CONCEPT DESIGN PA SYSTEM
ส่วนประกอบของระบบ PA จะมีส่วนประกอบหลักอยู่ 3 ส่วน ใหญ่ ๆ คือ
ส่วนที่ 1. Source ซึ่งได้แก่
1 ) Back Ground Music ( BGM) เช่น วิทยุ , ซีดี , Blu-ray, USB Memory
2 ) Pre Record Massage เป็นข้อความที่บันทึกไว้ในหน่วยความจำ ROM และจะประกาศออกมาในแต่ละโซนตามเหตุการณ์ เช่นไฟไหม้ หรือ ประกาศเตือนข้อความที่ต้องประกาศซ้ำบ่อยๆ เช่น ประกาศเตือนการถูกล้วงกระเป๋า เป็นต้น
3 ) เสียงประกาศจาก Call Station Microphone เป็นการประกาศสด (Live) เพื่อแจ้งข้อความไปยังผู้ฟังตามโซนต่าง ๆ
ส่วนที่ 2. Control
ระบบควบคุมเป็นการควบคุมและประมวลผลของเสียงที่เกิดจาก Source ต่าง ๆ หมายรวมถึงเครื่องขยายเสียง และส่วนของ Routing Switching เพื่อส่งไปยังลำโพง สามารถแบ่งให้เห็นเป็นระบบต่างๆของส่วนควบคุมดังนี้
1.) Processor
2.) Amplifier
3.) Routing and Switching
ส่วนที่ 3. Speaker
ลำโพงเป็นส่วนประกอบหลังสุดของระบบ PA การออกแบบจุดติดตั้งลำโพงที่ดี จะต้องให้เสียงกระจายไปบริเวณต่างๆให้สม่ำเสมอมากที่สุด คือจุดที่เสียงดัง และจุดที่เสียงค่อย ไม่มีความแตกต่างกันเกิน 3 เดซิเบล
ในเรื่อง Concept Design ของระบบ PA ที่จะกล่าวถึงโดยละเอียดต่อไปนั้นจะมีรายละเอียดการออกแบบตามขั้นตอนดังนี้
ขั้นตอนที่ 1 จะเริ่มจากการเลือกชนิดของลำโพงให้เหมาะสมกับพื้นที่ก่อน และก็จัดวางลำโพงตามที่ต่างๆ พอแล้วเสร็จ ก็นับจำนวนลำโพง แล้วคูณด้วยขนาดวัตต์ของลำโพง จะได้จำนวน วัตต์ที่ต้องใช้ขับลำโพงทั้งหมด
ขั้นตอนที่ 2 นำจำนวนวัตต์มาคิดว่าต้องใช้ Power Amp. ขนาดไหน กี่ตัว
ขั้นตอนที่ 3 เลือกชุดควบคุมการกระจายไปตามโซนต่าง ซึ่งมีอยู่หลายรุ่น
ขั้นตอนที่ 4 เลือกว่าจะใช้ Source อะไรบ้างตามต้องการ
ขั้นตอนการออกแบบ
1. SPEAKER
ลำโพงในระบบ PA ที่นิยมใช้มี 3 ชนิด ดังนี้
1 ) ลำโพงเพดาน (Ceiling Loudspeaker)
2 ) ลำโพงฮอร์น (Horn LSP) , ลำโพงซาวด์โปรเจคเตอร์ (Sound projector)
3 ) ลำโพงตู้ (Cabinet LSP) , ลำโพงคอลั่ม ( Column LSP)
1 ) ลำโพงเพดาน (Ceiling loudspeaker)
ลำโพงเพดานนี้นิยมใช้ในพื้นที่ ที่เป็นภายในสถานที่ ( Indoor ) นิยมติดตั้งกระจายออกไปทั่วพื้นที่อย่างสม่ำเสมอ แต่ละจุดของลำโพงนิยมปล่อยเสียงเบา ๆ เสียงที่ออกมาโดยรวมจึงกระจายทุกพื้นที่ไม่มีจุดใดดังมากหรือน้อยเกินไป จึงไม่มีปัญหาเรื่องเสียงก้อง เสียงที่ได้ยินจึงชัดเจนแจ่มใส
จำนวนที่ต้องใช้ของลำโพงเพดานสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร
R = 2Htan(α/2)
โดยที่ R คือ รัศมีของลำโพงแต่ละตัว
H คือ ความสูงจากเพดานถึงหูของผู้ฟัง
α คือ มุมเปิด(Opening Angle) ของลำโพง ที่ความถี่ 4 kHz
หมายเหตุ คนยืนความสูงเฉลี่ย 1.5 เมตร , คนนั่งความสูงเฉลี่ย 1 เมตร
ตัวอย่างที่ 1 กำหนดให้ลำโพงมี Opening Angle 90° จงหาจำนวนของลำโพงติดเพดาน ที่จะติดในห้างสรรพสินค้าพื้นที่ 144 ตารางเมตร(12x12m.) ซึ่งมีฝ้าเพดานสูง 3.0 เมตร และขนาดของ Amplifier ที่ใช้ขับลำโพงทั้งหมด
แทนสูตร R = 2Htan(α/2)
= 2(1.5)tan(90/2)
= 3tan(45)
ดังนั้น R = 3 m.
