Sound Field: การรับรู้เสียงในมิติ 3 มิติ
(3D Sound Perception)
เมื่อเราฟังเพลงในห้องแสดงดนตรี เราไม่ได้แค่ได้ยิน “เสียง” แต่เรารู้สึกได้ว่านักร้องอยู่ตรงกลางเวที กีตาร์อยู่ทางซ้าย เบสอยู่ทางขวา และกลองอยู่ด้านหลังพร้อมความลึก รวมถึงเสียงก้องของห้องที่ห่อหุ้มเรา นี่คือสิ่งที่เรียกว่า Sound Field หรือ มิติเสียง การที่หูและสมองของเราสร้าง “ภาพ 3 มิติ” จากคลื่นเสียงที่ซับซ้อน
ความหมายของ Sound Field
Sound Field คือลักษณะทางกายภาพของการกระจายตัวของคลื่นเสียงในพื้นที่หนึ่งๆ ซึ่งไม่ใช่แค่การวัด “ความดังของเสียง” แต่เป็นการอธิบายลักษณะเชิงพื้นที่ของเสียงที่ครอบคลุม:
- ทิศทาง (Direction) – เสียงมาจากทิศไหน
- ระยะทาง (Distance/Depth) – ไกล-ใกล้แค่ไหน
- ความสูง (Elevation) – มีความสูงต่างกันหรือไม่
- การสะท้อน (Reflections) – เสียงสะท้อนมีลักษณะอย่างไร
การเข้าใจ Sound Field เป็นพื้นฐานสำคัญในการออกแบบระบบเสียงที่มีคุณภาพ เพราะมันส่งผลโดยตรงต่อประสบการณ์การฟังของผู้ชม
กลไกการรับรู้เสียงแบบ 3 มิติ
การประมวลผลจากหูสองข้าง (Binaural Processing)
หูของเราทำงานเป็นคู่ในการสร้างภาพเสียง 3 มิติ ผ่านกลไกหลักดังนี้:
ITD (Interaural Time Difference) เป็นการวัดความแตกต่างของเวลาที่เสียงเข้าถึงหูซ้ายและหูขวา เมื่อเสียงมาจากทางซ้าย มันจะเข้าหูซ้ายก่อนหูขวาในระดับไมโครวินาที สมองใช้ข้อมูลนี้ในการระบุทิศทางของเสียง โดยเฉพาะกับความถี่ต่ำกว่า 1500 Hz
ILD (Interaural Level Difference)
เป็นการวัดความแตกต่างของระดับเสียงระหว่างหูซ้ายและหูขวา เนื่องจากศีรษะทำหน้าที่บดบังเสียง ทำให้หูที่อยู่ตรงข้ามกับแหล่งเสียงจะได้ยินเบากว่า ความต่างนี้อาจถึง 10-20 dB และมีประสิทธิภาพกับความถี่สูงกว่า 1500 Hz
HRTF (Head-Related Transfer Function) เป็น “ลายนิ้วมือการฟัง” ที่เฉพาะของแต่ละบุคคล รูปทรงของใบหู (Pinna) ทำหน้าที่กรองเสียงที่มาจากมุมต่างๆ ช่วยในการระบุความสูงของแหล่งเสียง (เหนือ-ใต้) ซึ่งแต่ละคนจะมี HRTF ที่แตกต่างกันตามรูปทรงของหูและศีรษะ
ประเภทของ Sound Field
1. Free Field (สภาพแวดล้อมอิสระ)
เป็นสภาพแวดล้อมที่เสียงเดินทางเป็นเส้นตรงโดยไม่มีสิ่งกีดขวางหรือการสะท้อน พบได้ในห้องไร้เสียงสะท้อน (Anechoic Chambers) หรือกลางแจ้งที่สูงจากพื้น ในสภาพแวดล้อมนี้ เสียงจะลดลง 6 dB ทุกครั้งที่ระยะห่างเพิ่มขึ้น 2 เท่า ตาม Inverse Square Law
$$SPL_{distance} = SPL_{reference} – 20 \log_{10}\left(\frac{d}{d_{ref}}\right)$$
เมื่อ SPL คือ Sound Pressure Level มีหน่วยเป็น dB, d คือ ระยะทางที่ต้องการคำนวณ, d_ref คือ ระยะทางอ้างอิง
2. Near Field (โซนใกล้)
