผ่ออกมาและการตอบสนองความถี่อย่างรุนแรง ในอดีตผู้ออกแบบเสาอากาศให้ความสำคัญกับปฏิสัมพันธ์เหล่านี้มากกว่าผู้ออกแบบลำโพง เนื่องจากมีกฎหมายที่ควบคุมการควบคุมการปล่อยคลื่นความถี่วิทยุ ลำโพงมักจะแตกต่างจากเสาอากาศตรงที่เป็นอุปกรณ์ย่านความถี่กว้างที่ครอบคลุมสเปกตรัมเสียงได้ตั้งแต่หนึ่งทศวรรษขึ้นไป ด้วยเหตุผลนี้ การโต้ตอบระหว่างเฟสระหว่างลำโพงหลายตัวจึงไม่ส่งผลให้แรงดันเสียงถูกยกเลิกโดยสิ้นเชิง แต่จะยกเลิกที่ความถี่บางความถี่และผลรวมที่สอดคล้องกันที่ความถี่อื่นๆ ผลลัพธ์เชิงอัตนัยคือการให้โทนสีและการเปลี่ยนภาพของแหล่งกำเนิดเสียงที่ผู้ฟังได้ยิน ความสำคัญของปรากฏการณ์นี้ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ผู้คนกำลังทานอาหารเย็นในร้านอาหาร ไม่ควรกังวลกับผลกระทบของปฏิสัมพันธ์ดังกล่าวเนื่องจากพวกเขามาเพื่อทานอาหารไม่ใช่ดนตรี ผู้ที่ไปชมคอนเสิร์ตหรือผู้เข้าร่วมโบสถ์จะมีความกังวลมากกว่า เนื่องจากที่นั่งของพวกเขาอาจอยู่ในจุดตาย และการโต้ตอบจะขัดขวางประสบการณ์การฟังของพวกเขา ซึ่งอาจถึงขั้นลดข้อมูลที่ถ่ายทอดผ่านระบบเสียงได้ เจ้าของสถานที่อาจลงทุนจำนวนมากในลำโพงคุณภาพดี เพียงเพื่อให้การตอบสนองลดลงเนื่องจากการโต้ตอบกับลำโพงที่อยู่ติดกันหรือพื้นผิวห้อง