ถ้าคิดเป็นตารางเมตรจะเท่ากับ R2 = 32 = 9 ตารางเมตร
จากโจทย์ที่ต้องการครอบคลุมพื้นที่ 144 ตารางเมตร จึงต้องใช้ลำโพงเพดาน 144/9 = 16 ตัว
ดังนั้นลำโพง 16 ตัว จะใช้กำลังขับ = 16x3 = 48 W.
และพื้นที่นี้หรือโซนนี้ควรใช้ Amplifier ขนาด = 60 W. ในการขับ
จากตัวอย่างที่ 1 จะเห็นได้ว่าระยะห่างจากหูผู้ฟังถึงลำโพง ถ้ายิ่งมากจะทำให้พื้นที่การกระจายเสียงของลำโพงมากตามปด้วย ดังนั้นถ้าพื้นที่ที่มีฝ้าเพดานสูง หรือกลุ่มผู้ฟังนั่ง (เช่นห้องเรียนระยะหูจะสูงจากพื้น = 1 เมตร ) จะติดลำโพงเพดานห่างออกไปได้
ความสูงของเพดานทุก ๆ ระยะมีผลกับความดังเสียงของลำโพงเช่นกัน ยกตัวอย่างเช่น ลำโพงติดเพดานตัวหนึ่งมีความดันเสียงเท่ากับ 100 dB.(ที่ 6W.) เมื่อระยะต่ำลงมาห่างจากเพดานทุก ๆ สองเท่า ความดังเสียงก็จะลดลง 6 dB. เปรียบเทียบให้เห็นอย่างง่ายดังในตาราง
ตารางที่ 1 ระดับความดังเสียง (Sound Pressure Level) จะลดลง 6 dB. ทุก ๆ ระยะห่างที่เพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่า
(ค่า SPL จะมีระบุไว้ใน Datasheet)
|
ระยะทาง (Distance) m.
|
ระดับความดัง (Sound Pressure Level : SPL) dB.
|
|
24W.
|
12W.
|
6W.
|
3W.
|
|
1 เมตร
|
106
|
103
|
100
|
97
|
|
2 เมตร
|
100
|
97
|
94
|
91
|
|
4 เมตร
|
94
|
91
|
88
|
85
|
|
8 เมตร
|
88
|
85
|
82
|
79
|
|
16 เมตร
|
82
|
79
|
76
|
73
|
|
32 เมตร
|
76
|
73
|
70
|
67
|
ตารางที่ 2 ทุก ๆ กำลังของลำโพงที่ลดลงครึ่งหนึ่ง ระดับความดังเสียงจะลดลง 3 dB.
|
กำลัง (Power) W.
|
ระดับความดัง (SPL) dB.
|
|
24
|
106
|
|
12
|
103
|
|
6
|
100
|
|
3
|
97
|
|
1.5
|
94
|
ในตัวอย่างที่ 1 ถ้าต้องติดลำโพงในพื้นที่ดังกล่าว (144 ตร.ม.) และมีบางพื้นที่เป็นพื้นที่ปิด เช่น ในห้องน้ำ หรือห้องประชุม ลำโพงในส่วนนี้จะมีความดังมากกว่าส่วนเปิดโล่งอื่น (เพราะพื้นที่แคบกว่า) ดังนั้นควรเลือกกำลังวัตต์ของลำโพงห้องน้ำหรือห้องประชุมให้ต่ำกว่าพื้นที่เปิดโล่งอื่นๆ หรือมี Volume Control ปรับความดังเฉพาะส่วน เพื่อความสม่ำเสมอของเสียงในแต่ละพื้นที่
และที่สำคัญระดับเสียง ณ. บริเวณนั้น ๆ ควรมีความดังมากกว่าเสียงรบกวน(Noise) 15 dB. เช่น Office มีระดับเสียงประมาณ 65 dB. ระดับเสียงของลำโพงที่บริเวณนั้นควรเป็น 80 dB. ขึ้นไป
รูปที่ 1 แสดงถึงระดับเสียงจากต้นกำเนิดเสียงต่างๆ เมื่อเทียบเป็น dB.(SPL)
2 ) ลำโพงฮอร์น (Horn) , ลำโพงซาวด์โปรเจคเตอร์ (Sound projector)
2.1 ) ลำโพงฮอร์น
