ผู้ฟังในหอประชุมขนาดใหญ่จะได้ยินเสียงสะท้อนเมื่อใด

เสียงก้อง และ เสียงสะท้อน

• 
  สารบัญ Show

  • เสียงก้อง และ เสียงสะท้อน
  • เสียงก้อง,เสียงสะท้อน
  • การสะท้อนของเสียงเกิดขึ้นเมื่อใด
  • สัญญาณเสียงมีความถี่อยู่ในช่วงใด
  • การสะท้อนกับเสียงกังวานเป็นอย่างไร
  • เมื่อเราร้องเพลงในห้องน้ําแล้วได้ยินเสียงตัวเองก้องกังวาน เนื่องจากพฤติกรรมใดของเสียง

เสียงก้อง,เสียงสะท้อน

        ปัญหาของเสียงก้องและเสียงสะท้อนเกิดขึ้นได้อย่างไรนั้น ก่อนอื่นผมอาจต้องอธิบายพื้นฐานให้ทราบซักเล็กน้อยก่อนนะครับ ประการแรก ท่านเคยทราบมั๊ยครับว่า หูของเรามีหน่วยความจำด้วย จริงๆแล้วไม่ใช่หูหรอกครับ เป็นสมองที่จดจำเสียงที่เข้ามาได้ในหูของเรานั้นแหละครับ โดยสมองจะจดจำเสียงเดิมได้ประมาณ 0.1 วินาที ก่อนที่จะหายไป ประการที่ 2 ที่เราต้องทราบก่อนคือ เสียงมีการสะท้อนเหมือนลูกปิงปองกระทบกำแพงนั่นแหละ ครับ การเกิดเสียงก้องกับเสียงสะท้อน มีหลักการเกิดเหมือนกันก็คือ เสียง จะเดินทางออกจากลำโพงไป ทุกทิศทางนะครับ เพราะเสียงจะกระจายเป็นวง เมื่อเสียงเคลื่อนที่เข้ากระทบกับสิ่งกีดขวางที่มีความหนาแน่นสูงกว่า เสียงจะมีการสะท้อนกลับออกมา เช่น กำแพงหรือกระจก ที่มีความหนาแน่นสูงกว่าอากาศ เป็นต้น เมื่อเสียงสะท้อนออกมา แล้วเดินทางกลับเข้ามาที่หูอีกครั้ง ระยะเวลาของเสียงที่สะท้อนกลับมา หากไม่เกิน 0.1 วินาที เราจะได้ยินเสียงเหมือนเสียงกังวาล เราเสียงว่า เสียงก้อง หรือ Reverb ตัวอย่างเช่น ถ้าใครเคยแอบร้องเสียงในห้องน้ำ คุณจะได้ยินเสียงดังกังวาลกว่าปกติ ทำให้รู้สึกว่าร้องเพลงแล้วมีเสียงที่ไพเราะ นั่นก็เป็นเพราะว่า ผนังห้องน้ำส่วนใหญ่เราจะบุด้วยกระเบื้อง ที่มีความเรียบและแข็งทำให้การสะท้อนของเสียงเป็นระเบียบแต่เนื่องจากระยะห่างจากผนังห้องน้ำกับตัวเราอยู่ไม่ห่างกันมากนัก ทำให้เสียงที่สะท้อนกลับมีระยะเวลาไม่เกิน 0.1 วินาทีนั่นเอง นั่นก็หมายความว่า ถ้าคุณไปร้องเพลงในห้องน้ำที่มีขนาดห้องแตกต่างกัน ก็จะได้เสียงที่ต่างกันด้วยนะครับ แล้วถ้าเสียงที่สะท้อนกลับมามันนานกว่า 0.1 วินาทีล่ะ เสียงที่เราได้ยิน จะกลายเป็น 2 เสียงที่ซ้อนกัน เราเรียกเสียงนี้ว่า เสียงสะท้อน หรือ ECHO เช่น การใช้เสียงในห้องโถงขนาดใหญ่ เป็นต้น ปรากฎการทั้ง 2 นี้ มีทั้งข้อดีและข้อเสีย นะครับ อย่างที่ทราบเสียงก้อง ทำให้เราเสียงของเราฟังดูมีพลังมากขึ้น จึงได้มีการทำอุปกรณ์จำลองเสียงดังกล่าว เพื่อมาแต่งเสียงร้องและเสียงดนตรีให้มีความกังวาลไพเราะมากขึ้น เช่น Rever , เอคโค่ หรือ delay ซึ่งมีด้วยกันหลากหลายยี่ห้อ แต่ยี่ห้อที่ถือได้ว่าเป็นที่ยอมรับ เช่น Digitech , Lexicon , Alesis เป็นต้น ภายหลัง ได้มีการเพิ่มฟังก์ชั่นนี้เข้าไปไว้ในมิกเซอร์(Mixer) เกือบแทบทุกรุ่นเลยก็ว่าได้ทำให้การปรับแต่งเสียงไม่ว่าจะเป็นเสียงร้องหรือเสียงดนตรี จึงทำได้สะดวกง่ายได้มากขึ้น แต่เมื่อมีข้อดีก็ย่อมต้องมีข้อเสียเป็นธรรมดา สำหรับนักออกแบบระบบเสียง ไม่ว่าเป็นระบบเสียงประกาศ ห้องประชุม ห้องเรียน ห้องสัมนา ล้วนแล้วแต่ไม่มีใครปรารถนาให้เกิดเสียงก้องหรือเสียงสะท้อนแน่นอน เพราะเสียงก้องหรือเสียงสะท้อนจะทำให้การประกาศหรือการพูดนั้นไม่มีความชัดเจนทำให้ฟังไม่รู้เรื่อง ซึ่งนี่ถือว่าเป็นปัญหาใหญ่ เช่น เหตุการที่เกิดที่สถานีรถไฟ ขณะมีเหตุฉุกเฉิน เมื่อผู้ประกาศประกาศเตือนแต่ด้วยเสียงที่สะท้อนทำให้ไม่สามารถเข้าใจข้อความได้ จึงทำให้ประชาชนที่อยู่ใน ชานชาลาหนีไม่ทัน เป็นต้น