การโต้ตอบระหว่างเฟสจะรบกวนมากที่สุดในสภาพแวดล้อมการฟังที่สำคัญ เช่น ห้องควบคุมในสตูดิโอบันทึกเสียง หรือระบบความบันเทิงภายในบ้านคุณภาพสูง ผู้ใช้ระบบประเภทนี้มักจะลงทุนจำนวนมากเพื่อรักษาความแม่นยำของเสียงโดยการซื้อลำโพงที่มีเฟสสอดคล้องกันและการบำบัดเสียงที่เหมาะสมสำหรับพื้นที่การฟัง การให้สีของโทนสีที่เกิดจากการรบกวนของคลื่นอาจไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับห้องควบคุมสตูดิโอบันทึกเสียง แต่อาจสร้างความพึงพอใจทางศิลปะให้กับระบบเครื่องเสียงภายในบ้าน ผู้ออกแบบลำโพงสามารถใช้ปฏิสัมพันธ์ของคลื่นให้เกิดประโยชน์โดยการเลือกระยะห่างของลำโพงที่สร้างรูปแบบการแผ่รังสีที่มีประโยชน์ การควบคุมรูปแบบเกือบทั้งหมดในช่วงทศวรรษความถี่ต่ำทำได้ในลักษณะนี้ ผู้ออกแบบระบบที่ไม่ได้รับความรู้จะสร้างรูปแบบการแผ่รังสีที่ไม่พึงประสงค์โดยไม่ได้ตั้งใจในลักษณะที่พวกเขาวางและซ้อนลำโพงการโต้ตอบระหว่างเฟสจะรบกวนมากที่สุดในสภาพแวดล้อมการฟังที่สำคัญ เช่น ห้องควบคุมในสตูดิโอบันทึกเสียง หรือระบบความบันเทิงภายในบ้านคุณภาพสูง ผู้ใช้ระบบประเภทนี้มักจะลงทุนจำนวนมากเพื่อรักษาความแม่นยำของเสียงโดยการซื้อลำโพงที่มีเฟสสอดคล้องกันและการบำบัดเสียงที่เหมาะสมสำหรับพื้นที่การฟัง การให้สีของโทนสีที่เกิดจากการรบกวนของคลื่นอาจไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับห้องควบคุมสตูดิโอบันทึกเสียง แต่อาจสร้างความพึงพอใจทางศิลปะให้กับระบบเครื่องเสียงภายในบ้าน ผู้ออกแบบลำโพงสามารถใช้ปฏิสัมพันธ์ของคลื่นให้เกิดประโยชน์โดยการเลือกระยะห่างของลำโพงที่สร้างรูปแบบการแผ่รังสีที่มีประโยชน์ การควบคุมรูปแบบเกือบทั้งหมดในช่วงทศวรรษความถี่ต่ำทำได้ในลักษณะนี้ ผู้ออกแบบระบบที่ไม่ได้รับความรู้จะสร้างรูปแบบการแผ่รังสีที่ไม่พึงประสงค์โดยไม่ได้ตั้งใจในลักษณะที่พวกเขาวางและซ้อนลำโพง ผลลัพธ์ที่ได้คือครอบคลุมได้ไม่ดีและอัตราขยายทางเสียงลดลง วิธีที่เหมาะสมในการดูลำโพงและห้องคือตัวกรองที่พลังงานเสียงต้องผ่านระหว่างทางไปยังผู้ฟัง บางส่วนของตัวกรองเหล่านี้สามารถชดเชยได้ด้วยตัวกรองอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการทำให้เท่าเทียมกัน ด้านอื่นๆ ไม่สามารถทำได้ และการปรับสมดุลทางอิเล็กทรอนิกส์เพียงแต่ทำให้รุนแรงขึ้นหรือปกปิดปัญหาเท่านั้น

