จับประเด็นเขา นำมาเล่าสู่ – 5
มงคล อ่วมเรืองศรี
‘JET’ transducer ของ ELAC ได้รับการนำออกเผยแพร่สู่สาธารณะเป็นครั้งแรกในปีคศ.1993 ซึ่งโดยแท้จริงแล้ว “J.E.T. tweeter” ยึด “แม่แบบ” จากหลักการของ A.R.E.S. (บริษัทผลิตลำโพงเล็กๆ แห่งนึงในนครเบอร์ลินที่ต้องล้มละลายไป) อย่างเต็มขั้น ทว่าได้รับการผันผ่านพัฒนาการมาจนถึง ‘JET 5’ แล้ว ณ ปัจจุบัน ทั้งนี้ทั้งนั้น ‘JET’ transducer ก็ได้ชื่อว่าใช้พัฒนาการจากหลักการ AMT “Air Motion Transformer” (AMT) tweeter ของ Dr. Oskar Heil นี้แล.
หากจะพูดถึงหลักการทำงานของ ‘JET tweeter’ แล้วนั้น เปรียบไปไม่ต่างจากหลักการทำงานของ “หีบเพลงชัก” หรือ “แอคคอเดี้ยน” (accodian) นั้นสักเท่าไหร่ ปัจจุบัน “แอคคอเดี้ยน” นับเป็นเครื่องดนตรีที่ไม่ใคร่จะได้เห็นมีใครเอามาเล่นเป็นกิจจะลักษณะกันนัก แต่สำหรับบ้านเรา “แอคคอเดี้ยน” ถือเป็นเครื่องดนตรีสุดโปรดของ “สง่า อารัมภีร” หรือ ครูแจ๋ว (แจ๋ว วร จักร์) นักดนตรีและนักแต่งเพลงผู้ได้รับยกย่องเป็น ศิลปินแห่งชาติ สาขาศิลปะการแสดง (เพลงไทยสากล) ในปีพ.ศ. 2531 ซึ่งท่านได้แต่งเพลงไว้มากกว่า 2,000 เพลง รวมทั้งที่ถือเป็นอมตะก็อีกนับร้อยเพลงด้วยกัน เพลงที่มีชื่อเสียงที่สุด – หนีไม่พ้น “น้ำตาแสงไต้” และ “เรือนแพ” …แต่หากจะพูดไป ในอดีตแต่เก่าก่อนนั้น ยุคสมัยนึง “แอคคอเดี้ยน” น่าจะถือได้ว่าเป็นเครื่องดนตรีประจำตัวของวณิพกตาบอด…เดินขอทานตามถนนกระนั้น “แอคคอเดี้ยน” จึงถือเป็นเครื่องดนตรีที่ไม่ค่อยจะมีใครนิยมกัน ทั้งๆ ที่เป็นเครื่องดนตรีที่ให้สำเนียง-เสียงอันเป็นเอกลักษณ์เฉพาะ
เหตุที่บอกว่า หลักการทำงานของ JET tweeter นั้นแทบไม่ต่างจากหลักการทำงานของ “หีบเพลงชัก” หรือ แอคคอเดี้ยน ก็เพราะว่า ส่วนที่เป็นแหล่งต้นกำเนิดเสียง หรือ ไดอะแฟรม (diaphragm) ของ JET tweeter จะมีลักษณะเป็นเส้นขดลวดตัวนำไฟฟ้ายึดติดอยู่บนเยื่อแผ่นฟอยล์บางๆ (foil membrane) ที่พับทบไป-ทบมาเป็นลอนจีบ (pleat) แล้วนำไปแขวนลอยอยู่ท่ามกลางสนามแม่เหล็กถาวรที่ให้ค่าความเข้มเส้นแรงแม่เหล็กสูง (ซึ่งทาง ELAC ระบุว่า ใช้เป็น neodymium rods)
