Mongkol Oumroengsri
ลำโพงนับเป็นห่วงโซ่ท้ายสุดสำหรับชุดอุปกรณ์เครื่องเสียง (sound system) ทำหน้าที่แปรเปลี่ยนสัญญาณเสียง (audio signal) ในรูปของสัญญาณไฟฟ้า (electrical signal) ให้มาเป็นพลังงานเสียง (sound) โดยมีวอยซ์คอยล์ (voice coil) เป็นต้นกำเนิดพลังงานของการสั่นไหว (dynamic) ก่อนที่จะส่งผ่านพลังงานสั่นไหวนั้นไปสู่ไดอะแฟรม (diaphragm) ซึ่งการสั่นไหวของไดอะแฟรมนี่เองที่จะก่อให้เกิดเป็นแรงกระทำต่อมวลอากาศกลายเป็นคลื่นเสียงที่เราได้ยินได้ฟังขึ้นมา ตามหลักการที่เรา-ท่านได้ร่ำเรียนกันมาว่า “เสียงนั้นเกิดจากการสั่นสะเทือนของวัตถุ” ดังนั้นการสั่นไหวของไดอะแฟรมจึงสามารถก่อกำเนิดเสียงขึ้นมาได้ ทั้งนี้ทั้งนั้นเนื้อหาที่จะมาสาธยายกันในครั้งนี้จะขอข้ามช่วงของการอธิบายถึง หลักการทำงานเบื้องต้นของลำโพงไปก่อน โดยจะได้ขอกล่าวถึง การจัดแบ่งประเภทของลำโพงอย่างกว้างๆ เป็นการประเดิมกันเสียก่อน
ลำโพงสามารถแบ่งออกได้เป็นหลายประเภท ซึ่งส่วนใหญ่นั้นลำโพงที่พบเห็นกันได้ทั่วไป อันสืบเนื่องมาจากความนิยมในการใช้งานที่สูงมาก มักจะเป็น dynamic speaker (ซึ่งมีชื่อเรียกขานอีกชื่อหนึ่งว่า ‘moving-coil speaker’) โดยมีต้นกำเนิดขึ้นมาจากนักประดิษฐ์ 2 ท่านที่ชื่อว่า Edward W. Kellogg และ Chester W. Rice ตั้งแต่ปีค.ศ.1925 ด้วยแนวคิดของการทำงานในลักษณะเดียวกับ dynamic microphone (ทว่ากลับหลักการกันในทำนองที่คล้ายคลึงกับมอเตอร์กับไดนาโมนั่นเอง) กล่าวคือ dynamic microphone จะทำหน้าที่รับคลื่นเสียงมาแปรเปลี่ยนให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า ในขณะที่ dynamic speaker จะทำหน้าที่รับสัญญาณไฟฟ้ามาแปรเปลี่ยนให้เป็นคลื่นเสียงนั่นเอง
แสดงหลักการทำงานอย่างคร่าวๆ ของ dynamic microphone
แสดงหลักการทำงานอย่างคร่าวๆ ของ dynamic speaker
ตัวต้นแบบ หรือ prototype ของ dynamic speaker ที่ Edward W. Kellogg และ Chester W. Rice เป็นผู้ออกแบบไว้ในยุคเริ่มแรก
รูปลักษณ์ของ dynamic speaker ขนาด 6 นิ้ว ที่ได้มีการผลิตออกจำหน่ายในปีค.ศ.1926
รูปภาพแนวตัดขวาง แสดงถึงส่วนประกอบของ dynamic speaker ที่ Edward W. Kellogg และ Chester W. Rice เป็นผู้ออกแบบต้นกำเนิดไว้