นิยมติดตั้งในพื้นที่เปิดโล่งที่เป็น Outdoor เช่น ลานจอดรถ การติดตั้งลำโพง Horn ไม่ควรติดหันหน้าเข้าหากัน ตามรูป 2 เพราะผู้ฟังที่อยู่จุด ''A'' จะได้ยินเสียงประกาศจากลำโพง Horn ตัวที่ 1 และตัวที่ 2 แต่จะได้ยินจาก ลำโพง Horn # 1 ก่อนแล้วจึงได้ยินเสียงจาก ลำโพง Horn # 2 ผู้ฟังที่อยุ่จุด''A'' จึงมีอาการเหมือนได้ยินเสียงก้อง และจะฟังการประกาศได้ไม่ชัดเจน การติดตั้งลำโพง
Horn ควรหันหน้าไปทางเดียวกันตามรูป 3
รูปที่ 2
ในรูปที่ 3 ผู้ฟังที่อยู่จุด''A'' จะได้ยินเสียงจากทั้ง 2 ลำโพง คนละเวลากัน แต่จะได้ยินจากลำโพง Horn ตัวที่ 2 ชัดเจนกว่าจนความรู้สึกของคนจะตัดเสียงจากลำโพงตัวที่ 1 ออกไป เสมือนได้ยินจากลำโพงตัวที่ 2 เพียงตัวเดียว
อย่างไรก็ตามเพื่อป้องกันการ Delay ของเสียงควรติดลำโพงสองตัวห่างไม่เกิน 15 เมตร เพื่อเสียงของลำโพง Horn ตัวที่ 1 จะไปที่จุด ''A'' ในเวลาใกล้เคียงกับลำโพง Horn ตัวที่ 2 จนผู้ฟังไม่รู้สึกถึงความแตกต่าง
รูปที่ 3
ส่วนเรื่องความดังของลำโพงนั้นก็จะลดลงตามระยะทางที่เพิ่มขึ้น ตามตารางที่ 1 เช่น Horn ตัวหนึ่งมี Sound Pressure Level 123 dB. ที่ 1 m. เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้นที่ระยะ 32 m. ระดับความดังจะเหลือ 93 dB.
เมื่อเราเลือกลำโพง Horn ได้แล้วก็นำวัตต์ของลำโพงทั้งหมดมารวมกันเพื่อหาขนาดของ Power Amp. มาขับลำโพงต่อไป
2.2 ) ลำโพงซาวด์โปรเจคเตอร์ (Sound Projector)
นิยมติดตั้งในพื้นที่เปิดโล่งคล้ายลำโพง Horn และพื้นที่ที่เป็นโถงทางเดิน แต่ไม่ควรติดที่เป็นพื้นที่ Outdoor ควรติดบริเวณชายคาได้ Sound Projector นั้นมีการตอบสนองความถี่ที่ดีกว่าลำโพง Horn เสียงที่ออกมาจึงนุ่มนวลกว่าลำโพง Horn
วิธีการติดตั้งลำโพง Sound Projector เป็นเช่นเดียวกับ ลำโพง Horn คือ ติดหันหน้าไปทางเดียวกัน วิธีการคำนวณจำนวนวัตต์เป็นไป เช่นเดียวกับการคำนวณลำโพง Horn
3 ) ลำโพงตู้ (Cabinet Loudspeaker) , ลำโพงคอลั่ม ( Column loudspeaker)
3.1 ) ลำโพงตู้(Cabinet Loudspeaker)
นิยมติดตั้งบริเวณที่ ไม่สามารถติดลำโพงเพดานได้ เช่น ตามโถงบันได หรือเพดานที่เป็นโครงเหล็ก หรือเจาะฝ้าไม่ได้ ลักษณะการติดตั้งจะเป็นการติดกระจายกันไปและปล่อยเสียงที่ไม่ดังมากนัก เพื่อให้เสียงดังสม่ำเสมอทั่วพื้นที่
3.2 ) ลำโพงคอลั่ม ( Column loudspeaker )
นิยมติดในพื้นที่ปิด เช่น ในห้องเรียนห้องสัมนา การติดลำโพง Sound Column จะทำให้ควบคุมทิศทาง การกระจายเสียงได้ดีกว่าลำโพงเพดาน ถ้าติดลำโพงเพดานกระจายทั่วไปในห้องเรียน ห้องสัมนา จะไม่สามารถควบคุมทิศทางเสียงได้ อาจเกิดการ Feedback จากเสียงลำโพงเพดานเข้าไปใน Microphone เกิดเสียงหอน แต่ถ้าเป็นลำโพง Sound Column จะควบคุมทิศทางไม่ให้เกิด Feedback เข้าใน Microphone ได้ดีกว่า
