Rocket Sound

สำหรับ ตู้ซับเบสแบบเปิดหรือแบบมีช่องระบายคลื่นเบสนั้น เราสามารถเปิดช่องระบายคลื่นเบสออกไปภายนอกตู้ได้มากกว่า 1 ช่อง ในปริมาตรห้องอากาศเดียวกัน (ตามภาพประกอบ) ซึ่งการเปิดระบายคลื่นเบสเช่นนี้เองที่ทำให้เราเรียกกันสั้นๆว่า”ตู้เปิด”

ขนาดของช่องระบายคลื่นเบสจะต้องสัมพันธ์กับปริมาครอากาศรวมของตู้ จึงจะไม่ทำให้เกิดผลกระทบกับประสิทธิภาพของตัวตู้เอง โดยจำกัดความถี่ของคลื่นเบสด้านหลังกรวยที่ระบายออกทางช่องระบายเอาไว้ที่ ค่าเฉพาะหนึ่ง เพื่อไม่ให้เกิดการหักล้างซึ่งกันและกันกับคลื่นอากาศภายในตู้ 

ช่องระบายเบสนั้นเปรียบได้กับท่อเสียง(บางครั้งอาจเรียก”ปล่องเสียง”) ที่ติดตั้งเข้าไปในช่องกลม(หรือเหลี่ยม)ของตัวตู้ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อเสียงนี้จะคำนวณตามอัตราก้องสะท้อนของตู้เพื่อ ให้ได้ความถี่ตามต้องการ(Fb) และช่องระบายเบสก็จะทำให้เกิดคลื่นเสียงที่ความถี่นั้นๆออกมา ความถี่ก้องสะท้อนของตู้นั้นปกติจะอยู่ใกล้ๆกับความถี่ก้องสะท้อนขณะไม่มี ตู้ของตัวซับฯเอง(Fs) ข้อได้เปรียบหลักสองประการของตู้ซับเบสแบบเปิดก็คือ สามารถขยายขอบเขตเสียงเบสทางความถี่ต่ำให้ลึกขึ้น และมันยังทำให้เกิดอาการเสียงลำดับ 4 อย่างรวดเร็ว หรือนัยหนึ่งก็คือมีอัตราการตัดความถี่ต่ำที่มีความลาดชัน 24 dB/Oct ดังกราฟที่แสดงในภาพ 

ตู้ซับเบสแบบเปิดนั้น อาจมีการเคลื่อนไปของเฟสเสียงได้สูงถึง 360 องศา แต่ในสภาพปกติจะเคลื่อนไปประมาณ 270 องศา ด้วยข้อจำกัดในการตอบสนองความถี่ต่ำของมันเอง(ดูกราฟในภาพประกอบ) นั่นหมายถึงว่าคลื่นเสียงความถี่ต่ำที่เกิดจากตัวซับวูฟเฟอร์ อาจมีการล้าหลังไปมากกว่าหนึ่งช่วงความยาวคลื่น ซึ่งโดยปกติจะไม่มากไปกว่า 3 ใน 4 ของความยาวคลื่น จากการเลื่อนไปของเฟสเสียงประมาณสองเท่าของตู้ซับเบสแบบเปิดนี้เอง ส่งผลให้ตู้ซับเบสแบบเปิดสามารถกำเนิดสัญญาณความถี่ต่ำฉับพลันได้แม่นยำน้อย กว่าเมื่อเทียบกับตู้ซับเบสแบบปิด 

