ไม่ว่าจะเป็นลำโพง HiFi หรือโฮมเธียเตอร์ หรือสตูดิโอบันทึกเสียงหรือโรงภาพยนตร์ ระบบลำโพงจะโต้ตอบกับห้อง มาตรฐานแห่งชาติที่เกี่ยวข้องกับการก่อสร้างมักกำหนดตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพการป้องกันเสียงของบ้าน แต่โดยปกติแล้วจะไม่เกี่ยวข้องกับการบำบัดเสียงสะท้อน โดยปกติแล้ว หากห้องใดไม่ได้รับการบำบัดเสียง ไม่ว่าลำโพงจะดีแค่ไหนก็ตาม ก็จะพบกับปัญหาคอขวดเนื่องจากสัญญาณรบกวนในห้อง ในเวลานี้ วัสดุบำบัดเสียงถือเป็นสิ่งจำเป็น
วัสดุสำหรับปรับปรุงคุณภาพเสียงสามารถแบ่งออกได้เป็นวัสดุดูดซับเสียงวัสดุกระจายเสียง และวัสดุฉนวนกันเสียง ตามหน้าที่การใช้งาน นอกจากแผ่นดูดซับเสียงทั่วไปแล้ว วัสดุดูดซับเสียงอีกประเภทหนึ่งคือกับดักความถี่ต่ำ ซึ่งมักใช้เพื่อดูดซับความถี่ต่ำโดยเฉพาะ อย่างไรก็ตาม ในที่นี้ผมขอพูดถึงความแตกต่างระหว่างวัสดุดูดซับเสียงและวัสดุฉนวนกันเสียงก่อน นี่คือจุดที่หลายคนเข้าใจผิด เพื่อให้เข้าใจความแตกต่างระหว่างทั้งสองอย่าง ก่อนอื่นต้องเข้าใจก่อนว่าเสียงยังคงแพร่กระจายต่อไปได้อย่างไรหลังจากที่มันมาถึงผนังบ้านของเรา
เสียงตกกระทบ – เสียงสะท้อน = ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับเสียง
เสียงที่ตกกระทบ – เสียงที่ส่งผ่าน = การสูญเสียการส่งสัญญาณ
เสียงบางส่วนจะถูกดูดซับผ่านผนังและเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน
จากความสัมพันธ์ข้างต้น ไม่ใช่เรื่องยากที่จะพบว่าฉนวนกันเสียงจำเป็นต้องทำให้มั่นใจว่าเสียงที่ส่งออกมาน้อยที่สุดเท่านั้น แต่ไม่ได้หมายความว่าจะต้องดูดซับเสียงได้ดีเสมอไป นี่คือตัวอย่างที่รุนแรง หากผนังห้องเป็นผนังสองชั้นที่เรียบมาก ประสิทธิภาพของฉนวนกันเสียงจะดีมากเนื่องจากการออกแบบสองชั้น อย่างไรก็ตาม เนื่องจากผนังมีความเรียบมาก เสียงสะท้อน โดยเฉพาะความถี่สูง จึงแรงมาก และประสิทธิภาพการดูดซับเสียงก็แย่มากเช่นกัน
ในความเป็นจริงมีการออกแบบที่คล้ายกันมาก เช่น กระจกกันเสียงสองชั้นซึ่งมีประสิทธิภาพในการกันเสียงที่ดี แต่พื้นผิวกระจกที่เรียบจะทำให้เสียงสะท้อนมีความรุนแรงมาก กระจกกันเสียงสองชั้นดังกล่าวแทบไม่มีผลในการดูดซับเสียงเลย
ในเวลาเดียวกัน วัสดุดูดซับเสียงทั่วไปมักมีคุณสมบัติในการกันเสียงได้ปานกลาง และมักจะไม่ดีเท่าผนังที่มีความหนาเท่ากัน
วัสดุดูดซับเสียง
วัสดุดูดซับเสียงแบบดั้งเดิมเป็นวัสดุที่มีรูพรุนหรือเรียกในทางวิทยาศาสตร์ว่าวัสดุดูดซับเสียงที่ต้านทานเสียงได้ แก่นแท้ของคลื่นเสียงคือการสั่นสะเทือนชนิดหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบลำโพงก็คือการสั่นสะเทือนของอากาศ เมื่อการสั่นสะเทือนของอากาศถูกส่งไปยังวัสดุดูดซับเสียงนี้ การสั่นสะเทือนจะค่อยๆ บรรเทาลงโดยโครงสร้างที่มีรูพรุนละเอียดและแปลงเป็นพลังงานความร้อน