ส่วนประกอบสำคัญของ dynamic speaker ก็คือการมีวอยซ์คอยล์ (voice coil) จัดวางอย่างลอยตัวอยู่ท่ามกลางสนามแม่เหล็ก หรือ magnetic field เพื่อให้วอยซ์คอยล์นั้นสามารถเคลื่อนตัวไป-มาได้ เมื่อรับสัญญาณเสียง (audio signal) ในรูปของสัญญาณไฟฟ้า (electrical signal) ตามกฎทางฟิสิกส์ของฟาราเดย์ (Faraday’s law) แล้วจึงส่งผ่านการสั่นไหวเคลื่อนตัวไป-มานั้นสู่ไดอะแฟรม (diaphragm) ทำหน้าที่ผลักดันมวลอากาศให้สั่นไหวแปรเปลี่ยนเป็นพลังงานเสียง (sound) ให้เราได้ยินได้ฟังขึ้นมา
ส่วนประกอบหลักของ dynamic speaker
ดังนั้นลักษณะภายนอกทางกายภาพที่พอเห็นปุ๊บก็รู้ได้ปั๊บว่าเป็น dynamic speaker ก็คือ การมีส่วนของไดอะแฟรมที่เป็นทรงกรวย (cone) หรือไม่ก็ทรงโดม (dome) เป็นหลัก เพื่อให้ส่วนของ “กรวย” (cone) หรือ “โดม” (dome) นั้นทำหน้าที่ผลักดันมวลอากาศให้เกิดการสั่นไหวกลายเป็นคลื่นเสียง (sound wave) ทั้งนี้ dynamic speaker ที่มีไดอะแฟรมทรงกรวย (cone shape) มักจะใช้ในการให้กำเนิดเสียงช่วงความถี่ต่ำถึงกลางเสียเป็นส่วนมาก ในขณะที่ dynamic speaker ที่มีไดอะแฟรมทรงโดม (dome shape) ก็มักจะถูกใช้ในการให้กำเนิดเสียงช่วงความถี่กลางถึงสูง แต่ก็มีอยู่บ้างเหมือนกันที่ dynamic speaker ที่มีไดอะแฟรมทรงกรวย (cone) ได้ถูกพัฒนาเพื่อการให้กำเนิดเสียงแบบเต็มช่วงย่านความถี่ อย่างที่เรียกกันว่า Full-range speaker ครบครันทั้งช่วงความถี่ต่ำขึ้นไปจนถึงช่วงความถี่สูง ซึ่งได้ทำให้ลำโพงในรูปแบบนี้มีความเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัว
การที่ dynamic speaker ที่มีไดอะแฟรมทรงกรวย (cone shape) มักจะใช้ในการให้กำเนิดเสียงช่วงความถี่ต่ำถึงกลาง ก็เนื่องจากการมีไดอะแฟรมที่แผ่กว้าง เป็นพื้นที่ที่สามารถผลักดันมวลอากาศให้เคลื่อนที่ได้เป็นปริมาณมาก ทว่าไดอะแฟรมที่แผ่กว้างนั้นก็ทำให้ต้องมีมวล (mass) จำนวนมาก น้ำหนักของไดอะแฟรมจึงมากตามไปด้วย ส่งผลให้ไดอะแฟรมทรงกรวยมิอาจเคลื่อนไหวได้อย่างสั่นระรัวนัก จึงไม่ค่อยเหมาะที่จะรองรับกับการสั่นไหวในช่วงความถี่สูงๆ
ในขณะที่ dynamic speaker ที่มีไดอะแฟรมทรงโดม (dome shape) เป็นรูปโค้งนูนออก หรือเว้าเข้าขนาดไม่ใหญ่นัก ซึ่งแม้จะมีพื้นที่ในการผลักดันมวลอากาศได้เป็นปริมาณน้อยกว่าไดอะแฟรมทรงกรวย ทว่าไดอะแฟรมทรงโดมนั้นก็จะมีมวล (mass) และน้ำหนักของไดอะแฟรมที่ไม่มากนักตามไปด้วย ส่งผลให้ไดอะแฟรมทรงโดมนี้สามารถเคลื่อนไหวได้อย่างสั่นระรัว-รวดเร็ว ทำให้เหมาะสมต่อการรองรับกับการสั่นไหวในช่วงความถี่สูงๆ นั่นเอง
แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น อย่างไรก็ตามหากจัดแบ่งตามระบบการทำงานจะได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ได้แก่ ลำโพงแอคทีฟ (active speaker) กับ ลำโพงพาสซีฟ (passive speaker) หรือเรียกให้เข้าใจง่ายๆ ก็จะได้ประมาณว่า ลำโพงแอคทีฟนั้นเป็นลำโพงที่ต้องใช้ไฟฟ้าในขณะทำงาน ลำโพงแอคทีฟจึงมีชื่อเรียกขานอีกอย่างหนึ่งว่า powered speakers ส่วนลำโพงพาสซีฟก็ไม่ต้องใช้ไฟฟ้าในขณะทำงาน แต่จำเป็นต้องใช้งานร่วมกับเครื่องแอมปลิฟายเออร์
หากสืบย้อนประวัติจะพบว่า ลำโพงแอคทีฟนั้นนิยมใช้งานกันในสตูดิโอบันทึกเสียง หรืองานโปรเฟสชันแนล ยูสเป็นหลัก ในขณะที่ลำโพงพาสซีฟนั้นจะนิยมใช้กันตามบ้านเรือน หรืองานโฮม ยูสเป็นส่วนใหญ่ สาเหตุนั้นเนื่องมาจากความต้องการใช้งานอย่างเป็นบรรทัดฐานของสตูดิโอบันทึกเสียง เพื่อการตรวจเช็คความถูกต้องแม่นยำของเสียงที่ทำการบันทึกที่ต้องมีการเบี่ยงเบนในระดับต่ำสุด ลำโพงที่จะใช้ในการตรวจเช็คเสียงดังกล่าวจึงต้องมีความเที่ยงตรงสูง ให้ปัจจัยของการใช้งานที่ไม่แปรเปลี่ยนไปตามสภาพของอะคูสติก อีกทั้งยังต้องให้ความคล่องตัวของการใช้งานได้เป็นอย่างดี ซึ่งลำโพงแอคทีฟนั้นจะสามารถเสียบต่อเพื่อรับสัญญาณเสียงตรงจากอุปกรณ์มิกเซอร์ หรือ mixing console ได้โดยตรง ไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพาเวอร์ แอมป์เข้ามาทำการขยายสัญญาณก่อนที่จะส่งผ่านเข้าสู่ลำโพง ซึ่งนี่จึงเป็นการเอื้ออำนวยความสะดวกต่อการใช้งานในสตูดิโอ ทั้งยังเป็นการตัดปัญหาของการต้องพึ่งพาเครื่องแอมปลิฟายเออร์ หรือเพาเวอร์ แอมป์ไปด้วยในตัว
ตามหลักฐานที่บันทึกกันไว้ ระบุว่า JBL นับเป็นต้นคิดของแนวการทำงานนี้ราวๆ ปีค.ศ.1964 ในลักษณะที่มี “SE401 Stereo Energizer” ทำหน้าที่เสมือนแหล่งป้อนสัญญาณให้แก่ตัวลำโพงที่ทำงานได้ด้วยตัวเอง (self-powered operation) ทำนองคล้ายๆ เพาเวอร์ แอมป์ที่แยกการป้อนสัญญาณไปสู่ตัวลำโพงแต่ละตัว ทว่าลำโพงแอคทีฟที่นับว่ามีวงจรตัดกรอง/แบ่งช่วงความถี่ในลักษณะของ active crossover อย่างแท้จริงเป็นครั้งแรกนั้น เกิดขึ้นในปีค.ศ.1967 โดยฝีมือของ Klein-Hummel ในลักษณะที่เป็นแบบ hybrid three-way design ซึ่งรับสัญญาณตรงจากเครื่องแอมปลิฟายเออร์ 2 ช่องสัญญาณที่อยู่ในตัว (two internal amplifier channels)