การติดลำโพง Sound Column ในห้องเรียน ห้องสัมนา นิยมติดเป็นคู่ เพื่อความสวยงาม ลำโพง Sound Column มีหลายขนาดความดัง เช่น 24, 36 Watt
ถ้าพื้นที่ห้องมีความยาวมากควรติด Sound Column มากกว่า 1 คู่ โดยคู่ที่ 2 ควรติดห่างจากคู่แรกไม่เกิน 15 เมตร และหันหน้าไปในทิศทางตามกัน เพื่อป้องกันเสียงก้องซึ่งเป็นลักษณะเช่นเดียวกับการออกแบบลำโพง Horn
2. CONTROL
ส่วนควบคุมถือเป็นหัวใจหลักของระบบเสียงประกาศ(PA) งบประมาณจะสูงหรือต่ำก็ขึ้นอยู่กับส่วนนี้อยู่พอสมควร ซึ่งระบบควบคุมแบ่งเป็น 3 ส่วนประกอบใหญ่ ๆได้แก่
1 ) อุปกรณ์ประมวลสัญญาณ (Processor) เสียงที่ได้มาจาก Source จำเป็นต้องมีการปรับแต่ง มากน้อยแล้วแต่ความสำคัญของการใช้งานในแต่ละที่ ตัวอย่างการปรับแต่งเสียงเช่น ปรับทุ้ม แหลม กลาง ปรับอีควอไลซ์เซอร์ ปรับเอคโค่ ปรับความดังคงที่ อื่นๆ เป็นต้น
2 ) เครื่องขยายสัญญาณ (Amplifier) เป็นตัวขยายสัญญาณจากที่ได้ปรับแต่งมาแล้ว เพื่อกระจายไปตามโซนต่างๆ
3 ) อุปกรณ์กระจายสัญญาณ ( Routing, Switching ) เป็นชุดที่ใช้กระจายสัญญาณเสียงไปยังลำโพงที่แยกไว้เป็นกลุ่มๆ ตามพื้นที่ที่กำหนดไว้ ซึ่งมีหลายรุ่น ให้เลือกใช้
จากขั้นที่ 1 ที่เราได้จำนวนลำโพงมาแล้วนั้น เราจะสามารถเลือก Power Amp. ได้แล้วว่าต้องใช้ประมาณกี่วัตต์ หลังจากนั้น เราก็เลือก Pre-Amp. ถ้าเป็นการประกาศ All Zone เราก็ใช้ Mixing Amp. แต่ถ้าหากมีหลายโซนเราก็จะใช้ Zone Selector
3. SOURCE
แหล่งกำเนิดเสียง แบ่งเป็น 3 ประเภทใหญ่ ๆ คือ
1. Back Ground Music เป็นเสียงเพลงซึ่งเล่นเป็นเสียง Back Ground ซึ่งมาจากวิทยุ , เครื่องเล่น DVD , Computer, USB Memory เป็นต้น ส่วนใหญ่การเลือก BGM มักเลือกให้เหมาะกับสถานที่ เช่น ห้างสรรพสินค้าส่วนใหญ่จะใช้เพื่อเปิดเพลงและสปอร์ตโฆษณาบ้าง จึงใช้เครื่องเล่นเป็น DVD หรือ Computer หรือบางห้างฯ บางโรงงานก็จะมีการเปิดวิทยุ FM ก็ต้องใช้เป็น Tuner FM/AM
2. Message เป็นข้อความที่บันทึกไว้เพื่อการประกาศฉุกเฉิน หรือเป็นข้อความที่มีการประกาศซ้ำเดิม โดยส่วนใหญ่ข้อความจะถูกบันทึกไว้ในเครื่องควบคุมเลย หรือไม่ก็ในเครื่องบันทึกอีกเครื่องต่างหาก โดยส่วนใหญ่จะมีข้อความที่เป็น Default มาให้ แต่ผู้ใช้งานก็สามารถโหลดเพิ่มเข้าไปในเครื่องได้ มากน้อยขึ้นอยู่กับความจุของเครื่อง
3. Call Station Microphone ไมโครโฟนประกาศ ส่วนใหญ่การเลือกจะดูจำนวนผู้ประกาศว่ามีกี่ท่าน หรือมีกี่จุด จำนวนสูงสุดของไมโครโฟนที่ใช้ในระบบก็จะขึ้นอยู่กับส่วน Control ว่าสามารถรองรับไมโครโฟนสูงสุดได้กี่ตัว
