Sound Pressure Level (SPL)

โดย Mr.K

"แอมป์ตัวนี้ขับ 18" ได้กี่ดอก" คำถามนี้ได้ยินบ่อยจนผมไม่รู้จะหาคำตอบดีๆ ที่เข้าใจง่ายๆมาอธิบายยังไง อันที่จริงแล้ว ถ้าตอบแบบกำปั้นทุบดิน แอมป์ทุกตัวสามารถขับลำโพงหลายสิบดอกได้ แต่จะต้องต่อผสม อนุกรม หรือขนานก็ได้ถ้าการต่อลำโพงนั้นยังมีอิมพีแดนซ์เหลือเป็นโหลดให้เพาเวอร์แอมป์ทำงานได้อย่างปลอดภัยตามสเปคผู้ผลิตระบุมา เช่น เพาเวอร์แอมป์100W @ 4 Ohm ก็สามารถขับ 18 นิ้วได้ไม่จำกัด ถ้าต่อให้ลำโพงมีอิมพีแดนซ์รวมกันไม่ต่ำกว่า 4 โอห์ม แต่มันจะดังตามที่ต้องการหรือไม่ หรือพิจารณาอย่างไรให้เหมาะสมมันเป็นคำตอบที่มีปัจจัยแวดล้อมเยอะพอสมควร

เพราะสิ่งที่เราต้องการจริงๆในระบบเสียงไม่ใช่จำนวนลำโพงหรือกำลังเอาต์พุตของเพาเวอร์แอมป์เป็นหลัก แต่สิ่งที่ควรพิจารณาคือ Sound Pressure Level (SPL) หรือค่าความดังที่ลำโพงจะสามารถผลิตออกมาได้ เป็นที่เข้าใจตรงกันว่าการเลือกเพาเวอร์แอมป์-ลำโพงที่ดีมักเป็นความคาดหวังถึงพลังเสียงที่ออกมาดีด้วย จึงมักมีสำนวนที่เรียกว่า "เสียงอิ่ม" ถ้าให้แปลความหมาย น่าจะเป็นความดังเฉลี่ยอยู่ในระดับ 90dB ขึ้นไปมวลเสียงมีความชัดเจนและไม่ผิดเพี้ยน การที่จะได้ความรู้สึกถึงพลังเสียงระดับนี้มักจะต้องพิจารณาในเรื่องของ ระยะผู้ฟังที่ห่างจากลำโพง ขอยกตัวอย่างเพาเวอร์แอมป์หูฟัง กำลังระดับ 100mW แต่เมื่อเราขยับลำโพง(หูฟัง)เข้ามาอยู่ใกล้หูของเรา ด้วยกำลังน้อยๆก็สามารถสร้างความดังได้มหาศาล เมื่อหูของเรายิ่งห่างออกจากลำโพงเท่าใดความดังก็จะยิ่งลดลงมากเท่านั้น และอัตราการลดลงเป็นอัตราที่ไม่ธรรมดาเสียด้วย จึงจำเป็นต้องใช้เพาเวอร์แอมป์กำลังสูงขับลำโพงที่สามารถทนกำลังได้สูง เพื่อหวังผลความดังในระยะที่ไกลขึ้น ยิ่งระยะหวังผลไกลมากยิ่งต้องใช้กำลังของเพาเวอร์แอมป์สูง และจำนวนลำโพงที่มากขึ้น เท่านั้น

ดังนั้นการเลือกเพาเวอร์แอมป์-ลำโพงในระบบเสียงเพื่อให้ได้ความดังตามต้องการควรพิจารณาดังนี้

 งบประมาณ
เป็นเรื่องธรรมดาเลยที่เราต้องมีงบประมาณในใจไว้ก่อนอันดับแรก เพราะราคาเพาเวอร์แอมป์มักมีค่าตัวที่สอดคล้องกับกำลังเอาต์พุต เพาเวอร์แอมป์วัตต์สูงราคาค่าตัวก็สูง และมันก็สามารถสร้างความดังได้มากด้วย ถ้ามีงบในใจแล้วการเลือกเพาเวอร์แอมป์จะเป็นเรื่องง่ายขึ้น เพราะเราสามารถเทียบราคากับกำลังวัตต์เอาต์พุตของเพาเวอร์แอมป์ได้ไม่ยาก ที่เหลือก็ดูเรื่องคุณสมบัติต่างๆที่จำเป็นเช่นฟังก์ชั่นการใช้งาน ความน่าเชื่อถือของผู้ผลิต หรือยี่ห้อตามที่เราต้องการ 