ทีนี้พอเส้นขดลวดตัวนำไฟฟ้ามีสัญญาณไฟฟ้าไหลผ่าน ก็จะเกิดเป็นปฏิกริยาการเหนี่ยวนำทางไฟฟ้ากับสนามแม่เหล็กถาวร กลายเป็นแรงผลัก-ไปข้างหน้า และแรงดึง-กลับมาข้างหลังตามหลักทางฟิสิกส์ ซึ่งเมื่อเส้นขดลวดตัวนำไฟฟ้าเกิดสภาพมี “แรงขับ” ไปข้างหน้า-มาข้างหลัง ลอนจีบที่เป็นเยื่อแผ่นฟอยล์บางๆ ซึ่งมีเส้นขดลวดตัวนำไฟฟ้ายึดติดอยู่ ก็ย่อมที่จะเกิดสภาพ “เคลื่อนที่” ไป-มาจากแรงผลักและแรงดึงดังกล่าวด้วยเช่นกัน ส่งผลให้มวลอากาศที่ไหลเวียนเข้าไปแทรกตัวอยู่ระหว่างลอนจีบทั้งหลายนั้นถูก “บีบ” หรือ “รีด” ออกมาอย่างรวดเร็ว ตามจังหวะการเคลื่อนที่ไป-มาของลอนจีบทั้งหลายนั้นนั่นเอง (ดูรูปประกอบ)
สัญญาณไฟฟ้าไหลผ่านเข้าสู่ลอนจีบ (2) ที่แขวนลอยอยู่ในสนามแม่เหล็กถาวร ก่อให้เกิดการเคลื่อนที่ไปทางซ้าย-มาทางขวา สลับไป-มา (6) ตามจังหวะสัญญาณดนตรี (สัญญาณไฟฟ้า) ที่ส่งเข้ามา ทำให้มวลอากาศที่แทรกตัวอยู่ระหว่างลอนจีบเกิดการถูก “บีบ” (รีด) ให้เคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว (8) โดยมีแผ่นปิดกั้นด้านข้าง (4) ทำหน้าที่เป็นส่วนป้องกันมวลอากาศมิให้เคลื่อนที่ผิดทิศทาง
เนื่องจากพลังแรงของสนามแม่เหล็กถาวรที่มีความเข้มสูงมาก (จาก neodymium rods) มวลอากาศที่ถูกบีบ (รีด) ให้เคลื่อนที่จึงฉับไวมาก – รวดเร็วยิ่งกว่าการขับเคลื่อนตัวของไดอะแฟรม (โคน หรือ โดม) ในแบบ ลูกสูบ (piston) สำหรับตัวขับเสียงที่นิยมใช้กันอยู่ทั่วไป ดังนั้น JET tweeter จึงให้ค่าความไวเสียง (sensitivity) ที่สูงมาก รวมทั้งยังให้ไดนามิกเสียง (dynamics) หรือ ความฉับพลันทันใดในการตอบสนองต่อเสียงอันเหนือชั้นอย่างเยี่ยมยอดอีกด้วย ทั้งนี้ทั้งนั้นก็เป็นเพราะ ค่ามวล (mass) ที่น้อยมากๆ ของ “ลอนจีบ” ซึ่งทำหน้าที่ก่อกำเนิดเสียงนั่นเอง
บางท่านอาจบอกว่า ลักษณะการเคลื่อนที่ของไดอะแฟรมใน JET tweeter นั้น ดูไปละม้ายคล้ายกับหลักการตัวขับเสียงที่เป็นแบบ ribbon ซึ่งก็ต้องตอบว่า “ใช่” หากแต่ ‘ribbon transducer’ นั้นจะใช้หลักการทำงานที่ –ต่างกัน- ออกไป แม้ว่าจะ “ดูคล้าย” กัน โดยที่ ‘ribbon transducer’ นั้นจะใช้แถบแผ่นฟิล์มโลหะบางๆ (thin metal-film ribbon) ทำหน้าที่เป็น –ไดอะแฟรม- แล้วนำไปแขวนลอยอยู่ท่ามกลางสนามแม่เหล็กถาวรที่ให้ค่าความเข้มเส้นแรงแม่เหล็กสูง สัญญาณไฟฟ้าจะถูกส่งเข้าสู่แผ่นฟิล์มโลหะบางๆ นี้โดยตรง (ไม่มีเส้นขดลวดตัวนำไฟฟ้ายึดติดอยู่ เป็น “ความต่าง” ที่สำคัญ ทำให้ไม่เหมือนกับหลักการ Air Motion Transformer หรือ AMT)
