ปฐมบท…ว่าด้วยซับวูฟเฟอร์ (ตรงตามหลักวิชาการ)

ยุคก่อน – History of Subwoofer

…ช่วงปี 1920 ถึง 1950 ตั้งแต่ประมาณปี 1900 ถึงปี 1950 “ความถี่ต่ำสุดในการใช้งานจริง” ในการบันทึก การออกอากาศ และการเล่นเพลงคือ 100 เฮิรตซ์ เมื่อมีการพัฒนาเสียงสำหรับภาพยนตร์ ระบบเสียง RCA พื้นฐานคือ ลำโพงขนาด 8 นิ้ว (20 ซม.) ตัวเดียวที่ติดตั้งในฮอร์นตรง (Direct Horn) ซึ่งวิธีการนี้ถือว่า ไม่น่าพอใจโดยผู้มีอำนาจตัดสินใจในฮอลลีวูด จึงว่าจ้างวิศวกร ของ Western Electric เพื่อพัฒนาระบบลำโพงที่ดีกว่า

การทดลองของ Western Electric ในช่วงแรกได้เพิ่มไดรเวอร์ขนาด 18 นิ้วสำหรับเสียงต่ำในบัฟเฟิลด้านหลังเปิด (Open Baffle) ขนาดใหญ่ซึ่งขยายช่วงความถี่ลงได้ถึง 50 เฮิรตซ์ และหน่วยความถี่สูง แต่ MGM ไม่พอใจกับเสียงของระบบสาม-ทาง เนื่องจากกังวลเกี่ยวกับความล่าช้า (Delay) ระหว่างไดรเวอร์ที่แตกต่างกัน

ในปี 1933, Douglas Shearer หัวหน้าแผนกเสียงของ MGM ได้ทำงานร่วมกับ John Hilliard และ James B. Lansing (ซึ่งต่อมาได้ก่อตั้ง Altec Lansingในปี 1941 และ JBLในปี 1946) เพื่อพัฒนาระบบลำโพงใหม่ที่ใช้ตู้ลำโพงสอง-ทางพร้อมฮอร์นเบสรูปตัว W ที่สามารถลงความถี่ได้ถึง 40 เฮิรตซ์ “Shearing-Lansing 500-A” ถูกนำมาใช้ใน “ห้องฉายภาพยนตร์ โรงภาพยนตร์พากย์เสียง และการเสริมเสียงในยุคแรก”

ในช่วงปลายทศวรรษ 1930, Lansing ได้สร้างลำโพงสอง-ทางขนาดเล็กที่มีวูฟเฟอร์ขนาด 15 นิ้ว (38 ซม.) ในตู้ลำโพงระบายอากาศ ซึ่งเขาเรียกว่าระบบ Iconic ซึ่งใช้เป็นลำโพงมอนิเตอร์สตูดิโอและในระบบเสียง Hi-Fi ภายในบ้านระดับไฮ-เอนด์ ในช่วงยุคสวิงของทศวรรษที่ 1940 เพื่อให้ได้เสียงเบสที่ลึกขึ้น “ช่องเปิดแบบท่อ” จะถูกตัดเข้าไปในตู้ลำโพง เพื่อสร้างตู้ลำโพง แบบ เบส รีเฟล็กซ์ เนื่องจากพบว่า แม้แต่ตู้ลำโพงราคาไม่แพงนัก เมื่อดัดแปลงในลักษณะนี้แล้ว ก็สามารถ “ส่งพลังขับเคลื่อนของเสียงกลองหนักๆ และบางครั้งอาจไม่ได้ส่งพลังอื่นมากนัก” ไปยังฟลอร์เต้นรำที่มีผู้คนพลุกพล่านได้ ก่อนที่จะมีการพัฒนาซับวูฟเฟอร์ตัวแรก วูฟเฟอร์ถูกใช้เพื่อสร้างความถี่เสียงเบส โดยปกติจะมีจุดครอสโอเวอร์ที่ตั้งไว้ที่ 500 เฮิรตซ์ และลำโพงขนาด 4 นิ้ว (10 ซม.) ในอินฟินิตี้ บัฟเฟิล (Infinite Baffle) หรือ ในการใช้งานเสียงระดับมืออาชีพ ตู้ลำโพงระบบ เบส รีเฟล็กซ์แบบ “ไฮบริดฮอร์นโหลด” (เช่น ตู้ลำโพง Altec Lansing A-7 ขนาด 15 นิ้วที่มีชื่อเล่นว่า “เสียงแห่งโรงละคร” หรือ VOTT <Voice Of The Theater> ซึ่งเปิดตัวในปี 1946) ในช่วงกลางทศวรรษ 1950 สถาบันศิลปะและวิทยาการภาพยนตร์ได้เลือก Altec A-7 “ขนาดใหญ่และมีลักษณะเป็นกล่อง” ให้เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการสร้างเสียงภาพยนตร์ในโรงภาพยนตร์