ความดังแท้จริงที่ต้องการ
ตั้งคำถามว่าต้องการความดังกี่ dB ที่ระยะห่างลำโพงกี่เมตรทุกอย่างจะง่ายขึ้น แต่"คนเล่น"น้อยคนจะตั้งคำถามแบบนี้ แน่นอนว่าใครก็อยากได้เพาเวอร์แอมป์ที่สร้างระดังความดังของเสียงได้มากที่สุดแบบไม่มีขีดจำกัด ซึ่งแน่นอนว่าคือเพาเวอร์แอมป์ที่มีกำลังเอาต์พุตสูงไม่จำกัดเช่นกัน แต่ด้วยงบประมาณที่จำกัดต่างหากที่เป็นปัญหา เพื่อไม่ให้งบประมาณบานปลายหรือใช้งบมากเกินความจำเป็นเราจึงต้องพิจารณาถึงความดังของเสียงแท้จริงในพื้นที่ที่เราต้องการออกมาเสียก่อน ถ้าระบบเสียงใช้คลอบคลุมพื้นที่ไม่ใหญ่มาก หรือใช้ความดังน้อยๆเราจะลดงบประมาณซื้อเพาเวอร์แอมป์ และลำโพงลงไปได้มาก ตัวอย่งเช่นถ้าระบบเสียงติดตั้งในร้านกาแฟใช้ความดังของเสียงเปิดเพลงเพื่อเป็นแบกกราวด์เป็นหลัก อาจใช้เพาเวอร์แอมป์กำลังสูงพอที่จะให้คุณภาพเสียงที่ดีได้อย่างเหมาะสม ไม่จำเป็นต้องใช้เพาเวอร์แอมป์กำลังหลายวัตต์เหมือนที่ใช้ในเวทีคอนเสิร์ทเป็นต้น

 การทนกำลังของดอกลำโพง
เมื่อเราหันมองดูสเปคดอกลำโพงแล้วโดยส่วนมากจะพิจารณาตัวเลขกำลังวัตต์ หรือ Power Rating เป็นอันดับแรก ค่านี้เป็นการบอกถึงขีดความสามารถในการทนกำลังเอาต์พุตจากเพาเวอร์แอมป์ ถ้าเราใช้เพาเวอร์แอมป์กำลังเอาต์พุตประมาณเท่ากับ Power Rating เมื่อเปิดเพลงขับลำโพง วอยคอยล์มันจะไม่ร้อนจนไหม้เสียหาย และถ้าเราเลือกเพาเวอร์แอมป์ที่มีกำลังสูงเท่ากับ Power Rating ของลำโพงแล้วย่อมหมายความว่าเราสามารถรีดความดังของลำโพงออกมาได้สูงสุดเท่าที่ดอกลำโพงนั้นจะทำได้ แต่เราจะสังเกตว่าสเปก Power Rating ของลำโพงสมัยใหม่ ส่วนใหญ่มักมีค่าสูงมาก สมมุติว่าดอกลำโพงมี Power Rating 1000W และอิมพีแดนซ์ 8 โอห์ม ถ้าจะให้ความดังได้เต็มประสิทธิภาพของดอกลำโพง เมื่อขับลำโพง 4 ดอก ต้องใช้เพาเวอร์แอมป์กำลังถึง 4000W (2000+2000W @ 4 Ohm) ซึ่งงบประมาณก็ไม่น้อยเลยสำหรับเพาเวอร์แอมป์กำลังระดับนี้ มีคำถามมาอีกว่าถ้างบไม่พอเราจะใช้เพาเวอร์แอมป์กำลังต่ำกว่ากำลังของดอกลำโพงได้ไหม คำตอบคือใช้ได้ครับ ไม่มีปัญหาใดๆเลย แต่ค่าความดังที่ได้ก็จะสูงเท่าที่เพาเวอร์แอมป์ตัวนั้นจะผลิตให้ได้ ด้วยเหตุนี้คำถามที่ว่า แอมป์ตัวนี้ต่อลำโพง 18 นิ้วได้กี่ดอก ผมอยากบอกว่าเพาเวอร์แอมป์กำลังแค่ 10W ก็ขับลำโพง 18 นิ้วได้หลายสิบดอกตามที่กล่าวมาข้างต้น แต่ความดังที่ผลิตออกมาได้มันก็เท่ากับกำลังของเพาเวอร์แอมป์ และความไวของลำโพงที่ให้ออกไปได้