ยิ่งวัสดุดูดซับเสียงหนาขึ้นเท่าไร ช่องว่างเล็กๆ ในทิศทางการแพร่กระจายของเสียงก็จะมากขึ้นเท่านั้น และประสิทธิภาพในการดูดซับเสียงที่ตกกระทบแบบสุ่มหรือในมุมเล็กๆ ก็ยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
ในทางกลับกัน วัสดุดูดซับเสียงที่ต้านทานเสียงจะมีความถี่ตัดต่ำสำหรับการดูดซับที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งโดยปกติจะเกี่ยวข้องกับความหนาของวัสดุดูดซับเสียง ซึ่งต้องใช้ประมาณ 1/4 ของความยาวคลื่น ดังนั้น จึงแทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะใช้วัสดุดูดซับเสียงที่ต้านทานเสียงเพื่อดูดซับความถี่ต่ำ และต้องใช้วัสดุประมวลผลประเภทอื่นสำหรับความถี่ต่ำ
ในขณะเดียวกันค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับเสียงของวัสดุดูดซับเสียงก็เกี่ยวข้องกับมุมตกกระทบของเสียงด้วย ตัวอย่างเช่น แผ่นใยไม้อัดความหนาแน่นสูงสามารถสะท้อนเสียงได้ในมุมกว้าง
วัสดุแพร่กระจาย
ก่อนอื่นเราต้องเข้าใจก่อนว่าการแพร่กระจายเสียงคืออะไร หรือวัสดุแพร่กระจายมีบทบาทอย่างไร
เมื่อเสียงตกกระทบผนัง เสียงบางส่วนจะออกไปตามทิศทางเรขาคณิตและแพร่กระจายต่อไป แต่โดยปกติแล้วกระบวนการนี้จะไม่ใช่การ "สะท้อนแบบกระจายแสง" อย่างแท้จริง หากเป็นการสะท้อนแบบกระจายแสงในอุดมคติ เสียงควรออกไปในทิศทางเรขาคณิตพอดีหลังจากผ่านพื้นผิว และพลังงานในทิศทางที่ออกไปควรสอดคล้องกับทิศทางตกกระทบ กระบวนการทั้งหมดจะไม่สูญเสียพลังงาน ซึ่งอาจเข้าใจได้ว่าไม่มีการแพร่กระจายเลย หรือเข้าใจกันทั่วไปว่าเป็นการสะท้อนแบบกระจายแสงในทัศนศาสตร์
ในการกระจายแบบอุดมคติ จะไม่มีทิศทางการแผ่รังสีหลัก เสียงจะแผ่กระจายอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทางในอวกาศหลังจากตกกระทบบนพื้นผิว โดยทั่วไปจะเข้าใจได้ว่าเป็นการสะท้อนแบบกระจายในระบบออปติก
แน่นอนว่าทั้งหมดนี้เกี่ยวข้องกับปัจจัยต่างๆ เช่น ความยาวคลื่นของเสียงด้วย สภาพแวดล้อมในการฟังจริงไม่เพียงแต่ต้องการการกระจายเสียงในระดับหนึ่งเท่านั้น แต่ยังต้องพยายามหลีกเลี่ยงการสะท้อนที่รุนแรง เช่น กระจกทั้งบานจากพื้นจรดเพดานด้วย แต่สิ่งนี้หมายความว่าเสียงที่สะท้อนจะซับซ้อนกว่าและปริมาณการคำนวณจะมากขึ้น
บางครั้งเราต้องการเสียงสะท้อนในปริมาณหนึ่ง แต่ถ้าเราไม่ต้องการเสียงสะท้อนที่แรงเป็นพิเศษ เราสามารถวางวัสดุกระจายเสียงในตำแหน่งที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น บางครั้ง หากห้องเต็มไปด้วยวัสดุดูดซับเสียง วัสดุกระจายเสียงจะดูดซับเสียงมากเกินไป วัสดุกระจายเสียงสามารถลดเสียงสะท้อนในช่วงแรกได้ ในขณะเดียวกันก็รับประกันเสียงสะท้อนในช่วงหลังได้ ดังนั้นห้องขนาดเล็กจึงสามารถมีเอฟเฟกต์เสียงสะท้อนได้เช่นกัน สำหรับระบบลำโพงสเตอริโอ ขอแนะนำให้มีวัสดุกระจายเสียงในปริมาณหนึ่งในห้อง ในขณะที่สำหรับระบบโฮมเธียเตอร์ สามารถลดวัสดุกระจายเสียงได้อย่างเหมาะสม หรือบางครั้งอาจใช้การออกแบบดูดซับเสียงเต็มรูปแบบก็ได้
ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว ความถี่ที่มีประสิทธิภาพต่ำสุดของวัสดุกระจายหรือความถี่การแพร่กระจายต่ำสุดนั้นสัมพันธ์กับขนาดส่วนที่ยื่นออกมาของตัวกระจาย ยิ่งส่วนที่ยื่นออกมาของตัวกระจายมากเท่าไร ความถี่ที่สามารถกระจายได้อย่างมีประสิทธิภาพก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น
นอกจากนี้ ยังมีบางกรณีที่ตัวกระจายเสียงประเภทนี้ถูกสร้างให้มีลักษณะเป็นเสาโรมันพร้อมทั้งมีดีไซน์ที่สวยงาม และในความเป็นจริง เนื่องจากห้องของนักเล่นเครื่องเสียงจำนวนมากในปัจจุบันไม่ใหญ่นัก ตัวกระจายเสียงประเภทนี้จึงอาจไม่จำเป็น ความถี่ที่มีประสิทธิภาพของแผ่นกระจายเสียงแบบรีมิกซ์กำลังสองทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 700~1000 เฮิรตซ์ บางครั้งควรเลือกความถี่ตามกรณีเป็นรายบุคคลด้วย
ในขณะเดียวกัน ระบบลำโพง HiFi ทั่วไป โฮมเธียเตอร์ และสภาพแวดล้อมการฟังในบ้านขนาดเล็กอื่นๆ ของเราไม่จำเป็นต้องใช้ตัวกระจายเสียงที่มีส่วนยื่นออกมามากเกินไป เนื่องจากการกระจายเสียงมักอธิบายได้ในแง่ของอะคูสติกเชิงเรขาคณิต เมื่อความถี่ต่ำกว่าความถี่ที่มากเกินไปของห้อง ก็จะจัดอยู่ในประเภทอะคูสติกคลื่น หรือวัสดุกระจายเสียงที่เหมาะสำหรับห้องขนาดเล็กโดยทั่วไปไม่จำเป็นต้องหนาเท่ากับวัสดุสำหรับโรงโอเปร่าและห้องแสดงคอนเสิร์ต
เบสแทร็พ
ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น วัสดุดูดซับเสียงที่มีคุณสมบัติต้านทานเสียงแทบไม่สามารถดูดซับความถี่ต่ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ สำหรับการดูดซับความถี่ต่ำ มักต้องใช้วัสดุที่อาศัยหลักการอื่น
เรโซเนเตอร์ Helmholtz เป็นโครงสร้างอะคูสติกที่พบเห็นได้ทั่วไป มักใช้ในงานลดเสียงท่อไอเสียของรถยนต์และมอเตอร์ไซค์ หลักการคือ เปิดช่องเปิดเล็กๆ ในโพรง V แล้วต่อท่อสั้นเพื่อสร้างอุปกรณ์ที่ง่ายที่สุด เรียกว่า เรโซเนเตอร์ Helmholtz หากคอลัมน์อากาศ S ในท่อสั้นถูกรบกวนและเคลื่อนเข้าไปในโพรง ก๊าซในโพรงจะถูกบีบอัดและแรงดันจะเพิ่มขึ้น การเคลื่อนที่เข้าด้านในของคอลัมน์อากาศ S จะถูกบล็อกและเคลื่อนออกไปด้านนอกแทน หลังจากผ่านตำแหน่งสมดุลแล้ว จะยังคงเคลื่อนออกไปด้านนอกเนื่องจากแรงเฉื่อย ปัจจุบัน แรงดันในโพรงลดลง ทำให้คอลัมน์อากาศ S หยุดเคลื่อนออกไปด้านนอก จากนั้นจึงเคลื่อนเข้าไปด้านใน ทำซ้ำวงจรดังกล่าว