เข้าสู่ยุค – History of Subwoofer

ตู้ซับวูฟเฟอร์รุ่นแรกที่ผลิตขึ้นสำหรับใช้ที่บ้านและในสตูดิโอคือ ลำโพงแยกเบส (Separate Bass Speaker) สำหรับ Servo Statik 1 โดย New Technology Enterprises ออกแบบเป็นต้นแบบ (Prototype) ในโรงรถ ของ Arnold Nudell เองในปี 1966 โดยที่ Nudell นั้นเป็นนักฟิสิกส์ และนักบินสายการบิน Cary Christie ซึ่งการออกแบบใช้ขดลวดรอบที่สองของไดรเวอร์ Cerwin Vega ขนาด 18 นิ้ว (45 ซม.) แบบสั่งทำ (Custom) เพื่อส่งข้อมูลการควบคุมเซอร์โวไปยังเครื่องขยายเสียง และมีการเสนอขายในราคา 1,795 ดอลลาร์ ซึ่งแพงกว่าลำโพงแบบครบชุดอื่นๆ ที่ลงรายการใน Stereo Review ประมาณ 40%

ในปี 1968 ทั้ง New Technology Enterprises และ Arnold Nudell ได้รับเงินลงทุนจากภายนอกและปรับโครงสร้างใหม่เป็น “Infinity” ซับวูฟเฟอร์ดังกล่าวได้รับการวิจารณ์ในเชิงบวกโดยนิตยสาร Stereophile ฉบับฤดูหนาวปี 1968 ในชื่อ SS-1 By Infinity และต่อมา ‘SS-1’ ก็ได้รับการวิจารณ์อย่างดีมากในปี 1970 โดยนิตยสาร High Fidelity

ซับวูฟเฟอร์รุ่นแรกๆ ได้รับการพัฒนาในช่วงปลายทศวรรษ 1960 โดย Ken Kreisel อดีตประธานบริษัท Miller & Kreisel Sound Corporation ในลอสแองเจลิส เมื่อ Jonas Miller หุ้นส่วนทางธุรกิจของ Kreisel ซึ่งเป็นเจ้าของร้านเครื่องเสียงระดับไฮ-เอนด์ในลอสแองเจลิส บอกกับ Kreisel ว่า ผู้ซื้อลำโพงอิเล็กโทรสแตติกระดับไฮ-เอนด์ของร้านบางรายบ่นว่า ลำโพงอิเล็กโทรสแตติกตอบสนองเสียงเบสได้ไม่ดี Kreisel จึงได้ออกแบบวูฟเฟอร์ในแบบที่มีกำลังขับในตัว (Powered Woofer) ซึ่งสามารถสร้างเสียงความถี่ต่ำที่ต่ำเกินกว่าที่ลำโพงอิเล็กโทรสแตติกจะถ่ายทอดได้ ทั้งนี้ระบบลำโพงอิเล็กโทรสแตติกแบบฟูลเรนจ์ของ Infinity ซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1960 ก็ยังต้องใช้วูฟเฟอร์ เพื่อครอบคลุมช่วงความถี่ต่ำที่แผงลำโพงอิเล็กโทรสแตติกไม่สามารถจัดการได้อย่างเหมาะสม

การใช้ซับวูฟเฟอร์ครั้งแรกในการบันทึกเสียงเกิดขึ้นในปี 1973 สำหรับการมิกซ์อัลบั้ม Pretzel Logic ของวง Steely Dan เมื่อ Roger Nichols วิศวกรด้านการบันทึกเสียงได้จัดให้ Kreisel นำต้นแบบของซับวูฟเฟอร์ของเขามาที่ Village Recorders ซึ่งต่อมา Kreisel ได้ทำการปรับเปลี่ยนการออกแบบเพิ่มเติมอีกในช่วงสิบปีถัดมา และในช่วงทศวรรษปี 1970 และ 1980 วิศวกรอย่าง John P. D’arcy ได้ดำเนินการปรับเปลี่ยนการออกแบบดังกล่าว ส่วน Daniel Levitin โปรดิวเซอร์เพลงได้ทำหน้าที่เป็นที่ปรึกษาและ “หูทอง” (Golden Ears) ในการออกแบบวงจรครอสโอเวอร์ สำหรับใช้ในการแบ่งสเปกตรัมความถี่ที่พอเหมาะ เพื่อให้ซับวูฟเฟอร์ไม่พยายามสร้างความถี่ที่สูงเกินไปสำหรับช่วงความถี่ที่ครอบคลุมการใช้งาน (Effective Range) มีประสิทธิภาพ และเพื่อให้ลำโพงหลักไม่จำเป็นต้องจัดการกับความถี่ที่ต่ำเกินไปสำหรับช่วงความถี่ที่ครอบคลุมการใช้งาน (Effective Range)