4.Ohm’s Law

กฎของโอห์ม ในด้านอะคูสติก เสียงที่เราได้ยินคือธรรมชาติที่ฟื้นฟูสภาวะสมดุลหลังจากการรบกวนของบรรยากาศ การรบกวนทำให้เกิดคลื่นที่ทำให้ความดันบรรยากาศผันผวนด้านบนและด้านล่างความดันบรรยากาศขณะเคลื่อนตัวผ่านจุดสังเกต อากาศจะตกสู่สภาวะแวดล้อมเสมอเมื่อการรบกวนสิ้นสุดลง ในวงจรไฟฟ้า ความต่างศักย์ไฟฟ้าแรงดันไตรคัลระหว่างจุดสองจุดจะทำให้กระแสไหล กระแสไฟฟ้าเป็นผลมาจากอิเล็กตรอนที่ไหลไปยังจุดที่มีศักยภาพต่ำ ความต่างศักย์ไฟฟ้าเรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) และมีหน่วยเป็นโวลต์ (V) อัตราการไหลของอิเล็กตรอนเรียกว่ากระแสและมีหน่วยเป็นแอมแปร์ (A) อัตราส่วนระหว่างแรงดันและกระแสเรียกว่าความต้านทานและมีหน่วยเป็นโอห์ม  ผลคูณของแรงดันและกระแสคือกำลังปรากฏ W ซึ่งผลิตโดยแหล่งกำเนิดและใช้โดยโหลด กำลังคืออัตราการทำงานและอัตรากำลังจะต้องมีการอ้างอิงเวลาด้วยเสมอ แหล่งพลังงานสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดที่อัตราการไหลของกระแสที่กำหนดลงในโหลดที่ระบุในช่วงเวลาที่กำหนด อัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าต่อกระแสสามารถปรับเปลี่ยนได้เพื่อปรับแหล่งกำเนิดให้เหมาะสมสำหรับงานเฉพาะ ตัวอย่างเช่น การไหลของกระแสสามารถเสียสละเพื่อเพิ่มการถ่ายโอนแรงดันไฟฟ้าให้สูงสุด เมื่ออุปกรณ์ถูกเรียกให้ส่งกระแสไฟฟ้าที่ประเมินได้ อุปกรณ์ดังกล่าวทำงานภายใต้โหลด โหลดของรถยนต์จะเพิ่มขึ้นเมื่อต้องรักษาความเร็วบนทางขึ้นเขา และจำเป็นต้องมีการถ่ายโอนกำลังระหว่างเครื่องยนต์และระบบขับเคลื่อนมากขึ้น ต้องใช้ความระมัดระวังเมื่อโหลดส่วนประกอบเสียงเพื่อป้องกันการบิดเบือนหรือความเสียหาย กฎของโอห์มอธิบายอัตราส่วนที่มีอยู่ระหว่างแรงดัน กระแส และความต้านทานในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง (dc) ไหลในทิศทางเดียวเท่านั้น ในกระแสสลับ (กระแสสลับ) ทิศทางการไหลของกระแสจะสลับกันที่ความถี่ของรูปคลื่น แรงดันและกระแสไม่ตรงกันเสมอไป ดังนั้นจึงต้องพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างเฟสด้วย การไหลของกำลังจะลดลงเมื่อไม่อยู่ในเฟสสัมพัทธ์ (ซิงโครไนซ์) แรงดันและกระแสอยู่ในเฟสของวงจรตัวต้านทาน การเปลี่ยนเฟสระหว่างแรงดันและกระแสเกิดจากองค์ประกอบปฏิกิริยาในวงจร รีแอกแตนซ์จะลดพลังงานที่ถ่ายโอนไปยังโหลดโดยการกักเก็บพลังงานและสะท้อนกลับไปยังแหล่งกำเนิด ลำโพงและหม้อแปลงไฟฟ้าเป็นตัวอย่างของส่วนประกอบระบบเสียงที่สามารถมีลักษณะปฏิกิริยาที่สำคัญได้ การต่อต้านการไหลของกระแสรวมกันที่เกิดจากความต้านทานและรีแอกแตนซ์เรียกว่าอิมพีแดนซ์ (Z) ของวงจร หน่วยของอิมพีแดนซ์ก็คือโอห์มเช่นกัน (: อิมพีแดนซ์อาจเป็นแบบต้านทานล้วนๆ แบบรีแอกทีฟล้วนๆ หรือส่วนใหญ่มักจะผสมทั้งสองอย่างเข้าด้วยกัน ซึ่งเรียกว่าอิมพีแดนซ์แบบซับซ้อน อิมพีแดนซ์เป็นฟังก์ชันของความถี่ และการวัดอิมพีแดนซ์ ต้องระบุความถี่ที่ทำการวัด ช่างเทคนิคระบบเสียงควรสามารถวัดอิมพีแดนซ์เพื่อตรวจสอบการโหลดส่วนประกอบที่เหมาะสม เช่น ที่อินเทอร์เฟซของเครื่องขยายเสียง/ลำโพง

Reactance มีสองรูปแบบ รีแอคแตนซ์แบบคาปาซิทีฟทำให้แรงดันไฟฟ้าล่าช้าในเฟส รีแอคแทนซ์แบบเหนี่ยวนำทำให้กระแสเกิดความล่าช้าในแรงดันไฟฟ้าในเฟส รีแอกแทนซ์ทั้งหมดคือผลรวมของรีแอกแตนซ์แบบอุปนัยและแบบคาปาซิทีฟ เนื่องจากมีความแตกต่างกันในลักษณะสัญญาณ เราสามารถยกเลิกอีกอันได้ และมุมเฟสผลลัพธ์ระหว่างแรงดันและกระแสจะถูกกำหนดโดยรีแอกแตนซ์ที่โดดเด่น ในกลศาสตร์ สปริงเป็นการเปรียบเทียบที่ดีสำหรับปฏิกิริยารีแอกแตนซ์ความจุ มันเก็บพลังงานเมื่อถูกบีบอัดและส่งกลับไปยังแหล่งกำเนิด ในวงจรไฟฟ้า ตัวเก็บประจุจะต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ตัวเก็บประจุมักถูกใช้เป็นตัวกรองสำหรับการส่งผ่านหรือปฏิเสธความถี่บางอย่างหรือการปรับระลอกคลื่นให้เรียบในแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ ความจุของกาฝากสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อตัวนำถูกวางไว้ในบริเวณใกล้เคียง

