เข้าใจ Comb Filtering ปัญหาเสียงที่หูไม่รู้ตัว

Comb Filtering

ทำไมบางทีเราถึงไม่รู้ตัวว่าเสียงกำลัง “หาย” อยู่

“ทำไมเสียงมันบางลงแปลกๆ?”

เคยสงสัยไหมว่าทำไมบางครั้งเสียงฟังดู “ไม่อิ่ม” “ไม่เต็ม” หรือ “ไม่ชัด” ทั้งที่ระบบเสียงแพงเป็นแสน แต่ก็รู้สึกเหมือนมีอะไรขาดหายไป?

คำตอบอาจอยู่ที่ Comb Filtering — ศัตรูเงียบของงานระบบเสียงที่ทำให้เสียงหายเป็นช่วงๆ โดยที่หูเราไม่รู้ตัวเลย

Comb Filter คืออะไร?

Comb Filter เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อเสียงจากแหล่งเดียวกัน (หรือคล้ายกัน) เดินทางมาถึงหูเรา (หรือไมโครโฟน) ผ่านทางที่ต่างกัน โดยมาถึงในเวลาที่ไม่เท่ากัน

เมื่อคลื่นเสียงสองลูกที่คล้ายกันมาซ้อนทับ:

ถ้ามาถึงพร้อมกัน (เฟส 0°) = เสียงดังขึ้น 6 dB
ถ้าต่างกันครึ่งรอบ (เฟส 180°) = เสียงหักล้างกันหาย
ถ้าเหลื่อมกัน (เฟส 90°) = บางย่านบวก บางย่านหาย

ปัญหาคือ ความต่างของเฟสขึ้นอยู่กับความถี่ เลยทำให้บางความถี่หาย บางความถี่ดังขึ้น สลับกันไปเรื่อยๆ เมื่อเอาไปวาดกราฟ จะเห็นรูปแบบขึ้นๆ ลงๆ เหมือนฟันหวี

ลองทดสอบดู

เปิดลำโพงเดียวกัน 2 ตัว วางห่างกันเล็กน้อย
เดินไปมาหน้าเวที คุณจะได้ยินเสียงที่:
- บางจุด “หนา”
- บางจุด “บาง”
- บางจุด “เสียงแหลมหาย” โดยที่หูจับต้นตอไม่ได้เลย

นี่คือพฤติกรรมของ Comb Filtering

มันเกิดขึ้นได้ยังไง?

สาเหตุในชีวิตจริง

สถานการณ์	สาเหตุ	ผลลัพธ์
Reflection จากผนัง	ไมโครโฟนรับ Direct Sound + Reflected Sound จากผนัง	เสียงจริง + เสียงก้องชนกัน
ลำโพงหลายตัว	เสียงจากลำโพงซ้าย-ขวาเดินทางต่างระยะ	เสียงถึงไม่พร้อม → เฟสต่าง
ไมโครโฟน + Monitor	ไมค์รับเสียงจากนักร้อง + เสียงจาก Monitor บนเวที	สัญญาณย้อนกลับซ้อน
Delay ผิดพลาด	จูน Delay ผิดพลาด	สัญญาณหลักและสำรอง “ชนกัน”
ระบบลำโพง 3 ทาง	เสียงจากทวีตเตอร์กับมิดเรนจ์ไม่ออกจากจุดเดียวกัน	ความถี่ทับซ้อนกันเกิด Comb Filter

ข้อสำคัญ: ไม่จำเป็นต้องกลับขั้วหรือวางผิดทาง แค่คลื่นมาถึง “ไม่พร้อมกัน” ก็พอจะทำให้เสียงบางความถี่หายไปได้

คำนวณ Comb Filter ยังไง?