    แต่ทุกปัญหาย่อมต้องมีทางแก้ครับ เพียงแต่ต้องยอมรับว่า การแก้ปัญหาเรื่องเสียงก้องหรือเสียงสะท้อนนั้น มีความยุ่งยากพอสมควร ผู้ผลิตลำโพงหลายยี่ห้อในโลก เช่น BOSCH , TOA ก็พยายามออกแบบลำโพงที่ลดเสียงก้อง แต่ก็ไม่สามารถทำได้ 100% เพียงแต่ ช่วยลดลงได้มากกว่า ลำโพงทั่วไป

   การแก้ปัญหาเสียงก้อง

    ปรับพื้นที่ : อย่างที่ทราบกันแล้ว การสะท้อนนั้นเกิดจากเสียงกระทบกับสิ่งกีดขวางที่มีความแข็งและเรียบ ดังนั้น การแก้ปัญหาที่ดีที่สุดคือการแก้ที่พื้นที่นั่นเอง เช่น การติดผ้าม่านบังกระจก , การปูพรมบนพื้น , การใช้แผ่นดูดซับเสียงทำฝ้าเพดาน

    เลือกลำโพงที่เหมาะสม : วิธีนี้ ถึงแม้จะไม่ได้ผล 100% แต่ก็เป็นอีกทางเลือกเมื่อเราไม่สามารถปรับพื้นที่ได้ เช่น สถานรถไฟ เราคงไม่สามารถไปปูพรมได้ ลำโพงที่จะเลือกนั้น ได้มีการออกแบบลำโพงที่เน้นเฉพาะบางความถี่ เช่น ลำโพงคอลัมน์ (Column Speaker) เป็นลำโพงที่เป็นทรงยาวในแนวดิ่ง มีลำโพงเรียงตัวกันความสูงของลำโพง เราเลือกตามความสูงของเพดานรวมถึงความไกลของพื้นที่ที่เราต้องการให้ครอบคลุม เช่น ลำโพง TOA รุ่น TZ-205 , TZ-406 , TZ-S60 เป็นต้น

    ปรับการพูด : อันนี้ไม่ได้ช่วยลดเสียงก้องหรือเสียงสะท้อนนะครับ แต่ผมแนะนำว่า ถ้าเราแก้ไขไม่ได้ การประกาศต้องเว้นวรรค ให้เหมาะสมประกาศให้สั้น และหยุดซักนิดครับ 