ในกลศาสตร์ มวลที่เคลื่อนที่จะคล้ายคลึงกับปฏิกิริยารีแอคแตนซ์ในวงจรไฟฟ้า มวลมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่ต่อไปเมื่อแรงผลักดันถูกกำจัดออกไป จึงได้กักเก็บพลังงานที่ใช้ไว้บางส่วน ในวงจรไฟฟ้า ตัวเหนี่ยวนำจะต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่ไหลผ่านตัวเหนี่ยวนำ เช่นเดียวกับตัวเก็บประจุ คุณสมบัตินี้สามารถใช้เพื่อสร้างตัวกรองที่เป็นประโยชน์ในระบบเสียงได้ การเหนี่ยวนำปรสิตสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากวิธีการสร้างและกำหนดเส้นทางสายไฟ

รีแอคแทนซ์แบบเหนี่ยวนำและแบบคาปาซิทีฟทำให้เกิดเอฟเฟกต์ของไซต์ตรงข้าม ดังนั้นจึงสามารถใช้เพื่อชดเชยอีกไซต์หนึ่งได้ รีแอคแตนซ์รวม XT คือผลรวมของรีแอคแทนซ์แบบเหนี่ยวนำและแบบคาปาซิทีฟ

โปรดทราบว่า สมการสำหรับปฏิกิริยารีแอคแตนซ์แบบคาปาซิทีฟและอินดัคทีฟมีคำศัพท์ความถี่ด้วย อิมพีแดนซ์จึงขึ้นอยู่กับความถี่ ซึ่งหมายความว่าจะเปลี่ยนไปตามความถี่ ผู้ผลิตลำโพงมักจะเผยแพร่แผนความต้านทานของลำโพงของตน ความต้านทานที่น่าสนใจจากพล็อตนี้มักจะเป็นความต้านทานที่ระบุหรือพิกัด มีมาตรฐานหลายประการในการกำหนดพิกัดอิมพีแดนซ์

เฟสอิมพีแดนซ์มักจะมาพร้อมกับขนาดอิมพีแดนซ์เพื่อแสดงว่าโหลดของลำโพงเป็นแบบต้านทาน คาปาซิทีฟ หรืออุปนัยที่ความถี่ที่กำหนด โหลดตัวต้านทานจะแปลงพลังงานที่ใช้ไปเป็นความร้อน โหลดปฏิกิริยาจะจัดเก็บและสะท้อนถึงกำลังไฟฟ้าที่ใช้ โหลดที่ซับซ้อน เช่น ลำโพง ทำได้ทั้งสองอย่าง เมื่อพิจารณาถึงกำลังที่ส่งไปยังลำโพง อิมพีแดนซ์ Z จะถูกนำมาใช้ในสมการกำลัง เมื่อพิจารณากำลังที่กระจายไปตามโหลด ต้องใช้ส่วนต้านทานของอิมพีแดนซ์ในสมการกำลัง ตัวประกอบกำลังอธิบายถึงการลดลงของการถ่ายโอนกำลังที่เกิดจากมุมเฟสระหว่างแรงดันและกระแสในโหลดที่เกิดปฏิกิริยา

คำจำกัดความบางอย่างมีประโยชน์

กฎของโอห์มและสมการกำลังในรูปแบบต่างๆ ถือเป็นรากฐานสำคัญของสนามเสียง เราสามารถใช้เครื่องมือที่สำคัญเหล่านี้ได้ตลอดชีวิตและไม่ทำให้การประยุกต์ใช้กับด้านไฟฟ้าและเสียงของระบบเสริมกำลังเสียงหมดไป

