การนำเอาอุปกรณ์เครื่องเสียงรถยนต์แต่ละชนิด มาประกอบเข้าด้วยกันเป็นระบบเสียงรถยนต์นั้น จำเป็นต้องมีการปรับ”ความเข้ากันได้ของอุปกรณ์”ด้วย หรือที่เรียกกันคุ้นหูสำหรับการปรับตั้งแบบนี้คือ”เลเวล-แมทชิ่ง” มาดูกันดีกว่าครับว่าต้องปรับทำไม อย่างไร 

ความสำคัญอย่างจริงจังในเรื่องของระบบเสียงรถยนต์ ก็คือการสามารถใช้งานได้เต็มประสิทธิภาพตามศักยภาพของมัน ทั้งเฉพาะตัวมันเองจนถึงการประสานงานร่วมกันกับชิ้นอุปกรณ์ระบบเสียงอื่นๆ ที่ต่อร่วมอยู่ในระบบ โดยข้อสำคัญสิ่งแรกที่ต้องพิจารณาสำหรับการปรับตั้งนี้ ก็คือเรื่องของ “อัตราส่วนเสียงต่อการรบกวน(Signal to Noise Ratio)” ที่มีหน่วยเป็น dB เป็นการเปรียบเทียบระดับความเข้มของสัญญาณต่อระดับสัญญาณรบกวนที่มีอยู่ นั่นหมายถึงระดับของสัญญาณเสียงเพลงจะต้องมากกว่าระดับของเสียงรบกวน

การทำให้ได้ค่า S/N: Signal to Noise Ratio ต้องเอาใจใส่ในเรื่องของการปรับระดับโวลท์เตจของสัญญาณขาเข้า(อินพุท)และขาออก(เอาท์พุท)ของอุปกรณ์แต่ละชิ้น โดยพิจารณาจากตัวอย่าง 2 ตัวอย่างที่จำลองมาจากระบบเสียงรถยนต์ทั่วๆไป ที่ประกอบด้วยแหล่งต้นเสียง(Head Unit), อีควอไลเซอร์(EQ) และเพาเวอร์แอมป์ 

ตัวอย่างที่ 1

จะเห็นว่ามีการปรับโวลท์เตจภาคขาเข้าของ EQ ไว้ต่ำเกินไป จนระดับสัญญาณขาออกของมันต่ำเหลือเพียง 0.1 โวลท์(เมื่อเร่งวอลลุ่มสูงสุดแล้ว) ผลที่ตามมาก็คือ ระดับสัญญาณที่เข้าไปยังเพาเวอร์แอมป์ก็มีน้อย หมายความว่า วงจรภาคความไวอินพุท(Input Sensitivity)ของเพาเวอร์แอมป์ก็ต้องทำงานหนักมาก เพื่อให้สามารถขยายสัญญาณได้เพียงพอต่อการขับลำโพงต่อไป

สมมุติสายสัญญาณที่ใช้มีความยาว 16 ฟุต เชื่อมระหว่าง EQ ที่ติดตั้งอยู่บริเวณคอนโซลหน้าไปยังเพาเวอร์แอมป์ที่ติดตั้งอยู่ในห้องสัมภาระท้ายรถ จากการทดสอบพบว่าระดับสัญญาณเสียงรบกวนจะอยู่ที่ประมาณ 0.0001 โวลท์ เมื่อเรานำมาทำการคำนวณหาค่า S/N ตามสูตร์ จะได้เป็นดังนี้

            S/N       = 20 x LOG (V_signal / V_noise)

                        = 20 x LOG (0.1 / 0.0001)

                        = 20 x LOG (1,000)

                        = 20 x 3                        (เพราะ LOG 1,000 เท่ากับ 3)

                        = 60

นั่นคือหากทำการปล่อยสัญญาณขาออกของ EQ มาเพียง 0.1 โวลท์นั้น สภาพเช่นนี้จะมีค่า S/N เพียง 60 dB เท่านั้น ซึ่งเมื่อเทียบกับความสามารถในการรับฟังเสียงของมนุษย์ จะพบว่าระดับ S/N 60 dB นั้น เราแทบไม่ได้ยินอะไรเลย