    เรื่องการแก้ปัญหาเสียงก้องยังมีวิธีการแก้อีกหลายวิธีนะครับ ไม่ว่าจะเป็นการใช้อุปกรณ์ในการตัดเสียงก้อง การใช้ลำโพง surroud เมื่อตัดเสียง ซึ่งแต่ละวิธีการอาจต้องใช้วิศวกรที่มีความเข้าเรื่องของคลื่นพอสมควรครับ และทั้งหมดนี้ ก็เป็นบทความคร่าวๆเกี่ยวกับเรื่องเสียงก้อง,เสียงสะท้อน หากท่านมีข้อสงสัยเพื่อเติมสามารถสอบถามมาทาง email  หรือ add line มาพูดกันได้นะครับขอบคุณครับ

ผู้เขียน. กำชัย ตันธเนศ (วศบ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย)

Visitors: 126,185

ใบความรู้ 3.2 สมบัติและประโยชน์ของเสียง

 การสะท้อนของเสียง (Reflection of sound)

           นักเรียนและเพื่อนคงเคยอยู่ในถ้ำที่ลึกและมืด เสียงทุกๆ เสียงที่นักเรียนทำขึ้นมาดูเหมือนว่าจะสะท้อนกลับมาหาตัวนักเรียนเองทุกครั้ง เพื่อความสนุกสนาน นักเรียนกับเพื่อนต่างช่วยกันตะโกน และกรีดร้อง แล้วรอฟังเสียงก้องที่สะท้อนจากรอบๆ ถ้ำ การสะท้อนของเสียง

           เมื่อเสียงตกกระทบกับพื้นผิวที่เสียงไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านไปได้ เสียงจะสะท้อนกลับมา เสียงที่สะท้อนกลับมานี้เราเรียกว่า   เสียงก้อง (echo)  

           บางครั้งเสียงก้องที่สะท้อนกลับมาก็อาจจะเบากว่าเสียงจากต้นกำเนิด ทั้งนี้เพราะว่าพลังงานของคลื่นถูกดูดกลืนไประหว่างทางที่เสียงเคลื่อนที่ วัสดุบางชนิดสะท้อนเสียงออกมาได้เป็นอย่างดี ในขณะที่บางชนิดก็ดูดกลืนเสียงเป็นส่วนใหญ่ การประยุกต์ในเรื่องของเสียงโดยมากจะใช้หลักการของการสะท้อนของเสียงจากพื้นผิว

หลักการของเสียงสะท้อนได้ถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างมากมาย เช่น ใช้ในการหาความลึกของน้ำ ใช้ในการหาเรือดำน้ำ ใช้หากลุ่มฝูงปลา หรือใช้ในการหาเรือที่ลอยอยู่ในมหาสมุทร

โซนาร์ (sonar) เป็นระบบที่ใช้ตรวจวัดเสียงที่สะท้อนกลับมา คำว่า sonar มาจากตัวอักษรตัวแรกของคำว่า Sound navigation and ranging ศัพท์คำว่า "navigation" หมายถึง การหาเส้นทางเดินรอบๆ มหาสมุทร (หรือในอากาศ) ส่วนคำว่า "ranging" หมายถึง การหาระยะทางระหว่างวัตถุ เรือดำน้ำและเรือทั่วๆ ไปใช้โซนาร์เพื่อเสาะหาเรือดำน้ำอื่นๆ หรือเรือลำอื่นๆ โดยการส่งคลื่นเสียงผ่านน้ำลงไป เมื่อคลื่นกระทบกับเรืออีกลำหนึ่งที่อยู่ใกล้ผิวน้ำ คลื่นจะสะท้อนกลับมาและถูกวัดได้ด้วยเครื่องโซนาร์

 การหักเหของเสียง (Refraction of sound)

 เนื่องจากอัตราเร็วในอากาศขึ้นกับอุณหภูมิ เมื่อบริเวณ 2 แห่ง มีอุณหภูมิของอากาศแตกต่างกัน เสียงเคลื่อนที่จากบริเวณหนึ่งไปยังอีกบริเวณหนึ่งจะเกิดการหักเหทำให้คลื่นเสียงเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ ตัวอย่างเช่น การที่เราเห็นฟ้าแลบ บางครั้งไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้อง เพราะเสียงได้หักเหไปทางอื่น จึงมาไม่ถึงหูผู้ฟัง