5.Human Hearing

การได้ยินของมนุษย์ เป็นประโยชน์สำหรับผู้ประกอบวิชาชีพที่ดีที่จะมีความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับวิธีที่ผู้คนได้ยินและรับรู้เสียง ระบบการได้ยินของมนุษย์เป็นอุปกรณ์ที่น่าทึ่งและค่อนข้างซับซ้อน หน้าที่ของมันคือการแปลงความผันผวนของความดันบรรยากาศโดยรอบให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สมองจะประมวลผลและผู้ฟังจะรับรู้เป็นเสียง เราจะพิจารณาคุณลักษณะบางประการของระบบการได้ยินของมนุษย์ที่มีความสำคัญต่อผู้ปฏิบัติงานด้านเสียง ช่วงไดนามิกของระบบอธิบายความแตกต่างระหว่างระดับสูงสุดที่สามารถผ่านระบบและพื้นเสียงรบกวนได้ เกณฑ์การได้ยินของมนุษย์อยู่ที่ประมาณ 0.00002 ปาสคาล (Pa) ที่ความถี่กลาง ระบบการได้ยินของมนุษย์สามารถทนต่อจุดสูงสุดได้สูงถึง 200 Pa ที่ความถี่เดียวกันนี้ ทำให้ช่วงไดนามิกของระบบการได้ยินของมนุษย์อยู่ที่ประมาณ 140 Db

 

ระบบการได้ยินไม่สามารถรับแสงได้มากนักในระดับนี้ก่อนที่ความเสียหายจะเกิดขึ้น ระบบเสียงพูดมักได้รับการออกแบบสำหรับการอ้างอิง 80 dB 20 μPa และระบบดนตรีประมาณ 90 dB อ้างอิง 20 μPa สำหรับช่วงกลางของสเปกตรัม ผู้ปฏิบัติงานด้านเสียงให้ความสนใจเป็นอย่างมากเพื่อให้ได้การตอบสนองแบบแบนด์สเปกตรัม ระบบการได้ยินของมนุษย์ไม่ราบเรียบและการตอบสนองจะแตกต่างกันไปตามระดับ ในระดับต่ำ ความไวต่อความถี่ต่ำจะน้อยกว่าความไวต่อความถี่กลางมาก เมื่อระดับเพิ่มขึ้น ความแตกต่างระหว่างความไวความถี่ต่ำและกลางจะลดลง ทำให้เกิดการตอบสนองทางสเปกตรัมที่สม่ำเสมอมากขึ้น  ระบบเสียงสมัยใหม่สามารถสร้างระดับความดันเสียงที่สูงมากในระยะไกลได้ จะต้องระมัดระวังอย่างยิ่งเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อการได้ยินของผู้ฟัง

การตอบสนองด้านเวลาของระบบการได้ยินจะช้าเมื่อเทียบกับจำนวนเหตุการณ์ที่ได้ยินเสียงที่อาจเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่กำหนด ด้วยเหตุนี้ ระบบการได้ยินของเราจึงรวมการมาถึงของเสียงที่มีระยะห่างใกล้เคียงกัน (ภายในประมาณ 35 มิลลิวินาที) โดยคำนึงถึงระดับเสียง นี่คือสิ่งที่ทำให้เสียงภายในอาคารดูดังกว่าเสียงภายนอกอาคาร แม้ว่าเสียงที่สะท้อนจะเพิ่มระดับการรับรู้ของแหล่งกำเนิดเสียง แต่ก็ยังเพิ่มสีสันอีกด้วย นี่คือหัวใจสำคัญของการรับรู้เครื่องดนตรีอคูสติกและหอประชุม สตูดิโอบันทึกเสียงหรือคอนเสิร์ตฮอลล์ที่ดีจะสร้างสนามเสียงที่สะท้อนถึงตำแหน่งผู้ฟังได้อย่างน่าพึงพอใจ โดยทั่วไป การมาถึงของพลังงานทุติยภูมิจะสร้างปัญหาหากมาถึงเร็วกว่า 10 ms (การใช้โทนสีที่รุนแรง) หลังจากการมาถึงครั้งแรกหรือช้ากว่า 50 ms (เสียงสะท้อนที่อาจเกิดขึ้น) รูปที่ 2-19 คุณสมบัติบูรณาการของระบบการได้ยินทำให้มีความไวต่อเหตุการณ์เสียงที่หุนหันพลันแล่นน้อยลงโดยคำนึงถึงระดับ พีคในเนื้อหาโปรแกรมเสียงมักจะอยู่ที่ 20 dB หรือสูงกว่าระดับความดังที่รับรู้ของสัญญาณ เนื้อหาของโปรแกรมที่มีขนาด 90 dBA (การตอบสนองช้า) อาจมีเหตุการณ์ระยะสั้นที่ 110 dBA หรือมากกว่า ดังนั้นจึงต้องระมัดระวังเมื่อให้นักดนตรีและผู้ชมสัมผัสกับระบบเสียงที่มีกำลังสูง