ตัวอย่างที่ 2

ในตัวอย่างนี้เรายังคงใช้ระบบเสียงตัวอย่างเดียวกับตัวอย่างที่ 1 แต่มีการปรับระดับความไวภาคขาเข้าของ EQ ไว้จนได้ระดับสัญญาณขาออกเท่ากับ 4 โวลท์(เมื่อเร่งโวลลุ่มสูงสุด) นั่นหมายถึงว่าความไวภาคอินพุทของเพาเวอร์แอมป์ก็จะถูกปรับอยู่ในระดับต่ำนั่นเอง เมื่อคำนวณหาค่า S/N ตามสูตร จะได้เป็น

            S/N       = 20 x LOG (V_signal / V_noise)

                        = 20 x LOG (4 / 0.0001)

                        = 20 x LOG (40,000)

                        = 20 x 4.6         (เพราะ LOG 40,000 = 4.6)

                        = 92

จะเห็นได้ว่าเพียงแค่ทำการปรับแต่งในเรื่องของระดับสัญญาณเท่านั้น ค่า S/N ที่ได้ก็จะเพิ่มขึ้นอีกราว 50% ซึ่งที่ S/N ในระดับ 92 dB นี้ เราสามารถได้ยินเสียงที่แทบจะปราศจากเสียงรบกวนใดๆเลย 

อาการ”คลิป”(CLIP)ของสัญญาณ 

เมื่อเราทำการปรับระดับสัญญาณขาเข้า/ขาออกของอุปกรณ์เครื่องเสียงตามวิธีข้างต้นแล้ว หลักสำคัญที่ต้องคำนึงถึงต่อมาก็คือ จะต้องรักษาระดับของ “พลวัติเสียงช่วงบน”(Dynamic Headroom) ให้มีอยู่เพียงพอในขอบเขตที่เหมาะสม ความหมายและความสำคัญของพลวัติเสียงช่วงบนนั้น เป็นเรื่องที่ค่อนข้างยุ่งยาก และซับซ้อน โดยพลวัติเสียงช่วงบนนี้มีหน่วยเป็น dB เช่นกันกับ S/N โดยหมายถึงระดับความสามารถของระบบเสียงระบบหนึ่ง ที่สามารถรองรับต่อการตอบสนองความถี่เสียงแบบเฉียบพลันที่มีความดังมากๆ โดยไม่เกิดการ Clip ของสัญญาณ ยิ่งระบบเสียงมีขอบเขตของพลวัติเสียงช่วงบนมากเท่าใด โอกาสที่จะเกิดการคลิปของสัญญาณก็จะน้อยลงเท่านั้น ซึ่งการคลิปของสัญญาณนั้นเป็นหนึ่งในรูปแบบของการเกิดความเพี้ยนของเสียง โดยเกิดจากการที่วงจรทำงานภาคขาออกของอุปกรณ์ ทำงานเกินขีดความสามารถของมัน(Overload) หรือการที่ภาคสัญญาณขาเข้ารับสัญญาณมามากเกินไป(Overdriven)

ลักษณะที่เรียกกันว่าเกิดการ”คลิป”ของสัญญาณ คือการที่ส่วนยอดคลื่นเสียงแต่ละลูกมีลักษณะแบนราบ หรือเป็นลักษณะที่ยอดคลื่นถูกตัดไป ดังนั้นเมื่อเราทำการปรับระดับสัญญาณจากชิ้นอุปกรณ์หนึ่งไปยังอีกชิ้นอุปกรณ์หนึ่ง เพื่อให้ได้ค่า S/N มากที่สุดแล้ว ก็ต้องให้มั่นใจว่าระดับของสัญญาณนั้น จะต้องไม่มากจนเกินขอบเขต หรือความสามารถเชิงอีเล็คโทรนิคของอุปกรณ์ปลายทาง ที่สัญญาณนั้นผ่านในแต่ละช่วง เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิด”คลิป”ของสัญญาณและความเพี้ยน