จากนั้น Altec นับเป็นบริษัทผู้ผลิตลำโพงมอนิเตอร์รายแรกๆ ที่โดดลงสู่สังเวียนลำโพงแอคทีฟนี้ด้วยรุ่น 9846B ที่แรกออกจำหน่ายในปีค.ศ.1971 โดยระบุค่าสเปคกำลังขับสำหรับตัวขับเสียงช่วงความถี่ต่ำเอาไว้ที่ 60 วัตต์ และ 30 วัตต์สำหรับตัวขับเสียงช่วงความถี่สูง (ซึ่งใช้แบบ compression driver) ตามต่อด้วย Meyer Sound Laboratories ในปีค.ศ.1980 ที่เป็นแบบ active 2-way system ซึ่งได้แยกเอาวงจรตัดกรอง/แบ่งช่วงความถี่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (active electronics) มาติดตั้งไว้ภายนอกตัวตู้ลำโพง เพื่อความสะดวกต่อการปรับตั้งใช้งานและบริการ
แสดงหลักการทำงานอย่างคร่าวๆ ของลำโพงแบบแอคทีฟ
ดูจากในรูปประกอบ – จะเห็นได้ชัดเจนว่า ลำโพงแอคทีฟจะต้องมี active crossover ทำหน้าที่เป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ตัดกรอง/แบ่งช่วงความถี่ออกเป็นอย่างน้อย 2 ช่วงย่านความถี่ (ช่วงความถี่ต่ำ กับ ช่วงความถี่สูง) จากนั้นจึงส่งผ่านสัญญาณในแต่ละช่วงย่านความถี่ไปสู่เครื่องแอมปลิฟายเออร์ 2 ช่องสัญญาณที่บรรจุอยู่ในตัว ก่อนที่จะส่งต่อสัญญาณที่ผ่านการขยายสัญญาณแล้วนี้ออกสู่ตัวลำโพง นี่จึงเป็นสาเหตุของการที่ลำโพงแอคทีฟนั้นจะต้องใช้ไฟฟ้าในการทำงาน (เพื่อจ่ายไฟฟ้าให้แก่ทั้ง active crossover และเครื่องแอมปลิฟายเออร์ที่บรรจุอยู่ในตัวลำโพง) ในขณะที่ลำโพงพาสซีฟจะมีแต่จำเพาะ passive crossover และไม่ได้มีเครื่องแอมปลิฟายเออร์อีกด้วยจึงไม่จำเป็นจะต้องใช้ไฟฟ้าในขณะทำงาน
แสดงหลักการทำงานอย่างคร่าวๆ ของลำโพงแบบพาสซีฟ
จะเห็นได้ว่า ลำโพงแอคทีฟจึงมี “ข้อดี” อยู่หลายประการ นับตั้งแต่เรื่องของคุณภาพเสียงและค่าความผิดเพี้ยน-บิดเบือนที่ต่ำ อันเนื่องมาจากการใช้ active crossover และเครื่องแอมปลิฟายเออร์ที่แยกการทำงานเฉพาะในแต่ละช่วงย่านความถี่เท่านั้น ซึ่งสามารถออกแบบอย่างเจาะจงให้มีสภาวะการทำงานที่เหมาะสมกับแต่ละตัวขับเสียง รวมทั้งค่าความต้านทานที่มีความแน่นอนมากขึ้น นี่่ยังส่งผลไปสู่การได้มาซึ่งค่าไดนามิก เรนจ์ (dynamic range) ที่กว้างขวางมากยิ่งขึ้นกว่าลำโพงพาสซีฟ
หากมองลงไปอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น ลำโพงแอคทีฟยังสามารถได้รับการปรับจูนอย่างเป็นการพิเศษสำหรับแต่ละตัวขับเสียง ให้ได้มาซึ่งสมรรถนะการทำงานอย่างเต็มที่ อาทิเช่น การปรับตั้งค่า equalization ที่จำเพาะเจาะจงลงไปให้เหมาะสมสำหรับตัวขับเสียงช่วงความถี่ต่ำ (วูฟเฟอร์) และตัวขับเสียงช่วงความถี่สูง (ทวีตเฟอร์) ช่วยให้เสียงที่ได้มีความสดสะอาดเป็นธรรมชาติ เปี่ยมในรายละเอียดต่างๆ อย่างครบถ้วนในทุกช่วงย่านความถี่ เมื่อเทียบกับลำโพงพาสซีฟซึ่งหากจะปรับตั้งค่า equalization ที่จำเพาะเจาะจงเยี่ยงนี้ ก็จำเป็นจะต้องมีอุปกรณ์ประเภทพาสซีฟอีกจำนวนหนึ่งเข้ามาเกี่ยวข้องกับการทำงาน อันย่อมส่งผลให้รายละเอียดต่างๆ จำต้องสูญหาย หรือถูกลดทอนไป
ปัจจุบันลำโพงแอคทีฟจึงได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก ขยายสู่แนวทางการใช้งานอันหลายหลากมากขึ้นกว่าแต่เก่าก่อน ที่เห็นได้ชัดก็คือ ลำโพงคอมพิวเตอร์ รวมถึงลำโพงพกพาทั้งหลาย (portable speakers) ที่นอกจากจะมี active crossover และเครื่องแอมปลิฟายเออร์บรรจุอยู่ในตัวแล้ว ยังจะมีภาคถอดรหัสข้อมูลดิจิทัล (DAC) รวมทั้งระบบการเชื่อมต่อระยะไกลอย่าง Blutooth และ WiFi ผนวกเสริมเข้ามา เพื่อเอื้ออำนวยความสะดวก และความยืดหยุ่นในการใช้งาน นอกเหนือจากการมีระบบปรับแต่งเสียงดิจิทัล อย่าง DSP ที่ให้อิสระเสรีในการเลือกลักษณะเสียงที่รับฟัง จะให้เหมาะกับแนวเพลงร็อก เพลงแจ๊ส เพลงร้อง หรือว่าคลาสสิกก็ย่อมได้
ผลดีอีกอย่างของการเลือกใช้ลำโพงแอคทีฟก็คือ เรื่องของการช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในด้านของสายลำโพงแพงๆ ลงไปได้มาก อันสืบเนื่องมาจากการที่ลำโพงแอคทีฟนั้นจะรับสัญญาณขาเข้าระดับ line level (ความแรงสัญญาณ 1.0 โวลต์ขึ้นไป) จากทั้งปรีแอมป์ หรือ mixing console และแม้กระทั่งจากแหล่งสัญญาณ (sources) ได้โดยตรง (อาทิเช่น Tape Recoder; CD Player; DVD Player, Network Player เป็นต้น) ไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพาเวอร์ แอมป์เข้ามาทำการขยายสัญญาณก่อนที่จะส่งผ่านเข้าสู่ลำโพง (ลำโพงพาสซีฟ) เราจึงไม่จำเป็นต้องใช้สายลำโพงใดๆ ดังนั้นความจำเป็นในเรื่องของสายลำโพงดีๆ ก็หมดไป …สายลำโพงชั้นดีย่อมมีราคาแพงตามไปด้วย ยิ่งหากใช้งานในแบบ ไบ-วายร์ (bi-wired) ราคาของสายลำโพงก็ยิ่งต้องจ่ายมากขึ้นเป็นเงาตามตัว