ทั้งนี้ซับวูฟเฟอร์ได้รับการประชาสัมพันธ์อย่างมากในปี 1974 จากภาพยนตร์เรื่อง Earthquake ซึ่งเข้าฉายในระบบ Sensurround ระบบ Sensurround ติดตั้งในโรงภาพยนตร์ 17 แห่งของสหรัฐอเมริกาในช่วงแรกๆ โดยใช้ซับวูฟเฟอร์ขนาดใหญ่ที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องขยายเสียงขนาด 500 วัตต์ ซึ่งทำงานโดยสัญญาณเสียงควบคุม (Control Tones) ที่พิมพ์อยู่บนแทร็กเสียงหนึ่งแทร็กในฟิล์มภาพยนตร์

ซับวูฟเฟอร์ 4 ตัววางอยู่ด้านหน้าผู้ชม ติดตั้งไว้ใต้ (หรือ ด้านหลัง) จอภาพยนตร์ และอีก 2 ตัววางอยู่บนแท่น (Platform) เดียวกันกับที่นั่งของผู้ชมบริเวณด้านหลัง พลังเสียงอันทรงพลังในช่วง 17 Hz ถึง 120 Hz ถูกสร้างขึ้นที่ระดับแรงดันเสียง 110-120 เดซิเบล หรือย่อว่า Db(Spl) วิธีการบันเทิงความถี่ต่ำแบบใหม่ช่วยให้ภาพยนตร์เรื่องนี้ประสบความสำเร็จใน Box Office

ระบบ Sensurround ถูกประกอบและติดตั้งเพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดดในโรงภาพยนตร์ที่กำหนดเลือกไว้ ซึ่งในปี 1976 มีระบบ Sensurround เกือบ 300 โรงที่ประสบความสำเร็จ ภาพยนตร์เรื่องอื่นๆ ที่ใช้เอฟเฟกต์นี้ ได้แก่ Midway ซึ่งเป็นภาพยนตร์มหากาพย์การรบทางเรือในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ในปี 1976 และ Rollercoaster ในปี 1977 ลำโพงเสียงทุ้มลึก (Deep-Bass Speakers) เคยเป็นสินค้าแปลกใหม่ แต่ปัจจุบันได้รับความนิยมมากขึ้น โดยมีขนาดและความสามารถในการส่งเสียงที่แตกต่างกัน

สำหรับผู้ที่เป็นนักฟังเล่นแผ่นเสียง 33 รอบต่อนาทีและแผ่นเสียง 45 รอบต่อนาที เสียงเบสที่ดังและทุ้มลึกนั้นถูกจำกัดด้วยความสามารถของหัวเข็มสำหรับแผ่นเสียงในการเกาะร่องเสียง (Tracking) ผู้ชื่นชอบเครื่องเสียงไฮ-ไฟบางคนแก้ปัญหาดังกล่าวด้วยการใช้เครื่องเล่นเทปแบบรีลทูรีล (Reel-to-Reel Tape Players) ที่สามารถส่งเสียงเบสที่ลงลึกและแม่นยำตามธรรมชาติจากแหล่งกำเนิดเสียง หรือแม้แต่เสียงเบสสังเคราะห์ที่ไม่พบในธรรมชาติ ด้วยการนำเสนอเทปคาสเซ็ต (Compact Cassette Tape) และซีดี (Compact Disc) อย่างแพร่หลายในเวลาต่อมา ทำให้สามารถเพิ่มเนื้อหาความถี่ต่ำลงในสื่อการบันทึก (Recordings) ได้มากขึ้น และตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคได้มากขึ้นเช่นกัน ซับวูฟเฟอร์สำหรับใช้ในบ้านก็ได้รับความนิยมมากขึ้น เนื่องจากสามารถเพิ่มเข้ากับชุดลำโพงมัลติมีเดียที่มีอยู่ได้ง่าย และสามารถจัดวางหรือซ่อนได้ง่าย

ซับวูฟเฟอร์ คือ อะไร?