จากภาพจะเป็นการแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่าง S/N, Dynamic Headroom ระดับสัญญาณที่ใช้งาน(Operating Level), ระดับเสียงรบกวน(Noise Floor) และขอบเขตการ”คลิป”ของสัญญาณได้อย่างชัดเจน จะเห็นได้ว่าถ้าเราปรับ”ระดับสัญญาณที่ใช้งาน”จนได้ S/N มากๆ ก็จะทำให้เหลือส่วนที่เป็น”พลวัติเสียงช่วงบน”น้อยลง จนอาจเกิดความเพี้ยนขึ้นในบางช่วงของเพลงที่มีความเฉียบพลันของเสียง(Transient)สูงๆ หรือหากปรับ S/N ต่ำลงมา แม้จะได้ HeadRoom มากๆ แต่ก็จะทำให้สัญญาณอ่อนลงจนไม่สามารถกลบ หรือขจัดสัญญาณรบกวนได้

หลักการที่ได้อธิบายก็พอสรุปได้ว่า เราต้องทำการปรับระดับสัญญาณเพื่อใช้งาน(Operating Level) ให้ได้ค่า S/N มากที่สุด และมีส่วนของ Dynamic HeadRoom เพื่อรองรับต่อการตอบสนองความถี่แบบเฉียบพลัน และที่สำคัญต้องให้ผลรวมของ S/N และ Dynamic HeadRoom(คือ Dynamic Rang) นั้นไม่เกินขอบเขตการ”คลิป”ของสัญญาณ

การปรับสมมาตรระดับสัญญาณ

เมื่อได้ทำความเข้าใจถึงหลักการต่างๆแล้ว ก็มาถึงวิธีการปรับระดับสัญญาณให้สมมาตรทั้งทางขาเข้า(Input)และขาออก(Output) ของอุปกรณ์เครื่องเสียงที่อยู่ในระบบ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด โดยไม่มีเสียงรบกวนและความเพี้ยนเกิดขึ้น ซึ่งเรียกว่า”การปรับสมมาตรระดับสัญญาณ(LEVEL MATCHING)” ซึ่งมีวีธีปฎิบัติดังนี้ 

เทคนิคการปรับเลเวล-แมทชิ่ง เพื่อให้ได้ค่า S/N สูงสุด

กำหนดการทดสอบโดยการใช้”หู”ในการและใช้แผ่นซีดีที่มีแทรค”เสียงทดสอบ”ในเครื่องเล่น  มีขั้นตอนปฎิบัติดังต่อไปนี้

1. ศึกษาข้อมูลรายละเอียดและข้อมูลจำเพาะของชิ้นอุปกรณ์เครื่องเสียงทุกชิ้น ที่ใช้ในระบบให้เข้าใจ ซึ่งสามารถหาดูได้จากคู่มือเครื่องที่มาพร้อมกับอุปกรณ์

2. ตั้งปุ่มปรับความดังเสียง(Volume)ของเครื่องเล่นแหล่งต้นเสียง(Head Unit)ไปที่จุดต่ำสุด

3. ปรับ Bass, Treble, Balance และ Fader ของเครื่องเล่นแหล่งต้นเสียงให้อยู่ในตำแหน่ง”กึ่งกลาง”ทั้งหมด

4. ถ้ามีเครื่องเล่นปรีแอมป์ร่วมอยู่ในระบบ ปรับปุ่มควบคุมความไวอินพุทที่ปรีแอมป์ให้อยู่ที่ระดับต่ำสุด(Min) จากนั้นให้ตั้งปุ่มปรับความดังเสียงที่ปรีแอมป์ให้อยู่ที่จุดต่ำสุดด้วย

5. ถ้ามีการใช้อีควอไลเซอร์ร่วมในระบบ ให้ปรับปุ่มควบคุมความไวอินพุทที่อุปกรณ์ต่างๆให้อยู่ที่ระดับต่ำสุด(Min) และตั้งปุ่มเพิ่ม/ลดความถี่ในทุกๆความถี่ให้อยู่ในระดับ”สูงสุด”(Max)