แก้วหูเป็นไดอะแฟรมที่ไวต่อแรงกดซึ่งตอบสนองต่อความผันผวนของความดันบรรยากาศโดยรอบ เช่นเดียวกับลำโพงและไมโครโฟน มีจุดที่โอเวอร์โหลดซึ่งบิดเบือนและอาจเสียหายได้

6.Monitoring Audio Program Material

ลักษณะที่ซับซ้อนของรูปคลื่นเสียงจำเป็นต้องมีเครื่องมือเฉพาะสำหรับการตรวจสอบด้วยภาพ โวลต์มิเตอร์ทั่วไปไม่เหมาะกับสิ่งใดนอกจากรูปคลื่นที่ง่ายที่สุด เช่น คลื่นไซน์ สัญญาณเสียงมีสองลักษณะที่เป็นที่สนใจของผู้ควบคุมระบบ จุดสูงสุดของเนื้อหาของโปรแกรมจะต้องไม่เกินความสามารถเอาท์พุตสูงสุดของส่วนประกอบใดๆ ในระบบ น่าแปลกที่จุดสูงสุดแทบไม่เกี่ยวอะไรกับความดังที่รับรู้ของสัญญาณหรือพลังไฟฟ้าหรือเสียงที่สร้างขึ้นจากสัญญาณนั้น พารามิเตอร์ทั้งสองนี้เชื่อมโยงกับค่า rms (root-mean-square) ของสัญญาณอย่างใกล้ชิดมากขึ้น การวัดค่า rms ที่แท้จริงของรูปคลื่นต้องใช้อุปกรณ์พิเศษที่รวมพลังงานไว้ในช่วงเวลาหนึ่ง เช่นเดียวกับที่ระบบการได้ยินทำ ข้อมูลที่บูรณาการนี้จะสัมพันธ์กับความดังที่รับรู้ของเหตุการณ์เสียงได้ดีขึ้น ดังนั้นผู้ปฏิบัติงานด้านเสียงจำเป็นต้องตรวจสอบสัญญาณเสียงอย่างน้อยสองด้าน ได้แก่ ความดังสัมพัทธ์ (เกี่ยวข้องกับระดับ rms) และระดับสูงสุด เนื่องจากความซับซ้อนของการตรวจสอบ True rms มิเตอร์ส่วนใหญ่จึงแสดงค่าเฉลี่ยที่เป็นการประมาณค่า rms ของวัสดุโปรแกรม