…เมื่อคุณเล่นเพลง กลับมีบางอย่างที่ขาดหายไป เบสต่ำๆ อยู่ที่ไหน? หากคุณกำลังมองหาเสียงที่หนักแน่นจากระบบเสียงภายในบ้าน เมื่อนั้นคุณจะต้องมีซับวูฟเฟอร์ – ใช่หรือไม่ ?

ระบบส่วนใหญ่สามารถใช้ประโยชน์จากซับวูฟเฟอร์ที่ดีได้ แต่ทั้งมือใหม่ด้านเครื่องเสียงและนักเล่นเครื่องเสียงที่มีประสบการณ์มักไม่ใส่ใจ อาจมองข้ามไป มาดูกันว่าต้องทำอย่างไรจึงจะทำให้ระบบ 2 ช่องสัญญาณของคุณเป็นระบบ 2.1 ที่ดี

ซับวูฟเฟอร์เป็นลำโพงประเภทหนึ่งที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ เพื่อสร้างเสียงความถี่ต่ำ ลำโพงฟูลเรนจ์ทั่วไปจะพยายามครอบคลุมช่วงความถี่ให้ได้กว้างมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ ความถี่สูงสุด 20khz (หรือเกินกว่านั้น) แต่ซับวูฟเฟอร์ถูกออกแบบมาเพื่อเติมเต็มช่วงความถี่เสียงต่ำที่ยากต่อการสร้างได้ประมาณ 80 Hz ถึง150hz ด้วยวิธีนี้ “ซับวูฟเฟอร์” จึงช่วยเสริมระบบเสียงที่ประกอบด้วยลำโพงหลัก (Mains Speaker) และ/หรือ ลำโพงบริวาร (Satellite Speaker) โดยทำหน้าที่หลักในการขยายการตอบสนองเสียงเบสลงไปจนถึงช่วงความถี่ต่ำสุด

จริงๆ แล้วซับวูฟเฟอร์ทำงานในลักษณะเดียวกับลำโพงทั่วไป แต่ได้รับการปรับให้เหมาะสมอย่างยิ่ง เพื่อสร้างเสียงความถี่ต่ำเหล่านั้น ไดรเวอร์ลำโพงแบบคอยล์เคลื่อนที่จะแปลงสัญญาณไฟฟ้าจากแหล่งกำเนิดเสียงเป็นคลื่นเสียงที่คุณได้ยิน (และสัมผัสได้) ไดรเวอร์ หรือ “วูฟเฟอร์” ที่ทำหน้าที่ “ซับวูฟเฟอร์” จะต้องมีขนาดใหญ่และมีขนาดมาตรฐานที่เพียงพอต่อภาระการทำงาน ซึ่งโดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8, 10, 12, 15 หรือ 18 นิ้ว

ทั้งนี้อาจพบวูฟเฟอร์หลายตัวติดตั้งอยู่ในตู้ลำโพง ทั้งนี้ ซับวูฟเฟอร์ส่วนใหญ่มักใช้ระบบเบส รีเฟล็กซ์ (Bass Reflex System) โดยตู้ลำโพงจะมีท่อเปิด (Ported) ที่ดูเหมือนรูกลม เชื่อมต่ออากาศภายในกับภายนอกตัวตู้ ขนาดของพอร์ตได้รับการปรับแต่งเพื่อสร้างเสียงกำทอน (Acoustic Resonance) และจะได้รับการปรับให้เหมาะสม เพื่อให้การตอบสนองความถี่ต่ำที่ดีที่สุดสำหรับไดรเวอร์และขนาดของตัวตู้ลำโพง การจัดตำแหน่งนี้ขยายการตอบสนองเสียงเบสที่ใช้งานได้ของลำโพงในความถี่ที่ต่ำกว่าตู้ลำโพงแบบปิด (Sealed Enclosures) แต่จะลดลงเร็วกว่าตู้ลำโพงแบบปิดมาก เมื่อความถี่ต่ำกว่าระดับเรโซแนนซ์ (Resonance) ลงมา

เนื่องจากซับวูฟเฟอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างเสียงเบสเท่านั้น ดังนั้นเนื้อหาความถี่สูงและกลางจึงต้องถูกตัดออก หรือ กรองทิ้งไปจากสัญญาณที่ส่งไปยังไดรเวอร์ ซึ่งทำได้โดยใช้วงจร Low Pass Filter นอกจากนี้ สัญญาณที่ส่งไปยังลำโพงหลัก ยังต้องถูก High Passed หรือส่งผ่านเฉพาะความถี่สูงและกลางด้วย ดังนั้นลำโพงแต่ละส่วน (ลำโพงหลัก และ ซับวูฟเฟอร์) จึงได้รับเฉพาะสัญญาณที่เหมาะสมที่สุดในภาระการทำหน้าที่ของมันเท่านั้น

ฟังก์ชันโลว์พาสและไฮพาสจะรวมอยู่ในอิเล็กทรอนิกส์ ครอสโอเวอร์ (Active Crossover) หรือ อาจติดตั้งไว้ในซับวูฟเฟอร์เอง ในลักษณะของ Passive Crossover ก็ได้ การปรับตั้งใช้งานซับวูฟเฟอร์ เพื่อหลอมรวมเข้ากับระบบเสียงของลำโพงหลัก ควรต้องใช้ปุ่มปรับจุดตัดความถี่ครอสโอเวอร์ (Crossover Frequency) ซึ่งที่แผงด้านหลังซับวูฟเฟอร์ส่วนใหญ่จะมีปุ่มนี้ ซึ่งจะกำหนดความถี่ที่ซับวูฟเฟอร์ของคุณจะลดระดับเสียงลง เพื่อให้กลมกลืนกับลำโพงหลัก ซึ่งคุณสามารถเริ่มต้นการปรับค่า ด้วยการตั้งค่าความถี่ดังกล่าว ให้ตรงกับความถี่ต่ำสุดที่ลำโพงหลักของคุณสามารถจัดการได้

หลังจากการตั้งค่าความถี่ครอสโอเวอร์ อาจจำเป็นต้องปรับระดับเสียง(Volume) ของซับวูฟเฟอร์ด้วย เพื่อมิให้เสียงเบสจากซับวูฟเฟอร์ ฟังดูดังหรือเบาเกินไป เมื่อเทียบกับลำโพงหลัก หรือ ลำโพงบริวาร โดยใช้ตำแหน่งนั่งฟังในการกำหนดค่าที่เหมาะสมที่สุด

จากข้างต้น เราพอสรุปได้ชัดเจนว่า ซับวูฟเฟอร์ คือ ลำโพงประเภทหนึ่งที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ เพื่อสร้างเสียงความถี่ต่ำ เสริมเข้าไปกับลำโพงหลัก เพื่อให้ได้เสียงโดยรวมที่กลมกลืนกัน มีความน่าฟัง โดยมีหน้าที่ในการสร้างเสียงเบสเท่านั้น ซึ่งเนื้อหาความถี่สูงและกลางจะต้องถูกตัดออก หรือ กรองทิ้งไปจากสัญญาณที่ส่งไปยังซับวูฟเฟอร์ ซึ่งทำได้โดยการใช้วงจร Low Pass Filter ในขณะเดียวกัน สัญญาณที่ส่งไปยังลำโพงหลัก ก็ต้องถูก High Passed หรือส่งผ่านเฉพาะความถี่สูงและกลาง ดังนั้นลำโพงแต่ละส่วน (ลำโพงหลัก และ ซับวูฟเฟอร์) จึงได้รับเฉพาะสัญญาณที่เหมาะสมที่สุดในภาระการทำหน้าที่ของแต่ละส่วนเท่านั้น ไม่กลบทับภาระการทำงานระหว่างกัน

ขอเน้นย้ำว่า หลักการใช้งานที่ถูกต้องนั้น ต้องมิให้ช่วงการทำงานของซับวูฟเฟอร์ไปกลบ หรือ ซ้อนทับกับ ภาระของลำโพงหลัก (หรือ ลำโพงงบริวาร) โดยใช้วงจรตัดกรองความถี่เป็นตัวกำหนดช่วงการทำงานที่เหมาะสมของทั้งซับวูฟเฟอร์และลำโพงหลัก เพื่อให้ได้เสียงโดยรวมที่มีคุณภาพในการรับฟังที่กลมกลืน-กลมกล่อม ฉะนั้น หากเป็นการใช้งานในลักษณะที่ “เพิ่ม” ซับวูฟเฟอร์เข้าไปโดยตรงในระบบ โดยไม่มีการใช้งานปุ่มปรับจุดตัดความถี่ครอสโอเวอร์ (Crossover Frequency) อย่างที่กล่าวไว้ข้องต้น จึงเท่ากับ “ผิดหลักการ” ในการใช้งานซับวูฟเฟอร์อย่างถูกต้อง

_______________