แต่ก็มีบ้างที่บางคนอาจจะรู้สึกว่า ลำโพงยี่ห้อนั้นยี่ห้อนี้ทำดีด้านนี้มาโดยตลอดและให้เสียงที่ถูกใจ ทว่าอาจจะไม่มั่นใจว่าจะมีความเชี่ยวชาญด้านอิเล็กทรอนิกส์ ในขณะที่บางแบรนด์นั้นทำแอมปลิฟายเออร์จำหน่ายมาช้านานจนมีชื่อเสียงโด่งดัง …หากเป็นเยี่ยงนี้ก็น่าที่จะหยิบจับเอามาใช้งานร่วมกันในลักษณะของลำโพงแพสซีฟ + แอมปลิฟายเออร์ เพื่อที่จะได้มาซึ่งความผสมผสานของชุดเครื่องเสียง (ซิสเต็ม) ที่ลงตัวกัน
…เอาเป็นว่า ขอฝากแนวคิดทิ้งท้ายไว้ทำนองว่า สมควรเลือกลำโพงแอคทีฟถ้าหาก – คุณค่อนข้างต้องการความเรียบง่าย ใช้งานไม่ยุ่งยาก ไม่ต้องการวุ่นวายกับเรื่องของการเสียบต่อสายต่างๆ (cables) โน่นนี่นั่นมากมายนัก; คุณเป็นคนที่มีความเชื่อมั่นในเสียงที่รับฟัง มิได้ปล่อยให้มีแรงจูงใจเรื่องลำโพงแบรนด์นั้นแบรนด์นี้ – เครื่องแอมปลิฟายเออร์จากคนนั้นคนนี้มาเป็นประเด็นชักนำ; คุณเป็นคนไม่ชอบอวดชอบโชว์ชุดเครื่องเสียงโอฬารตระการตา ก็ไม่ต้องไปจ่ายค่าแอมปลิฟายเออร์เพิ่มเติมเข้ามา เพียงเพื่อให้คนอื่นรู้สึกว่าคุณเจ๋งที่มีอุปกรณ์เยอะ; ห้องหับ หรือ ที่พักอาศัยของคุณไม่มีที่ว่างเหลือเฟือ พื้นที่ทุกตารางนิ้วต้องใช้อย่างได้ประโยชน์ อันนี้การเลือกลำโพงแอคทีฟก็น่าจะเหมาะสม; คุณเป็นคนฟังเพลงที่เลือกรับฟังจาก digital music(hi-res formats)เป็นส่วนใหญ่ การเลือกใช้ลำโพงแอคทีฟยุคใหม่ที่มีระบบไร้สายต่างๆ ผนวกในตัวก็ดูจะเหมาะเจาะ
อย่างไรก็ตาม ลำโพงแพสซีฟก็ยังคงได้รับความนิยม แม้ว่าบางแบรนด์ที่เคยผลิตจำหน่ายลำโพงแพสซีฟมาช้านานก็ยังเพิ่มไลน์การผลิตลำโพงแอคทีฟเสริมทัพขึ้นมา เพื่อสนองตอบต่อความต้องการใช้งานตามยุคสมัยที่เปลี่ยนไป การเลือกสรรลำโพงแพสซีฟมา “จับคู่” ใช้งานร่วมกับเครื่องแอมปลิฟายเออร์ยังคงเป็น-ทางเลือก-สำหรับคนที่เป็นนักเล่นเครื่องเสียง มีอุปกรณ์ต่างๆ รวมทั้งสายสัญญาณ-สายลำโพงชั้นดีใช้งานในซิสเต็ม บางครั้งบางคราวรู้สึกอยากปรับเปลี่ยนอะไรบางชิ้นบางอันก็สามารถกระทำได้ง่าย ให้ความยืดหยุ่นของการใช้งาน ทั้งยังให้ความรู้สึกภาคภูมิใจในการที่มีอุปกรณ์ต่างๆ ใช้งานอยู่ในซิสเต็มมากมายหลายชิ้น …ซึ่งจะเป็นเช่นไรก็ตาม ขอให้การเล่นเครื่องเสียงเป็นสิ่งที่นำพาความสุขใจในการดูหนังหรือว่ารับฟังเพลงก็ละกัน ไม่ว่าคุณจะเป็นคนที่เลือกเล่นลำโพงแอคทีฟ หรือว่ากำลังใช้งานลำโพงแพสซีฟอยู่ก็ตาม.