เครื่องประมวลผลเสียงจำนวนมากมีเครื่องมือสำหรับตรวจสอบระดับสูงสุดหรือระดับเฉลี่ย แต่มีเพียงไม่กี่เครื่องที่สามารถติดตามทั้งสองอย่างพร้อมกันได้ เครื่องผสมส่วนใหญ่มีมิเตอร์ VI (ตัวแสดงระดับเสียง) ที่อ่านค่าเป็น VU (หน่วยปริมาตร) มิเตอร์ดังกล่าวได้รับการออกแบบให้มีคุณสมบัติ Ballistic ซึ่งจำลองระบบการได้ยินของมนุษย์ และมีประโยชน์ในการติดตามความดังที่รับรู้ของสัญญาณ มิเตอร์ประเภทนี้ทั้งหมดยกเว้นค่าพีคในเรียลโปรแกรมเมท ทำให้ไม่สามารถแสดงเฮดรูมที่มีอยู่ในระบบหรือคลิปในส่วนประกอบได้ ตัวประมวลผลสัญญาณมักจะมีไฟ LED สูงสุดที่ตอบสนองเร็วพอที่จะระบุถึงจุดสูงสุดที่หรือใกล้กับจุดตัดของส่วนประกอบ ระบบบันทึกเสียงจำนวนมากมี PPM (มิเตอร์โปรแกรมพีค) ที่ติดตามพีค แต่เปิดเผยเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับความดังสัมพัทธ์ของรูปคลื่น( รูป )แสดงเครื่องดนตรีที่ตรวจสอบทั้งความดังสูงสุดและความดังสัมพัทธ์ของเรียลคู่โปรแกรมเสียง ค่าทั้งสองจะแสดงในหน่วย dB สัมพัทธ์ และความแตกต่างระหว่างค่าทั้งสองคือปัจจัยยอดโดยประมาณของวัสดุโปรแกรม มิเตอร์ประเภทนี้จะให้ภาพเหตุการณ์เสียงที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ทำให้สามารถสังเกตทั้งความดังและความดังของเสียงที่มีอยู่พร้อมกันได้

Sound Propagation การขยายพันธุ์เสียง

คลื่นเสียงถูกปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดเสียง ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่เคลื่อนที่เพื่อปรับความดันบรรยากาศโดยรอบ ลำโพงจะกลายเป็นแหล่งกำเนิดเสียงโดยเจตนาเมื่อขับเคลื่อนด้วยรูปคลื่นที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนที่ความถี่ภายในแบนด์วิธของผู้ฟังของมนุษย์ แหล่งกำเนิดจุดคืออุปกรณ์ที่แผ่รังสีกินเสียงจากจุดหนึ่งในอวกาศ แหล่งที่มาของจุดที่แท้จริงนั้นเป็นแนวคิดที่เป็นนามธรรม และไม่สามารถทำได้ทางกายภาพ เนื่องจากมันจะมีขนาดที่เล็กที่สุด สิ่งนี้ไม่ได้ป้องกันการใช้แนวคิดนี้เพื่ออธิบายคุณลักษณะของอุปกรณ์ที่สามารถทำได้จริง ขอให้เราพิจารณาคุณสมบัติของแหล่งกำเนิดเสียงในอุดมคติบางแหล่ง ซึ่งไม่เหมาะที่จะเป็นที่ต้องการสำหรับการใช้เสริมเสียง แต่เหมาะที่สุดในแง่ของพฤติกรรมของแหล่งดังกล่าวในฐานะตัวแผ่พลังงานเสียงที่คาดเดาได้

The Point Source

แหล่งกำเนิดของจุด แหล่งกำเนิดของจุดที่มีประสิทธิภาพ 100% จะสร้างกำลังเสียง 1 วัตต์จากกำลังไฟฟ้าที่ใช้หนึ่งวัตต์ ความร้อนจะไม่เกิดขึ้น เนื่องจากพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดถูกแปลงแล้ว พลังงานที่แผ่ออกมาจากแหล่งกำเนิดจะเคลื่อนที่เท่ากันในทุกทิศทางจากแหล่งกำเนิด การแผ่รังสีพลังงานในทิศทางทำได้โดยการรบกวนคลื่นที่เกิดขึ้นใหม่ เนื่องจากการรบกวนจะต้องมีขนาดที่จำกัด แหล่งกำเนิดจุดที่เล็กที่สุดที่แท้จริงจึงเป็นแบบรอบทิศทาง