 การหักเหของเสียง  เมื่อเดินทางผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน หรือตัวกลางชนิดเดียวกันแต่อุณหภูมิต่างกัน จะมีเงื่อนไขเหมือนกับคลื่นน้ำ

วิดีโอ YouTube

         จาก CHK TKKUL

การเลี้ยวเบนของเสียง (Diffraction of sound)

           คลื่นเสียงสามารถเลี้ยวเบนผ่านสิ่งกีดขวางทึบ ที่เป็นมุมหรือช่องเล็กๆ ได้ เหมือนกับคลื่นอื่นๆ ในชีวิตประจำวันที่เราพบเกี่ยวกับ ปรากฏการณ์เลี้ยวเบน ได้แก่ การได้ยินเสียงแตรรถอ้อมผ่านมุมตึก ทำให้ผู้ฟังที่อยู่อีกด้านหนึ่งได้ยิน หรือเสียงลอดช่องจากห้องหนึ่งไปยังอีกห้องหนึ่ง หรือการที่เราได้ยินเสียงเพื่อนคุยมุมตึก เป็นต้น

           การเลี้ยวเบนจะเกิดได้ดี  เมื่อ  ช่องแคบมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่น หรือ  ความยาวคลื่นต้องใหญ่กว่าช่องแคบ นั่นเอง

  การแทรกสอดของเสียง (Interference of sound)

           นักเรียนคงเคยได้ยินเสียงที่เกิดจากการแทรกสอดซึ่งกันและกัน เพียงแต่ไม่รู้ว่าเสียงนั้นเป็นเสียงที่เกิดจากการแทรกสอด การแทรกสอดเกิดขึ้นเมื่อคลื่นมากกว่าสองคลื่นมากระทำซึ่งกันและกัน แอมพลิจูดของคลื่นทั้งสองคลื่นจะมารวมกันทำให้ความดังของเสียงเปลี่ยนแปลงไป เมื่อมีการแทรกสอดแบบเสริม ส่วนอัดของคลื่นจะเกิดที่ตำแหน่งตรงกัน ทำให้แอมพลิจูดรวมเพิ่มขึ้น เสียงที่ได้ยินจะเป็นเสียงที่ดังมากขึ้นกว่าเสียงเดิม ถ้าการแทรกสอดเป็นแบบหักล้าง ส่วนอัดของคลื่นลูกหนึ่งจะตรงกับส่วนขยายของคลื่นอีกลูกหนึ่งพอดี ทำให้แอมพลิจูดหักล้างกันไป เสียงที่ได้ยินจะเป็นเสียงค่อย หรือบางครั้งอาจจะไม่ได้ยินเลย

การเกิดบีตส์

เกิดขึ้นเมื่อเสียงจากแหล่งกำเนิดสองแหล่งที่ความถี่ต่างกันเล็กน้อย เคลื่อนที่ผ่านตัวกลางเดียวกันในเวลาและทิศเดียวกันก็จะรวมกันตามหลักการซ้อนทับของคลื่นทำให้คลื่นรวมที่ได้เคลื่อนที่ผ่านผู้ฟังซึ่งอยู่กับที่เป็นเสียงดังค่อย ดังค่อยสลับกันไปเป็นจังหวะที่คงตัว เรียกว่า บีตส์ของเสียง หูของคนเราสามารถแยกเสียงบีตส์ เมื่อความถี่บีตส์มีค่าไม่เกิน 7  เฮิรตซ์