ซึ่งเมื่อมีสัญญาณไฟฟ้าไหลผ่าน ก็จะเกิดเป็นปฏิกริยาการเหนี่ยวนำทางไฟฟ้ากับสนามแม่เหล็กถาวร กลายเป็นแรงผลัก-ไปข้างหน้า และแรงดึง-กลับมาข้างหลังตามหลักทางฟิสิกส์ ก่อให้เกิดสภาพ “เคลื่อนที่” ของมวลอากาศ สั่นไหวกลายเป็นคลื่นเสียง แผ่ออกมาโดยรอบแถบแผ่นฟิล์มโลหะบางๆ นั้น (แทนที่มวลอากาศจะถูกรีด-บีบออกมาจากลอนจีบ แบบที่เกิดขึ้นใน AMT transducer) แต่เนื่องจาก “ความบาง” ของแถบแผ่นฟิล์มโลหะนั้นเองทำให้กลายเป็น –ความบอบบาง- อย่างมากๆ (very fragile) ของไดอะแฟรมไป
ไดอะแฟรมของ ribbon transducer จึงมักชำรุด-ฉีกขาด เสียหายได้ง่าย หากโดนแค่แรงลมที่เป่าพ่นตรงๆ แต่เนื่องด้วย “ความบาง-เบา” ของไดอะแฟรมจึงส่งผลโดยตรงต่อ “ความฉับไว” อย่างมากๆ ในการสนองตอบต่อสัญญาณไฟฟ้า (สัญญาณเสียง) ที่ส่งเข้ามา มวลอากาศที่ถูกผลัก-ดันให้เคลื่อนที่ออกโดยรอบไดอะแฟรมจึงมีความฉับไวมาก ส่งผลในด้านดีต่อไดนามิกเสียง (dynamics) หรือ ความฉับพลันทันใดในการตอบสนองต่อเสียงได้อย่างเหนือชั้น (เฉกเช่นเดียวกับ AMT transducer กระนั้น)
แต่อย่างไรก็ตาม หากเทียบกันในด้าน “ค่าความไวเสียง” หรือ sensitivity แล้วไซร้ – ribbon transducer ก็นับว่ายังอ่อนด้อยกว่า AMT transducer อยู่มาก อันสืบเนื่องมาจาก “พื้นที่” ของไดอะแฟรมที่ทำหน้าที่ “ผลัก-ดัน” มวลอากาศให้เกิดการสั่นไหวกลายเป็นคลื่นเสียงนั้น ribbon transducer มีพื้นที่อันน้อยนิดเท่านั้น – หากเพิ่ม “ขนาด” ก็เท่ากับจะไปเพิ่มค่ามวล (mass) ทำให้อัตราความฉับไวในการตอบสนองต่อสัญญาณนั้นลดน้อยถอยลง ทั้งยังเป็นการไปเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดสภาพความเสียหายให้กับไดอะแฟรมมากขึ้นอีกด้วย (ตรงจุดนี้ AMT transducer จึงถือได้ว่า เป็น ‘ความได้เปรียบ’ โดยเป็นการ “แก้ไข-ปรับปรุง” ข้อด้อยของ ribbon transducer ให้หมดไป ในขณะที่ยังคงสามารถดำรงไว้ซึ่ง ‘ข้อดี’ ของหลักการทำงานไว้ …นี่คือความชาญฉลาดของ Dr. Oskar Heil โดยแท้)
ด้วยฉะนี้ ribbon transducer จึงมักนิยมนำไปใช้งานแต่เฉพาะสำหรับตัวขับเสียงสูงๆ เท่านั้น เพราะมีสมรรถนะในการตอบสนองช่วงความถี่เสียงขึ้นไปได้สูงมากๆ (สืบเนื่องมาจากความบางเบาของไดอะแฟรมนั่นเอง) อาจจะมีขีดความสามารถสูงกว่า AMT tweeter ด้วยซ้ำ ทาง ELAC Electroacustic GmbH (Germany) จึงได้พัฒนา “4Pi” 360 degree omni-directional tweeter ซึ่งนำเอาหลักการ ribbon transducer ขึ้นมาใช้งาน ทำหน้าที่เป็น –ซูเปอร์ ทวีตเตอร์- (super tweeter) เหนือชั้นยิ่งกว่า JET tweeter ขึ้นไปอีกขั้น