โปรดทราบว่า พลังเสียงไม่ได้ขึ้นอยู่กับระยะห่างจากแหล่งกำเนิด ระดับกำลังเสียง LW = 120 dB จะแสดงถึงระดับกำลังเสียงต่อเนื่องสูงสุดซึ่งอาจเป็นผลมาจากกำลังไฟฟ้าต่อเนื่อง 1 W อุปกรณ์ในโลกแห่งความเป็นจริงทั้งหมดจะขาดอุดมคตินี้ โดยกำหนดให้อุปกรณ์เหล่านั้นได้รับการจัดอันดับด้านประสิทธิภาพและการกระจายพลังงาน ให้เราเลือกจุดสังเกตที่ระยะ 0.282 ม. จากแหล่งกำเนิดเสียง ขณะที่พลังงานเสียงแพร่กระจาย จะก่อให้เกิดคลื่นหน้าเป็นทรงกลม ที่ความสูง 0.282 เมตร หน้าคลื่นนี้จะมีพื้นที่ผิวหนึ่งตารางเมตร ด้วยเหตุนี้ พลังเสียงที่แผ่ออกมาหนึ่งวัตต์จะผ่านพื้นที่ผิว 1 ตารางเมตร

บทสรุป เนื้อหาในบทนี้ได้รับการคัดเลือกอย่างรอบคอบเพื่อให้ผู้อ่านได้ทราบถึงหลักการที่หลากหลายเกี่ยวกับระบบเสริมกำลังเสียง ดังที่เพื่อนร่วมงานเคยกล่าวไว้ว่า “ทฤษฎีเสียงก็เหมือนกับหัวหอม ทุกครั้งที่คุณลอกชั้นออก จะมีชั้นอื่นอยู่ข้างใต้!” แต่ละหัวข้อเหล่านี้สามารถนำไปสู่ระดับที่สูงขึ้นได้ และหลายหัวข้อเป็นของผู้เขียนคนอื่นๆ ในหนังสือเรียนเล่มนี้ ผู้อ่านควรใช้ข้อมูลนี้เป็นกระดานกระโดดในการศึกษาเสียงและเสียงตลอดชีวิต เราถูกเรียกร้องให้ใช้เวลาส่วนใหญ่ในการเรียนรู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีใหม่ๆ ต้องจำไว้ว่าวิธีการใหม่ๆ มาจากหลักการและหลักปฏิบัติที่ครบถ้วนซึ่งสืบทอดมาจากผู้ที่มาก่อนเรา การมองย้อนกลับไปอาจมีผลตอบแทนมหาศาล

Sir Isaac Newton ได้กล่าวไว้ว่า

หากข้าพเจ้ามองเห็นได้ไกลกว่าผู้ที่มาก่อนข้าพเจ้า นั่นเป็นเพราะข้าพเจ้ายืนอยู่บนไหล่พวกเขา

 ท้ายที่สุดสำหรับผมผู้แปลบทเรียนคู่มือนี้มีเป้าหมายเพียงแค่ว่าตั้งใจแบ่งปันความรู้ที่จำเป็นและเป็นประโยชน์ที่สุดเพื่อทุกคนที่มีความสนใจในการที่จะก้าวเข้ามาทำงานด้านระบบเสียงได้อ่านทำความเข้าใจพื้นฐานที่ควรต้องรู้ไว้จริงๆ แหล่งที่มามีหลักฐานอ้างอิงชัดเจนและเป็นคู่มือสำหรับใช้ศึกษากันเป็นมาตรฐานสากล แล้วเรามาติดตามกันในบทต่อไปนะครับ แต่เราอย่าเพิ่งรีบหลงทางหลงประเด็นไปกับการใฝ่ฝันที่จะไปยืนMix เสียงอยู่หน้าMixer Control เอาแต่ไปอบรมเรียนรู้แค่การใช้งานตัวMixer โดยที่ยังไม่เคยไตร่ตรองมาเรียนรู้เรื่องแกนหลักของ Acoustic&Audio ให้เข้าใจก่อนจะดีที่สุดครับ แล้วค่อยไปต่อกัน