วิดีโอ YouTube

 ที่มา PhysicsIPST

ประโยชน์ของคลื่นเสียง

คลื่นเสียง ประโยชน์ของคลื่นเสียง ชนิดของคลื่นเสียง  มนุษย์ได้ยินเสียงมาตั้งแต่เกิด ทารกสามารถจำแนกและแยกได้ว่าเสียงใดเป็นเสียงบิดา หรือเสียงมารดา เสียงช่วยในการพัฒนาการสื่อสารเป็นภาษาพูดของมนุษย์  เสียงจากสิ่งต่าง ๆ รอบตัวทำให้มนุษย์เข้าใจสภาพแวดล้อมของตนดีขึ้น จะเห็นว่าเสียงเป็นปัจจัยหนึ่งของการดำรงชีวิต  
            ความรู้เรื่องเสียงยังทำให้มนุษย์สามารถสร้างเครื่องวัดระยะทางแบบต่าง ๆ ได้ เช่นให้เสียงเคลื่อนที่จากเครื่องกำเนิดไปกระทบวัตถุที่ต้องการ เมื่อเสียงสะท้อนกลับมาถึงเครื่องรับ (ซึ่งอยู่ติดกับเครื่องกำเนิด) อุปกรณ์จะคำนวณหาเวลาที่เสียงเคลื่อนที่ในอากาศ แล้วสรุปเลขออกมาเป็นระยะทาง  นอกจากจะใช้หาระยะทางที่วัตถุอยู่ไกลในอากาศแล้ว ในกรณีวัตถุที่อยู่ในน้ำ เช่น ฝูงปลา เรือดำน้ำ  และหินโสโครกใต้น้ำ  ก็สามารถใช้หลักการเดียวกันหาระยะทางได้  เช่นกัน  โดยใช้อุปกรณ์พิเศษที่ทำงานในน้ำได้  หรือในการหาระยะลึกของชั้นหินต่าง ๆ ใต้พิภพ  ก็สามารถหาได้โดยใช้การระเบิดที่ผิวโลก แล้วจับเวลาที่เสียงสะท้อนจากชั้นหินเบื้องล่างกลับมาที่เครื่องรับให้ทราบโครงสร้างทางธรณีวิทยาของบริเวณที่สำรวจได้
           ในด้านการศึกษาลักษณะการออกแบบอาคาร เช่นห้องประชุม ทั้งสถาปนิกและวิศวกรต้องคำนวณล่วงหน้าว่าต้องการให้มีเสียงก้องในอาคารมากน้อยเพียงใด และใช้วัสดุเก็บเสียง เช่น พรม ม่าน แผ่นกระดาษเก็บเสียง ฯลฯ เพื่อช่วยให้เวลาที่เกิดเสียงก้องพอเหมาะพอดี ก่อนที่เสียงก้องจะจางหายไป
            ด้านการแพทย์ก็ได้มีการนำเสียงมาใช้ในการตรวจอวัยวะภายในของคนเพื่อวินิจฉัยสาเหตุของความผิดปกติ เช่น ตรวจการทำงานของลิ้นหัวใจ มดลูก ครรภ์ เนื้องอก ตับ ม้ามและสมอง เพราะเสียงสามารถสะท้อนที่บริเวณรอยต่อระหว่างชั้นของเนื้อเยื่อต่างๆ ได้
             ในการออกแบบเพื่อลดระดับความเข้มของเสียงของเครื่องยนต์ เครื่องจักรในโรงงาน เสียงจากยานพาหนะบนทางด่วน ก็อาศัยความรู้เรื่องการดูดกลืนเสียง
             นอกจากนั้นมนุษย์ยังนำความรู้ด้านเสียงมาสร้างและพัฒนาเครื่องดนตรีด้วย จึงทำให้มีเครื่องดนตรีประเภทต่าง ๆ มากมาย อาทิเช่นเครื่องสาย ได้แก่ ไวโอลิน  ซอสามสาย ซออู้ ซอด้วง กีตาร์ พิณ  นอกจากนี้ยังมีเครื่องดนตรีประเภทต่างๆ อีกมากมาย รวมทั้งเครื่องดนตรีที่สร้างจากวงจรอิเล็กทรอนิกส์ 
              จะเห็นว่าเรื่องราวที่เกี่ยวข้องกับเสียงนั้นมีมากมาย ถ้าเราสามารถทำความเข้าใจหลักการทางวิทยาศาสตร์ของเสียง  จะช่วยให้เรามีความรู้พอที่จะนำไปใช้พัฒนาหรือสร้างเครื่องมือ เครื่องใช้ที่เป็นประโยชน์ 

การสะท้อนของเสียงเกิดขึ้นเมื่อใด

สัญญาณเสียงมีความถี่อยู่ในช่วงใด

การสะท้อนกับเสียงกังวานเป็นอย่างไร

เมื่อเราร้องเพลงในห้องน้ําแล้วได้ยินเสียงตัวเองก้องกังวาน เนื่องจากพฤติกรรมใดของเสียง