เป็นบริเวณที่อยู่ใกล้กับแหล่งกำเนิดเสียงมาก โดยทั่วไปคือระยะที่ใกล้กว่า 2 เท่าของขนาดลำโพง ในโซนนี้การเปลี่ยนแปลงของระดับเสียงไม่สามารถคาดเดาได้และไม่เป็นไปตามกฎใดๆ เสียงไม่สม่ำเสมอและ Phase Response มีความซับซ้อน ทำให้การวัดในโซนนี้ไม่แม่นยำ
3. Far Field (โซนไกล)
เป็นบริเวณที่เสียงเริ่มมีพฤติกรรมเหมือน Point Source และปฏิบัติตาม Inverse Square Law โซนนี้เป็นพื้นที่ที่ผู้ชมส่วนใหญ่จะอยู่ในระบบเสียงจริง
4. Reverberant Field (บรรยากาศความก้อง)
เป็นพื้นที่ปิดที่เสียงสะท้อนกลับมาอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง ระดับเสียงเฉลี่ยจะสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นที่ พบได้ในโบสถ์หรือห้องใหญ่ที่มีผนังแข็ง
5. Semireverberant Field (บรรยากาศความก้องปานกลาง)
เป็นสภาพแวดล้อมที่พบบ่อยที่สุดในการใช้งานจริง เป็นการผสมระหว่าง Direct Sound กับ Reflected Sound พบได้ในห้องประชุม โรงงาน หรือห้องแสดงทั่วไป
องค์ประกอบของ Sound Field
Direct Sound (เสียงตรง)
เป็นเสียงที่เดินทางจากแหล่งกำเนิดมาถึงผู้ฟังโดยตรง โดยจะมาถึงก่อนเสียงอื่นๆ ให้ความชัดเจนและข้อมูลหลักของเสียง และเป็นตัวกำหนดทิศทางที่เราจะรับรู้
Early Reflections (เสียงสะท้อนช่วงต้น)
เป็นเสียงสะท้อนชุดแรกที่มาถึงภายใน 20-50 มิลลิวินาที มาจากพื้น ผนัง และเพดานที่ใกล้ที่สุด มีผลต่อการฟังโดยสร้างความกว้างขวาง (Spaciousness) และขยายภาพเสียง ภายใต้ Haas Effect สมองยังคงรับรู้ทิศทางจาก Direct Sound
Late Reflections + Reverberation (เสียงก้อง)
เป็นเสียงสะท้อนจำนวนมากที่มาถึงภายหลัง มีความหนาแน่นสูงจนสมองไม่สามารถแยกแยะเป็นเสียงสะท้อนแต่ละเสียงได้ จะรับรู้เป็นเสียงก้องที่ค่อยๆ ลดลง และให้ความรู้สึกของบรรยากาศและขนาดพื้นที่
ผลกระทบของ Timing ต่อ Sound Field
ทำไม 1 มิลลิวินาทีถึงสำคัญ
เมื่อมี Delay ผิดพลาดเพียง 1 มิลลิวินาที จะส่งผลกระทบต่อการรับรู้ 3 มิติอย่างรุนแรง:
การรบกวน ITD/ILD ธรรมชาติ สมองคาดหวัง ITD/ILD แบบหนึ่ง แต่ได้รับข้อมูลที่ผิดเพี้ยนจาก Comb Filtering ทำให้ไม่สามารถระบุตำแหน่งได้ถูกต้อง
ทำลายความสัมพันธ์ของ Direct + Early Reflections
Haas Effect ทำงานผิดปกติ ทำให้ภาพเสียงกลายเป็น “เบลอ” หรือ “ไม่มีจุดเด่น”
เปลี่ยน Timbre ของเสียงโดยรวม Comb Filtering ทำให้เสียงบางย่านหาย บางย่านดังเกิน สมองต้องทำงานหนักขึ้นในการประมวลผล
การคำนวณ Time Alignment
สูตรพื้นฐานสำหรับการปรับ Delay:
เมื่อ 0.343 คือ ความเร็วเสียงในอากาศที่อุณหภูมิ 20°C มีหน่วยเป็น เมตร/มิลลิวินาที
ยกตัวอย่าง หากลำโพง Main อยู่ห่างจากผู้ฟัง 34.3 เมตร และลำโพง Front Fill อยู่ห่าง 10.3 เมตร:
การประยุกต์ใช้ในงานจริง
การออกแบบระบบเสียง
Time Alignment ปรับ Delay ทุกลำโพงให้ Direct Sound มาถึงพร้อมกัน โดยใช้สูตรข้างต้นร่วมกับการวัด Transfer Function
Phase Coherence
ใช้ Transfer Function ตรวจสอบ Phase Response และปรับ All-Pass Filter หากจำเป็น
Directional Control ใช้ลำโพงที่มี Directivity เหมาะสมและหลีกเลี่ยงการยิงเสียงไปที่พื้นผิวสะท้อน
เทคโนโลยีใหม่
3D Audio/Immersive ใช้ Object-Based Audio ที่แต่ละเสียงมีตำแหน่งเฉพาะใน 3D Space, Binaural Recording ที่บันทึกเสียงผ่าน Dummy Head เลียนแบบการฟังจริง, และ VR Audio ที่สร้าง Sound Field แบบ Interactive
Array Processing ใช้ Beamforming ควบคุมทิศทางของมิติเสียงด้วยอัลกอริทึม และ Wave Field Synthesis สร้างมิติเสียงเฉพาะจุดอย่างแม่นยำ
หลักการสร้าง Sound Field ที่ดี
การสร้าง Sound Field ที่มีคุณภาพต้องคำนึงถึงปัจจัยสำคัญคือการควบคุม Direct Sound ให้มาถึงผู้ฟังชัดเจน การจัดการ Early Reflections ให้เป็นประโยชน์ต่อการขยายภาพเสียง และการควบคุมความก้องให้เหมาะสมกับประเภทการแสดง
มิติเสียงที่ดี = การฟังที่เป็นธรรมชาติ มีมิติ และไม่เหนื่อยล้า
การเข้าใจ Sound Field ช่วยให้เราออกแบบระบบเสียงที่มีมิติ ไม่ใช่แค่ “ดัง” แต่ “มีชีวิต” วินิจฉัยปัญหาได้ถูกต้อง สร้างประสบการณ์ที่ดีให้ผู้ฟัง และพัฒนาทักษะการฟังในการแยกแยะองค์ประกอบต่างๆ ในมิติเสียง
การหาความรู้ก็เป็นสิ่งสำคัญเป็นอย่างมาก ทาง Live For Sound มีหลักสูตรเรียนทางด้าน Sound Engineer รองรับสำหรับคนที่อยากทำงานอาชีพนี้จริงๆ สอนแบบเจาะลึก หลักสูตรทุกหลักสูตรนั้น สร้างมาจากความรู้จากหนังสือบวกกับประสบการณ์ในการทำงานจริง ทำให้หลักสูตร Sound Engineer ของทาง Live For Sound นั้นมีความเข้มข้นและตรงประเด็น เหมาะกับผู้ที่เริ่มต้น เมื่อเรียนจบแล้วสามารถประกอบอาชีพด้านนี้ได้เลย
ใครที่สนใจอยากทำอาชีพด้าน SOUND ENGINEER สามารถเข้าไปดูรายละเอียดเพิ่มเติมตามนี้ได้เลย หลักสูตรเรียน SOUND ENGINEER หรือ อ่านบทความเพิ่มเติม เรียน SOUND ENGINEER จะสามารถไปทำงานที่ไหนได้บ้าง ?
หรือสนใจสอบถามคอร์สเรียนและหลักสูตรต่าง ๆ สามารถสอบถามได้ที่
โทรศัพท์ 02-550-6340, 064-198-2499
Line : @liveforsound
Email : course@liveforsound.com
บทความโดย: ทรงพล แจ่มแจ้ง (SOUND ENGINEER)
รับติดตั้งระบบเสียง ห้องประชุม ร้านอาหาร ผับบาร์ ห้องคาราโอเกะ ห้องจัดเลี้ยง ระบบเสียงสนามกีฬา ระบบเสียงร้านกาแฟ สามารถปรึกษาทางทีมงาน LIVE FOR SOUND ได้ พร้อมรับตรวจเช็ค แก้ไขปัญหาระบบเสียงทุกรูปแบบ โดยทีมงานมืออาชีพ ที่มีประสบการณ์มากกว่า 15 ปี