6. ถ้ามีการใช้อีเล็คโทรนิคครอสโอเวอร์ร่วมอยู่ในระบบ ให้ปรับปุ่มควบคุมความไวอินพุทที่อุปกรณ์ให้อยู่ที่ระดับต่ำสุด(Min)

7. ถ้าในชิ้นอุปกรณ์ในข้อ 5,6 มีปุ่มปรับระดับสัญญาณขาออก(Output)ด้วย ให้ตั้งระดับสัญญาณขาออกไว้ที่ระดับ 3 ใน 4 ของระดับสูงสุด (75% of Max)

8. ปรับปุ่มควบคุมความไวอินพุทของเพาเวอร์แอมป์ให้อยู่ที่ระดับต่ำสุด(Min)

ขั้นตอนทั้งหมดนี้กระทำในขณะที่ระบบเสียงปิดอยู่ จากนั้นให้เริ่มเปิดระบบเสียง จากนั้นให้เลือกเล่นเพลงที่คุ้นเคยมากที่สุด หรือใช้แผ่นซีดีสำหรับการตัดสินในการแข่งขันก็ได้ และดำเนินการในขั้นตอนต่อไป

9. เพิ่มระดับความดังของเสียงที่ปุ่มวอลลุ่มของแหล่งต้นเสียง มาที่ระดับ 3 ใน 4 ของความดังสูงสุด โดยไม่ต้องกังวลเรื่องไม่ได้ยินเสียงเพลง

10. ปรับปุ่มควบคุมความไวอินพุทของอุปกรณ์เครื่องเสียงในข้อ 5 และ 6 มาไว้ที่ตำแหน่ง 12 นาฬิกา(กึ่งกลาง) และปรับระดับสัญญาณขาออกของทุกๆตัวมาไว้ที่ตำแหน่งกึ่งกลาง

11. ถ้ามีการใช้ปรีแอมป์ร่วมในระบบ ก็ให้เพิ่มระดับความดังเสียงที่ปุ่มปรับความดังของปรีแอมป์ มาไว้ที่ระดับ 3 ใน 4 ของความดังสูงสุด

12. ค่อยๆปรับปุ่มควบคุมความไวอินพุทของปรีแอมป์(ถ้ามีใช้)เพิ่มทีละน้อยอย่างช้าๆ และค่อยๆลดปุ่มควบคุมความไวอินพุทของชิ้นอุปกรณ์ตัวถัดไปลงอย่างช้าๆให้สัมพันธ์กัน และทำการปรับเพิ่มตัวก่อนหน้า/ลดตัวที่อยู่หลังไปช้าๆ พร้อมๆกับฟังเสียงเพลงที่เล่นอยู่ เมื่อเริ่มรู้สึกได้ว่าเสียงเพลงนั้นมีความเพี้ยนเกิดขึ้น หรือแตกพร่า ก็ให้ลดระดับที่ขาเข้าของปรีแอมป์ลงช้าๆจนเสียงเป็นปกติ

13. ให้ทำวิธีการเดียวกันนี้ตั้งแต่ข้อ 11 และ 12 กับชิ้นอุปกรณ์ที่เหลืออยู่ทุกตัวในระบบ

14. ขั้นตอนสุดท้ายก็คือการปรับที่ปุ่มความไวอินพุทของเพาเวอร์แอมป์ ซึ่งให้ค่อยๆเพิ่มระดับอย่างช้าๆ จนได้ยินเสียงเพลงที่เริ่มพร่าเพี้ยน จึงลดลงจนได้ยินเสียงที่เป็นปกติ

หมายเหตุ: ในกรณีที่อุปกรณ์เครื่องเสียงบางตัวในระบบ ไม่มีปุ่มปรับความไวอินพุท ก็แสดงว่าอุปกรณ์นั้นมีระดับสัญญาณขาออกที่มีค่าเท่ากับระดับสัญญาณขาเข้า เรียกกันว่า “Unity-Gain-Design”