เมื่อคลื่นเสียงสองลูกมาเจอกัน จะเกิดสองสิ่ง:

จุดที่เสียงหาย (เรียกว่า Null หรือ Notch) = คลื่นหักล้างกัน
จุดที่เสียงดังขึ้น (เรียกว่า Peak) = คลื่นเสริมกัน

หากเวลาล่าช้า = t วินาที

เสียงหายครั้งแรก เกิดที่ความถี่ f = 1/(2t) Hz
เสียงหายครั้งต่อไป อยู่ที่ 3/(2t), 5/(2t), 7/(2t)…
เสียงดังขึ้น อยู่ที่ 1/t, 2/t, 3/t, 4/t…

ตัวอย่าง: ถ้า Reflected Sound มาช้า 2 มิลลิวินาที (0.002 วินาที)

เสียงหายครั้งแรกจะอยู่ที่ 250 Hz (เสียงเบสหาย)
เสียงหายครั้งต่อไปอยู่ที่ 750 Hz, 1250 Hz, 1750 Hz…
ระยะห่างระหว่างจุดที่เสียงหาย = 500 Hz

กฎสำคัญ

ยิ่งล่าช้าน้อย = จุดที่เสียงหายจะห่างกันมาก
ยิ่งล่าช้ามาก = จุดที่เสียงหายจะใกล้กันมาก

ความแรงของเสียงต้องใกล้เคียงกัน

การหักล้างกันจะชัดเจนที่สุดเมื่อคลื่นทั้งสองมีความแรงเท่ากัน ลองนึกว่าคลื่นเสียงเป็นนักมวย:

ถ้าแรงเท่ากัน → ชกกันจนล้มทั้งคู่ (เสียงหายเกือบหมด)
ถ้าอีกคนอ่อนแอมาก → ไม่มีผลต่อคนแรก (เสียงยังดังเหมือนเดิม)

ตัวเลขจริง: ถ้า Reflected Sound เบากว่า Direct Sound มากกว่า 10 dB (แรงต่างกันประมาณ 3 เท่า) การหักล้างกันจะไม่เห็นผลชัดเจน แม้จะมี Comb Filter เกิดขึ้นแต่ไม่รบกวนการฟัง

สิ่งนี้มีประโยชน์ในการออกแบบห้อง หากเราควบคุม Reflected Sound ให้เบากว่า Direct Sound 10+ dB จะลด Comb Filtering ได้โดยไม่ต้องกำจัด Reflection ทั้งหมด

ทำไมหูเราถึงไม่รู้ตัวบางครั้ง? ("เสียงลวง")

นี่คือส่วนที่น่าสนใจที่สุด! การที่เราจับ Comb Filter ได้หรือไม่ ขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่เสียงมาช้า

การล่าช้าน้อยมาก (< 1 มิลลิวินาที)

Comb Filter กระทบความถี่สูงเป็นหลัก
เสียงฟังดูคล้ายถูกตัด High Frequency เบาๆ
หูไม่รู้สึกรบกวนมากนัก

การล่าช้าปานกลาง (1-20 มิลลิวินาที)

กระทบช่วงความถี่หลักของเสียงพูดและดนตรี
ปัญหาชัดเจนที่สุด เสียงฟังดูเป็นโลหะ แหลมคม
ห้องเล็กมักมีปัญหานี้

การล่าช้ามาก (> 35-50 มิลลิวินาที)

หูเริ่มแยกออกว่า “นี่ Reflected Sound” ไม่ใช่ส่วนหนึ่งของ Direct Sound
Comb Filter มีจำนวน Null มากมายจนหูวิเคราะห์ไม่ไหว
ผลกระทบลดลงมาก แม้จะยังมี Comb Filter อยู่

Critical Bands ของหู

หูมนุษย์ไม่ได้วิเคราะห์เสียงทีละความถี่ แต่แบ่งเป็น “แถบ” เรียกว่า Critical Bands ถ้า Null ของ Comb Filter แคบกว่าแถบนี้ หูจะไม่รู้ตัวว่าเสียงผิดเพี้ยน

ที่ความถี่ต่ำ Critical Bands แคบกว่า → Comb Filter จึงได้ยินชัดกว่าที่ความถี่ต่ำ

เคลื่อนไหวทำให้แย่ขึ้น (Phasing)

ถ้าแหล่งเสียงหรือผู้ฟังเคลื่อนที่ระหว่างฟัง ทำให้ Comb Filter เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา สิ่งนี้เรียกว่า “Phasing” และรบกวนการฟังมากพิเศษ

การวินิจฉัยปัญหา

ใช้เครื่องมือวิเคราะห์

Pink Noise + RTA/Transfer Function

เปิด Pink Noise แล้วดู RTA หรือ Transfer Function
ถ้ามียอดแหลม–หลุมสลับๆ แบบถี่ = มี Comb Filtering แน่นอน

สังเกตลักษณะ:

ฟันหวีชัดเจน = Delay น้อย
ฟันหวีหนาแน่น = Delay มาก
ไม่สม่ำเสมอ = หลายแหล่งรบกวน

ทำไม EQ แก้ไม่ได้?