เมื่อพูดถึงเรื่องของ –ไดอะแฟรมที่มีมวลบางเบา- นอกเหนือจาก ribbon transducer และ AMT transducer แล้วนั้น ก็ยังมี Planar magnetic speakers และ electrostatic driver ที่สมควรหยิบยกนำมากล่าวถึงรวมเข้าไว้ด้วย “Planar magnetic speakers” ในบางครั้ง อาจดูสับสนกับ ribbon transducer ในแง่ที่ว่ามีการใช้ –ไดอะแฟรมบางเบา- (thin-film diaphragm) เหมือนกัน หากแต่ ribbon transducer จะใช้เป็น ‘แถบแผ่นฟิล์มโลหะบางๆ ’ (thin metal-film ribbon) โดยตรง – ไม่มีเส้นขดลวดตัวนำไฟฟ้ายึดติดอยู่ ในขณะที่ Planar magnetic นั้น จะมี ‘เส้นขดลวดตัวนำไฟฟ้า’ ยึดติดอยู่บนแถบไดอะแฟรมแบน-บาง-เบา (flat diaphragm) นี้ด้วย …นี่คือ ‘ความต่าง’
ส่วน electrostatic driver นี่ นับว่ามีความไม่เหมือนกันอยู่มากทีเดียวเชียวละครับ แม้จะใช้หลักการ –ไดอะแฟรมบางเบา- อันไม่ต่างกัน …เริ่มจากส่วนที่เป็นไดอะแฟรมซึ่งทำหน้าที่เป็น –แผ่นกำเนิดคลื่นเสียง- นั้นจะเป็นส่วนที่ ‘มิได้’ รับสัญญาณไฟฟ้า (สัญญาณเสียง) ตรงจากเครื่องแอมปลิไฟเออร์ใดๆ เลย – นี่เป็นจุดต่างประการแรกที่นับเป็นประเด็นสำคัญที่สุดของ electrostatic driver (จนเป็นที่มาชองชื่อที่ใช้เรียกขาน) ประการถัดมา – สนามแม่เหล็กที่แผ่นไดอะแฟรมแขวนลอยอยู่ ‘มิได้’ เป็นแม่เหล็กถาวร หากแต่เป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ “แปรผัน” ค่าความแรง-ความเข้มของสนามแม่เหล็ก (magnetic field) สัมพันธ์กับสัญญาณไฟฟ้า (สัญญาณเสียง) ที่ส่งออกมาจากเครื่องแอมปลิไฟเออร์ ประการสุดท้าย – electrostatic driver ‘จำเป็น’ ต้องมีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงการทำงาน – โดยมิได้มีวงจรภาคขยายสัญญาณบรรจุอยู่ในตัวเหมือนอย่าง active speakers – แต่อย่างใด
…ทำไม ? น่ะหรือครับ นี่แหละ “หัวใจ” การทำงานของ electrostatic driver เลยเชียวละ – ย้อนรอยกลับไปในสมัยยังนั่งเรียนวิชาฟิสิกส์กัน เรา-ท่านคงยังพอจะจดจำเรื่องของ ‘ไฟฟ้าสถิต’ ได้อยู่ใช่ไหมครับ – ไฟฟ้าสถิต ที่เป็นพลังงานไฟฟ้าน้อยนิดที่แอบแฝงอยู่ในสสารทุกชนิด “ประจุไฟฟ้าต่างขั้วกัน – ดูดเข้าหากัน ; ประจุไฟฟ้าขั้วเหมือนกัน – ผลักออกจากกัน” ในเวลาที่เราหวีผมแล้วนำไปดูดกับเศษกระดาษชิ้นเล็กๆ ลอยติดขึ้นมา-นั่นแหละครับ หลักการที่ว่านี้แหละที่ถูกนำมา applied ใช้กับ electrostatic driver ล่ะ