วัสดุดูดซับเสียงแบบเรโซแนนซ์เชิงกลชนิดเมมเบรนเป็น วัสดุดูดซับเสียงอีกประเภทหนึ่ง สำหรับความถี่ต่ำ ซึ่งมักนำไปใช้ในการออกแบบทางสถาปัตยกรรม เช่น การออกแบบผนังหลายชั้น
เนื่องมาจากปัจจัยต่างๆ เช่น คลื่นนิ่งในห้อง จึงมักเกิดค่าเกนเพิ่มเติมในย่านความถี่บางย่าน ส่งผลให้เกิดเสียงสะท้อน "ดังกึกก้อง" ในความถี่ต่ำ กับดักความถี่ต่ำสามารถกำจัดสัญญาณรบกวนสูงสุดที่เกิดจากโหมดห้องเหล่านี้ได้ในระดับหนึ่ง แน่นอนว่าสามารถใช้วิธีการต่างๆ เช่น ซับวูฟเฟอร์หลายตัวหรือการประมวลผลสัญญาณดิจิทัล DSP ได้เช่นกัน
วัสดุกันเสียง
ตามที่อธิบายไว้โดยละเอียดก่อนหน้านี้ ประสิทธิภาพการป้องกันเสียงและประสิทธิภาพการดูดซับเสียงของวัสดุนั้นแตกต่างกัน วัสดุดูดซับเสียงมักจะใช้ประโยชน์จากโครงสร้างรูพรุนขนาดเล็กภายในวัสดุ อย่างไรก็ตาม โครงสร้างรูพรุนขนาดเล็กนี้มักส่งผลให้เกิดการส่งผ่านคลื่นเสียงด้วย เพื่อป้องกันไม่ให้มีการส่งผ่านและการแพร่กระจายของเสียงจากวัสดุเพิ่มเติม จำเป็นต้องลดโครงสร้างโพรงให้มากที่สุดและเพิ่มความหนาแน่นของวัสดุ
โดยทั่วไปแล้ว ประสิทธิภาพการกันเสียงของวัสดุกันเสียงจะสัมพันธ์กับความหนาแน่นของวัสดุ การซื้อวัสดุกันเสียงที่มีความหนาแน่นสูงสามารถปรับปรุงคุณสมบัติการกันเสียงของห้องได้ อย่างไรก็ตาม วัสดุกันเสียงชั้นเดียวบางครั้งก็ยังมีข้อจำกัด ในกรณีนี้ สามารถใช้การเคลือบฉนวนกันเสียงแบบสองชั้นได้ และเพิ่มวัสดุลดเสียงเพิ่มเติมให้กับวัสดุกันเสียงสองชั้น อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าควรหลีกเลี่ยงการใช้วัสดุกันเสียงสองชั้นเพื่อให้มีความหนาเท่ากันมากที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดความถี่ซ้ำเดิม หากในระหว่างการก่อสร้างและตกแต่งจริง ควรกันเสียงทั้งบ้านก่อน จากนั้นจึงทำการเคลือบดูดซับเสียงและกระจายเสียง
การบำบัดเสียงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับระบบลำโพง อย่างไรก็ตามการบำบัดเสียงไม่ใช่การใช้แบบสุ่ม การทำความเข้าใจความรู้พื้นฐานที่เกี่ยวข้องถือเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นที่สำคัญสำหรับการบำบัดเสียงที่ถูกต้อง การออกแบบการบำบัดเสียงยังเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับห้อง ระบบลำโพง ฯลฯ ไม่มีวิธีแก้ปัญหาหรือคำตอบที่แน่นอน และในที่สุดสถานการณ์จริงก็ควรได้รับชัยชนะ
หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับโฟมเมลามีน SINOYQX โปรดติดต่อเราได้ที่[email protected]หรือโทรหาเราที่: +86-28-8411-1861
รูปภาพและข้อความบางส่วนนำมาจากอินเทอร์เน็ต และลิขสิทธิ์เป็นของผู้เขียนต้นฉบับ หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์ กรุณาติดต่อเราเพื่อลบทิ้ง