ตู้ซับเบสแบบเปิดทำงานอย่างไร

คลื่นอากาศที่วนเวียนอยู่ภายในช่องระบายจะมีปฎิกริยาคล้ายๆกับลูกสูบ และเกิดการกระเพื่อมในลักษณะที่เคลื่อนไหวไปตามการขยับเข้า-ออกของกรวยซับ วูฟเฟอร์ ช่องระบายที่มีขนาดเล็กจะมีความเร็วของอากาศมาก และในทางกลับกันช่องระบายที่มีขนาดใหญ่จะมีความเร็วของอากาศน้อย โดยทั่วๆไปนั้นความเร็วของอากาศที่ไหลผ่านช่องระบายจะถูกกักเก็บเอาไว้เพียง น้อย โดยอาศัยขนาดของช่องระบายที่เหมาะสม เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเสียงรบกวนจากความวุ่นวายของอากาศในช่องระบาย(คล้าย เสียงผิวลม) อย่างไรก็ดีผลของช่องระบายขนาดใหญ่จะมีประโยชน์น้อยลง เนื่องจากการสูญเสียลมในช่องระบาย(QLv) เพราะจะมีการสูญเสียเพิ่มขึ้นเมื่อช่องระบายมีขนาดใหญ่ขึ้น สาเหตุหลักของการสูญเสียในช่องระบายนี้ก็มาจากปฎิกริยาการเสียดสีซึ่งกันและ กันของอากาศที่ไหลผ่านช่องระบายนั้น ให้อ่านเรื่อง”ความคลาดเคลื่อนในท่อระบาย” ประกอบไปด้วย เพื่อรับทราบข้อมูลที่ถูกต้องเกี่ยวกับเสียงรบกวนจากความวุ่นวายของอากาศ และปํญหาอื่นที่สัมพันธ์กับช่องระบายเสียงเบสนี้ อาทิ การก้องสะท้อนของปลายท่อ 

คลื่นเสียงที่เกิดขึ้นที่ช่องระบายนี้บางครั้งจะล้าหลังกว่าคลื่นของซับ วูฟเฟอร์โดยตรง อันเกิดขึ้นจากการเคลื่อนไปของเฟสเสียง ที่ช่วงคลื่นซึ่งอยู่สูงกว่าความถี่ก้องสะท้อนของตัวซับวูฟเฟอร์ คลื่นเสียงที่เกิดขึ้นที่ช่องระบายนี้ถ้าหากมีเฟสเสียงที่ตรงกับซับวูฟเฟอร์ ก็จะเกิดการเสริมแรงซึ่งกันและกันได้เป็นอย่างดี และหากตรงเฟสกับความถี่ก้องสะท้อนของตัวตู้ คลื่นที่อยู่ภายในช่องระบายก็จะช่วยยั้งไม่ให้กรวยของซับวูฟเฟอร์ขยับมาก เกิดปกติ แต่กลับทำให้เกิดความเร็วลมในช่องระบายนี้อย่างมหาศาล 

บริเวณที่ต่ำกว่าความถี่ก้องสะท้อนของตัวตู้ เฟสเสียงของคลื่นเสียงที่ช่องระบายจะเกิดการเลื่อนไป 180 องศาอย่างรวดเร็ว ซึ่งนั่นทำให้เกิดเฟสตรงข้ามกับคลื่นเสียงของซับวูฟเฟอร์ทันที สิ่งนี้มีทั้งผลดีและผลเสีย ผลดีก็คือคลื่นเสียงของทั้งซับวูฟเฟอร์และช่องระบายจะเริ่มต้นสอดประสานกัน และหักล้างความถี่ที่อยู่ต่ำกว่าความถี่ก้องสะท้อนของตู้ ทำให้ได้การตัดทิ้งความถี่ต่ำที่ความลาดชัน 24 dB/Oct อย่างทันทีทันใด ซี่งนี่จะช่วยป้องกันกรวยของซับวูฟเฟอร์ขยับเกินจุดจำกัด(จุดวิกฤต) ส่วนผลเสียนั้นมาจากอาการ”รับภาระไม่ไหว(unloads)” อันทำให้ซับวูฟเฟอร์สามารถขยับกรวยเกินขีดจำกัดที่ความถี่ต่ำลึกมากๆ ที่อยู่เกินกว่าความสามารถแยกแยะการตัดทิ้งความถี่ต่ำ โชคยังดีที่ปัญหา”การรับภาระไม่ไหว(unloading)”นี้สามารถแก้ไขได้ง่ายๆ โดยใช้ปุ่มปรับการตัดความถี่ต่ำลึกทิ้งไป(หรือซับโซนิค-ฟิลเตอร์) ที่เป็นชุดวงจรผ่านเสียงย่านสูง ในการป้องกันซับวูฟเฟอร์ไม่ให้ต้องรับภาระกับคลื่นเสียงที่อยู่ต่ำกว่าจุด ตัดทิ้ง 