– แผ่นไดอะแฟรมแบน-บาง-เบาที่ทำขึ้นจาก PET film membrane แล้วถูกนำไปฉาบเคลือบสารตัวนำไฟฟ้าไว้ จะถูกชาร์จประจุไฟฟ้า (charged) ด้วย “ไฟฟ้ากระแสสลับ-แรงดันสูงมาก” หรือ Extremely High Tension (EHT) ที่มีค่าคงที่ไว้ กระทั่งมีสภาพไม่ต่างจาก ‘ไฟฟ้าสถิต’ (electrostatic) แผ่นไดอะแฟรมดังกล่าว จะถูกนำไปแขวนลอยอยู่ท่ามกลางแผงขั้วไฟฟ้า (electrodes) – 2 แผงที่ทำหน้าที่มีสภาพเหมือน ‘กริด’ (grid) ในหลอดสุญญากาศ ซึ่งถูก “ยกระดับ” ความแรงของสัญญาณไฟฟ้าให้สูงขึ้น ผ่านทางหม้อแปลงไฟฟ้า (step-up transformer) โดยยังคงสัมพันธ์กับสัญญาณไฟฟ้า (สัญญาณดนตรี) ที่ถูกส่งออกมาจากเครื่องแอมปลิไฟเออร์ เมื่อสัญญาณไฟฟ้าซึ่งก็คือ สัญญาณดนตรี ถูกส่งผ่านเข้าสู่แผง electrodes ก็จะก่อให้เกิดสภาพการเหนี่ยวนำทางไฟฟ้า “ประจุไฟฟ้าต่างขั้วกัน – ดูดเข้าหากัน ; ประจุไฟฟ้าขั้วเหมือนกัน – ผลักออกจากกัน” ยังผลให้แผ่นไดอะแฟรมเกิดการสั่นไหวเป็นคลื่นเสียงออกมา (ดูรูปประกอบ)
ซึ่งนี่ทำให้ระบบการทำงานของ electrostatic driver นั้น ‘มิได้’ – ต่อตรง หรือ รับสัญญาณไฟฟ้า (สัญญาณดนตรี) จากเครื่องแอมปลิไฟเออร์ เหมือนอย่างลำโพงแผ่นแบน-บางประเภทอื่น เพราะจำเป็นต้องมี “หม้อแปลงไฟฟ้า” ต่อคั่นอยู่ เพื่อ –ยกระดับ- ค่าแรงดันสัญญาณไฟฟ้าให้สูงขึ้น จนมากพอที่จะก่อให้เกิดสภาพการทำงาน ไปเหนี่ยวนำ-ผลักดัน-ดึงดูดแผ่นไดอะแฟรมให้สั่นไหว ก่อเกิดเป็นคลื่นเสียงขึ้นมา
“จุดอ่อน” ที่สำคัญของ electrostatic driver จึงอยู่ที่เรื่องของแผ่นไดอะแฟรม-ทะลุ หรือ ชำรุดเสียหาย อันเกิดจากการที่แผ่นไดอะแฟรมนั้นเคลื่อนที่จน-เกินพิกัด-กระทั่งไปสัมผัส หรือ เหนี่ยวนำไปถูกประจุสัญญาณไฟฟ้าบน ‘กริด’ ก่อสภาพการลัดวงจรไฟฟ้า (shorted) จนอาจส่งผลกระทบต่อการทำงานของเครื่องแอมปลิไฟเออร์ตามติดมาได้ด้วย – นี่จึงถือเป็นเรื่องที่ต้องระวัง แอมปลิไฟเออร์ที่จะนำมาใช้ร่วมกับ electrostatic driver ควรอย่างยิ่งที่จะต้องผ่านการออกแบบมาเป็นพิเศษ และที่สำคัญ …ไม่ควรอย่างยิ่งที่จะเร่งเสียงลำโพงอิเล็คโทรสแตติกให้ดังมากจนเกินไปในขณะรับฟัง –แต่กระนั้น “ข้อดี” ของ electrostatic driver ที่-เหนือชั้น-ยิ่งกว่าลำโพงแผ่นแบน-บางทั้งหลาย ทำให้ electrostatic driver ยังคงหยัดยืนอยู่เป็นแถวหน้ามาได้จนทุกวันนี้
….ครั้งต่อไป ขออนุญาตนำเอาเรื่องราวของ “4Pi” tweeter ที่ยังคงติดค้างอยู่นั้นมาร่ายยาวให้ท่านทั้งหลายได้รับทราบกัน รวมถึงสาระอย่างอื่นที่เกี่ยวโยงกัน เพื่อมอบความรู้-ความเข้าใจแก่ท่านผู้อ่านที่สนใจอย่างถูกต้องถ่องแท้ จะได้ไม่หลงทาง หรือ ถูกครอบงำจากความไม่รู้ – ไม่เข้าใจ ในอีก 30 วันข้างหน้า กลับมาพบกัน ไม่นานเกินอดใจรอครับ… สวัสดี