คนมักคิดว่าใช้ EQ ตัดความถี่ที่หายไปแล้วจะแก้ได้ แต่ไม่ได้ผล!

เหตุผล:

Comb Filter เปลี่ยนไปตามตำแหน่ง ที่นี่ 500 Hz หาย ที่นั่น 800 Hz หาย
EQ เป็นการปรับแบบครอบคลุม ไม่ได้ขึ้นกับตำแหน่ง
พยายาม EQ แก้อาจทำให้ลำโพงเสียหายหรือเสียงแย่ขึ้น

อย่าคิดว่า “หูจะจับได้“ — Comb Filtering คือ “ศัตรูเงียบ” ที่ทำให้เสียงคุณดูธรรมดา ทั้งที่ระบบอาจแพงระดับแสนบาทแล้วก็ตาม!

วิธีแก้ไขที่ได้ผลจริง

แก้ที่ต้นเหตุ

ปรับตำแหน่งอุปกรณ์

ใช้ลำโพงน้อยลง แต่จูนให้แม่น (เสียงน้อยจุด → ลดความซ้อน)
จัดตำแหน่งลำโพงให้มี “ความตั้งใจ” — อย่าแค่ “ยิงให้ได้ยิน” ต้องยิงให้ คลื่นเดินทางพร้อมกัน
ย้ายไมโครโฟนให้ห่างจากผนัง

Absorption และ Diffusion

ใช้วัสดุ Absorption ดูดซับเสียงลด Reflected Sound
ใช้ Diffuser กระจายเสียงแทนการ Reflection แบบเรียบ

Time Alignment ที่ถูกต้อง

Delay Alignment ให้ถูก — อย่าดูแค่ความถี่หรือ RTA ต้องดู Transfer Function เพื่อจับเฟสจริง
ปรับ Delay ให้เสียงจากไดรเวอร์หลายตัวมาถึงพร้อมกัน
ใช้ Digital Signal Processing (DSP) ช่วย

เทคนิคขั้นสูง

All-Pass Filter

เครื่องมือระดับมืออาชีพ ที่แก้เฟสแบบ “เฉพาะย่าน” โดยไม่ยุ่งกับความถี่หรือแอมป์

Decorrelation

ทำให้สัญญาณไม่เหมือนกันมากเกินไป ป้องกัน Comb Filter
ใช้ในระบบ Multi-zone หรือ Distributed Audio

สรุป: เข้าใจเพื่อป้องกัน

Comb Filtering เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เกิดขึ้นเมื่อคลื่นเสียงมาเจอกันในเวลาที่ไม่ตรง

ประเด็นสำคัญ:

Comb Filtering = เสียงจาก 2 แหล่งเฟสไม่ตรงกัน
ทำให้ “บางย่านหาย” โดยที่หูไม่รู้ตัว
ไม่ใช่เรื่องของ EQ หรือความดัง แต่คือเรื่องของเวลา
แก้ได้ด้วยตำแหน่งที่ตั้ง, Delay, และการวิเคราะห์เฟสจริง

ความเข้าใจเรื่องนี้จะช่วยให้เรา:

รู้จักแยกแยะ ว่าเสียงที่ฟังดูแปลกมาจากปัญหาอะไร
แก้ไขถูกจุด ไม่ใช่งมงายไปปรับ EQ
ออกแบบระบบ ที่หลีกเลี่ยงปัญหาตั้งแต่ต้น

ที่สำคัญคือ การรู้ว่าบางครั้งหูเราไม่รู้ตัวว่าเสียงกำลังผิดเพี้ยน แต่เครื่องมือวัดจะช่วยเปิดเผยสิ่งที่หูไม่สามารถจับได้

เสียงจะเพราะไม่ใช่แค่ “ลำโพงดี” แต่คือ “เสียงไปถึงหูอย่างพร้อมกัน“

อ้างอิง

Bob McCarthy – Sound Systems: Design and Optimization
Rational Acoustics – Transfer Function & Phase Analysis
F. Alton Everest – Master Handbook of Acoustics
HyperPhysics – Wave Interference http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Sound/interf.html