ถ้าไม่มีซับโซนิค-ฟิลเตอร์มาป้องกัน”การรับภาระไม่ไหว”ของซับวูฟเฟอร์ แล้ว ความสามารถในการรับกำลังขับของตู้ซับเบสแบบเปิดก็จะไม่ดีตามไปด้วย หากนำไปเปรียบเทียบกับตู้ซับเบสแบบปิด อย่างไรก็ตาม, ถ้าหากนี่คือข้อเสียเปรียบในอันที่จะต้องมีส่วนของการฟิลเตอร์ดังกล่าวมา ทำงานร่วม มันก็อาจกลายเป็นข้อได้เปรียบในทันที เพราะว่าซับวูฟเฟอร์ที่ติดตั้งในตู้ซับเบสแบบเปิดจะมีความต้องการของระยะ ช่วงชักที่น้อยกว่า เมื่อเทียบกับซับวูฟเฟอร์ที่ติดตั้งในตู้ซับเบสแบบปิด และมีโอกาสเกิดความผิดเพี้ยนของความไม่เป็นเชิงเส้นจากแหล่งต้นเสียงที่น้อย กว่าอย่างเห็นได้ชัด 

ผลกระทบอื่นๆ ที่มีผลมาจากปฎิกริยาในยับยั้งของช่องระบายเบสกับตัวซับวูฟเฟอร์ จะตีความหมายได้ในแง่ของการลดลงของแรงต้านทานไฟฟ้า ในบริเวณใกล้เคียงกับความถี่ก้องสะท้อนของตู้ การลดลงของแรงต้านทานนี้ถือเป็นผลกระทบข้างเคียงที่เลวร้าย มันเป็นสาเหตุให้อุณหภูมิของวอยซ์คอยล์เพิ่มขึ้น เพราะว่าวอยซ์คอยล์จะยังคงมีกระแสไหลผ่านอย่างมากมายจากเพาเวอร์แอมป์ และอุณหภูมิที่เกิดจากการต้านทาน(Re)ก็เพิ่มขึ้น ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติหลายๆอย่างของซับวูฟเฟอร์ อาทิเช่น ค่าคุณภาพทางไฟฟ้า(Qes), เสถียรภาพของการขับเคลื่อน(BL) และประสิทธิผล(ho) ทั้งยังมีผลต่อความผิดเพี้ยนในส่วนของความไม่เป็นเชิงเส้น ที่มีความผันแปรเพิ่มมากขึ้นจากความเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ 

ซับวูฟเฟอร์ที่ถูกออกแบบมาสำหรับติดตั้งในตู้ซับเบสแบบเปิดนั้น มักจะต้องสามารถตอบสนองในย่านความถี่กลางได้ดีกว่าซับวูฟเฟอร์ที่ออกแบบมา สำหรับตู้ซับเบสแบบปิด เพราะว่ามันมีโครงสร้างที่สามารถให้การก้องสะท้อนขณะอยู่ในอากาศเปิดได้สูง กว่า นั่นหมายถึงว่าซับวูฟเฟอร์สำหรับตู้เปิดจะมีมวลเคลื่อนไหว(Mms)ที่น้อยกว่า และมีประสิทธิผลมากกว่า ทั้งยังหมายถึงสามารถสร้างตู้เปิดแบบเต็มคลื่นได้เหมาะสมพอดีกับความต้องการ ในระบบ 2 ทางเสียง ที่มีตัวขับย่านต่ำเพียงตัวเดียวเข้าชุดกับทวีตเตอร์ ซึ่งเมื่อนำข้อมูลปัจจัยต่อไปนี้มาใช้พิจารณา คือระยะช่วงชักน้อย(Xmax), จุดก้องสะท้อนสูงกว่า(Fs), มวลของการเคลื่อนที่น้อย(Mms) และประสิทธิผลสูง มันก็กลายเป็นว่าซับวูฟเฟอร์ที่ออกแบบมาสำหรับการติดตั้งในตู้ซับเบสแบบเปิด อาจจะมีสนนราคาที่ไม่แพงนัก เมื่อเทียบกับซับวูฟเฟอร์ที่ออกแบบมาสำหรับตู้ปิดโดยเฉพาะ 