พิจารณาค่าความไวของลำโพง
ความไวของลำโพง( Sensitivity) มักเป็นสิ่งที่บางคนมักลืมให้ความสำคัญ แม้กระทั่งลำโพงบางยี่ห้อยังไม่ระบุค่าความไวในสินค้า ทั้งที่จริงแล้วค่าความไวของลำโพงมีความสำคัญไม่น้อยไปกว่าค่าทนกำลังของลำโพง เมื่อเราเทียบความไวของลำโพง 2 ตัวที่ห่างกันแค่ 3dB ในระยะผู้ฟังยืนห่างจากลำโพงเท่ากัน ลำโพงที่ไวกว่า 3dB สามารถลดกำลังขับเพาเวอร์แอมป์ลงได้ถึงประมาณ1/2เท่า แต่ยังสามารถผลิตความดังได้ในระดับเดียวกันกับลำโพงที่มีความไวต่ำกว่า ตัวอย่างเช่น ลำโพงความไว 83dB ที่ระยะห่าง 10 เมตร ต้องใช้กำลังเพาเวอร์แอมป์เฉลี่ย 500W เพื่อให้ได้ความดังเสียง 90dB แต่ลำโพงความไวเพิ่มอีก 3dB คือ 86dB ที่ระยะห่าง 10 เมตรเท่ากัน จะสามารถใช้เพาเวอร์แอมป์กำลังเฉลี่ยเพียง 250W ก็สามารถสร้างความดังได้ 90dB เท่ากัน (ตัวอย่างนี้ไม่ได้เผื่อค่า head room ในการใช้งานจริงมักเผื่อ head room ของเพาเวอร์แอมป์ไว้อีกอย่างน้อย 3dB) ลำโพงที่มีความไวต่ำจะเป็นอุปสรรคในการหาเพาเวอร์แอมป์มาขับเพื่อให้ได้ความดังสูงๆ ดังนั้นเวลาเลือกลำโพงจึงควรพิจารณาเรื่องสเปกความไวไปคู่กับตัวเลข Power Rating

  ความสามารถในการเล่นโหลดต่ำของเพาเวอร์แอมป์
 จำนวนลำโพงที่มากจะสามารถสร้างความดังได้มากกว่าจำนวนลำโพงที่น้อย ไม่ว่าจะต่อลำโพงแบบใดก็ตาม แต่ปกติเวลาต่อลำโพงเรานิยมต่อแบบขนานดังนั้น เพาเวอร์แอมป์ที่สามารถขับลำโพงได้หลายดอก (รองรับโหลดอิมพีแดนซ์ต่ำ)จึงมีความได้เปรียบ เพาเวอร์แอมป์ที่รองรับโหลดอิมพีแดนซ์สูงตัวอย่างเช่น เพาเวอร์แอมป์สามารถขับลำโพง 4 ดอก (2 โอห์ม) มีกำลังเอาต์พุต 1000W @ 2 Ohm ขับลำโพง 4 ดอกจะได้รับกำลังงานเฉลี่ยดอกละ 250W สมมุติว่าแต่ละดอกผลิตความดังได้ 90dB ผลรวมความดังทั้ง 4 ดอกในสภาวะที่เฟสเสริมกันจะได้ความดังเฉลี่ยรวม 102dB ถ้าใช้เพาเวอร์แอมป์ 1000W @ 4Ohm ขับลำโพง 2 ดอกจะได้รับกำลังงานดอกละ 500W จะสามารถผลิตความดังได้ดอกละ 93dB ผลรวมความดังของลำโพงทั้ง 2 ดอกในสภาวะที่เฟสเสริมกันจะได้ความดังเฉลี่ยเพิ่มขึ้นรวมเป็น 99dB จะเห็นได้ว่าเมื่อจำนวนลำโพงน้อยลงเหลือ 2 ตัวความดังก็จะน้อยลง -3dB นี่อาจเป็นที่มาของคำถามยอดฮิตอย่าง "ขับ 18 นิ้วได้กี่ดอก" ในที่นี้ไม่ได้ยความว่าเพาเวอร์แอมป์ที่เล่นโหลดอิมพีแดนซ์สูงไม่ดีแต่หากเราใช้จำนวนลำโพงที่เท่ากัน กำลังเพาเวอร์แอมป์เท่ากันการสร้างความดังออกมาก็มีค่าใกล้เคียงกัน แต่อย่าลืมว่าการเล่นโหลดต่ำๆก็มีข้อเสียบางอย่างเช่น กำลังงานสูญเสียในสายลำโพงมีมากขึ้นจึงจำเป็นต้องใช้สายลำโพงใหญ่ขึ้น ความเพี้ยนรวมมีค่าสูง ถ้าการจัดวางลำโพงทำได้ไม่ดีเฟสไม่เสริมกันความดังก็จะไม่ได้ตามที่คาดหวังก็ได้ ดังนั้นเราจึงมักพบเห็นผู้ที่นิยมใช้เพาเวอร์แอมป์ขับโหลดอิมพีแดนซ์ 8-4 โอห์มอยู่เนื่องจากมีข้อดีเรื่องความเพี้ยนที่ต่ำ และกำลังงานสูญเสียในสายลำโพงที่น้อยกว่า

ขอแถมท้ายด้วยลิงค์โปรแกรมคำนวณ SPL calculator  และโปรแกรมคำนวณหากำลังเพาเวอร์แอมป์จากเว็บไซด์ของ Crown ที่ผมใช้นำมายกตัวอย่างข้างต้น
http://www.doctorproaudio.com/doctor/calculadores_en.htm
http://www.crownaudio.com/elect-pwr-req.htm

ขอบคุณภาพประกอบจากอินเตอร์เน็ท