ความคลาดเคลื่อนในท่อระบาย

ตามแนวความคิด เมื่อต้องการคลื่นเสียงที่มีความถูกต้องแม่นยำ ทั้งซับวูฟเฟอร์และช่องระบายเบสในตู้ซับเบสแบบเปิด จะต้องสร้างสัญญาณเสียงที่ใกล้เคียงต้นฉบับมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่โชคร้ายหน่อย ถ้าการออกแบบช่องระบายเบสไม่รัดกุมพอ บางทีมันอาจให้การตอบสนองความถี่ต่ำคลาดเคลื่อนไป นี่คือการอ้างถึงเบื้องต้นสำหรับความคลาดเคลื่อนในท่อระบาย และมันยังทำให้เกิดต้นเสียงที่หลากหลายกันไป อย่างแรก: ถ้าพื้นที่หน้าตัดของช่องระบายเบสเล็กเกินไป นั่นจะทำให้ความเร็วของลมที่ไหลผ่านช่องระบายมีความเร็วมากและกำเนิดเสียง รบกวนจากความสับสนวกวนของลม ที่มักทำให้ได้ยินเสียงคล้ายๆการผิวปากหรือเป่าปากท่อ ตามกฎมาตรฐานแล้ว ความเร็วลมที่ไหลผ่านช่องระบายจะต้องน้อยกว่าความเร็วเสียงประมาณ 10% และในงานออกแบบบางกรณีอาจกำหนดเอาไว้ที่ไม่เกิน 5% การเอาชนะปัญหานี้ก็คือต้องเพิ่มพื้นที่รวมของช่องระบาย โดยอาจใช้ช่องระบายที่มีพื้นที่หน้าตัดใหญ่ขึ้น หรือใช้ช่องระบายมากกว่าหนึ่งช่อง อย่างไรก็ดี การเพิ่มพื้นที่หน้าตัดของช่องระบาย ก็จะทำให้ความยาวของช่องระบายยาวมากขึ้น และอาจไม่สามารถทำการติดตั้งช่องระบายนี้เข้าไปในตู้ได้พอดี 

อย่างที่สอง: ทุกรูปแบบของช่องระบายจะมีการก้องสะท้อน-pipe ของมันเอง ตามขนาดของช่องระบายที่เพิ่มขึ้น จุดยอดการก้องสะท้อน-pipe นี้ก็จะเคลื่อนที่ไปยังความถี่ที่อยู่ต่ำกว่าและมีความเข้มข้นมากขึ้น วิธีหนึ่งที่จะทำให้ปัญหานี้เกิดขึ้นน้อยที่สุดก็คือหลีกเลี่ยงการใช้ช่อง ระบายขนาดใหญ่เกินไป โชคยังเข้าข้างกับปัญหาพื้นฐานของช่องระบายนี้ เพราะจุดยอดของการก้องสะท้อน-pipe นั้น ปกติจะอยู่เหนือกว่าความสามารถตอบสนองความถี่ของซับวูฟเฟอร์ แต่มันจะมีผลอย่างจริงจังอีกครั้งกับการออกแบบตู้ซับเบสแบบแบนด์พาสหรือแบบ ผ่านเฉพาะช่วงความถี่ 

อย่างที่สาม: ผลกระทบของคลื่นเสียงที่ความถี่สูงกว่าภายในและคลื่นสั่นค้าง ที่เป็นคลื่นดั่งเดิมจากด้านท้ายของกรวยซับวูฟเฟอร์ บางครั้งสามารถเล็ดรอดผ่านออกไปทางช่องระบายได้ จำไว้ว่าปัจจัยหลักของตู้แบบนี้ ก็คือการกักกั้นคลื่นเสียงที่ไม่ต้องการนี้ไม่ให้มีออกมาจากด้านท้ายของกรวย ซับวูฟเฟอร์ โดยปัญหานี้สามารถเอาชนะได้ด้วยการใช้วัสดุยับยั้งหรือ”ใยไนลอนปั่น”ติดตั้ง เอาไว้ภายในตู้ ซึ่งมันยังสามารถป้องกันการเกิดคลื่นสะท้อนกลับไป-มาระหว่างผนังของตู้ซับ เบสได้ดีอีกด้วย