พิเศษ

รู้ลึกครอสส์โอเวอร์


ครอสส์โอเวอร์ หรืออุปกรณ์ตัดความถี่เสียง มีกำเนิดมาพร้อมๆ กับลำโพง สังเกตได้จากลำโพงรุ่นแรกๆ ที่มีอุปกรณ์เล็กๆ ติดมาด้วยใกล้ๆ กับแม่เหล็ก เป็นตัวกรองความถี่เสียงที่ไม่ต้องการออกไป นั่นก็คือ ครอสส์โอเวอร์ในช่วงแรกๆ ปัจจุบันก็ยังมีให้เห็นอยู่ในลำโพงประเภทโคแอกเซียล ซึ่งการวางอุปกรณ์เพื่อตัดความถี่มีความแม่นยำมากขึ้น

 

ประเภท

ครอสส์โอเวอร์แบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ อีเลคทรอนิคส์ ครอสส์โอเวอร์ หรือแอคทีฟ ครอสส์โอเวอร์ และพาสสีฟ ครอสส์โอเวอร์ มีความแตกต่างกันตรงที่ การนำกระแสไฟเข้าไปเลี้ยงในวงจร และมีการปรับแต่งเป็นช่วงที่ละเอียดมากขึ้น

อีเลคทรอนิคส์ ครอสส์โอเวอร์ หรือแอคทีฟ ครอสส์โอเวอร์ (ELECTRONIC/ACTIVE CROSSOVER) เป็นอุปกรณ์ตัดความถี่เสียงที่ใช้ไฟเข้าไปเลี้ยงในวงจร โดยทีมวิศวกรจะออกแบบอุปกรณ์ตัวนี้ขึ้นมา เพื่อตัดความถี่เสียงจากสัญญาณโลว์อินพุทหรือจากฟรอนท์เอนด์ที่มีพรีเอาท์ ก่อนเข้าเพาเวอร์แอมพ์ และในหลายๆ ระบบจะมีอุปกรณ์ปรับแต่งเสียงอย่างพรีแอมพ์ และอีควอไลเซอร์มาร่วมแจมด้วย ซึ่งไม่มีข้อจำกัดว่าจะวางอุปกรณ์ชิ้นไหนก่อนหลัง

ระบบการติดตั้งโดยทั่วไป มักจะนำ อีเลคทรอนิคส์ ครอสส์โอเวอร์ วางในตำแหน่งสุดท้ายก่อนเข้าเพาเวอร์แอมพ์ และถึงแม้จะเป็นอุปกรณ์ปรับแต่งเสียง แต่ตำแหน่งการติดตั้งมักจะไปอยู่ร่วมกับเพาเวอร์แอมพ์ เพราะเมื่อปรับแต่งเสียงเป็นที่เรียบร้อย ก็จะไม่มีใครไปยุ่งกับมันอีก จนกว่าจะเซทระบบใหม่

ลักษณะเด่นของ อีเลคทรอนิคส์ ครอสส์โอเวอร์ สามารถปรับเลือกความถี่ได้เป็นช่วงอย่างต่อเนื่อง ยกตัวอย่าง 50-500 HZ ทำให้คุณสามารถปรับทูนเสียงได้ละเอียดมากขึ้นกล่าวง่ายๆ คือ เลือกจุดตัดให้เหมาะสมกับชุดลำโพง หรือให้เหมาะสมกับตำแหน่งการติดตั้งและสภาพอคูสติคในรถ เป็นศาสตร์ที่ละเอียดอ่อน และต้องใช้ผู้ชำนาญกับอุปกรณ์ตรวจวัดความถี่อย่างเครื่อง RTA

นอกจาก อีเลคทรอนิคส์ ครอสส์โอเวอร์ จะเป็นอุปกรณ์แบบเอกเทศแล้ว ผู้ผลิตเพาเวอร์แอมพ์หลายๆ ค่าย ยังได้นำวงจรของมันเข้าไปติดตั้งร่วมเป็นส่วนหนึ่ง นอกเหนือจากภาคขยาย ทำให้มีฟังค์ชันในการปรับแต่งมากขึ้น สังเกตได้จากเพาเวอร์แอมพ์ในปัจจุบัน จะมีชุดอีเลคทรอนิคส์ ครอสส์โอเวอร์มาให้ด้วย สามารถปรับแต่งเสียงได้อย่างต่อเนื่อง และก็ไม่ละเอียดมากเท่ากับอุปกรณ์ที่แยกออกมาอิสระ

การเลือกอีเลคทรอนิคส์ ครอสส์โอเวอร์ สิ่งแรกต้องพิจารณา คือ เป็นประเภท 2 หรือ 3 ทางถ้าเป็น 3 ทาง ต้องตัดความถี่แบนด์พาสส์ได้ด้วย ไม่ใช่ตัดเฉพาะสัญญาณลำโพงชุดหน้า/หลัง/ซับ แล้วบอกว่าเป็น 3 ทาง ก็เท่ากับเป็น 2 ทาง แต่มีฟังค์ชันตัดกลาง/แหลม 2 ชุดเท่านั้น อีกประการหนึ่งคือ ต้องดูที่ช่วงความถี่ สามารถเลือกได้ครอบคลุมเป็นช่วงกว้างจะช่วยให้การทำงานมีประสิทธิภาพมากขึ้น

พาสสีฟ ครอสส์โอเวอร์ (PASSIVE CROSSOVER) เป็นอุปกรณ์ปรับแต่งเสียงในแบบแมนวล ไม่ต้องใช้ไฟเลี้ยงในวงจร และรองรับแรงดันสัญญาณสูงๆ ได้ จะพบได้ชัดเจนที่สุดกับชุดลำโพงแยกชิ้น ที่มีกล่องพลาสติคแถมมาให้ด้วย นั่นก็คือ เจ้าพาสสีฟครอสส์โอเวอร์ นั่นเอง

ลักษณะเด่นของ พาสสีฟ ครอสส์โอเวอร์ นอกจากไม่ต้องต่อกับระบบไฟให้ยุ่งยากแล้วยังไม่ต้องใช้สายพรี RCA สามารถต่อสายลำโพงได้โดยตรง ใช้ได้กับระบบไฮเพาเวอร์และยังเลือกปรับความถี่ได้เป็นจุด เลือกสัญญาณเพิ่มเติมได้ สังเกตได้จากตัว พาสสีฟครอสส์โอเวอร์รุ่นใหม่ๆ จะมีวงจรพร้อมสวิทช์เลือกระดับสัญญาณเสียงแหลมได้ ที่สำคัญไม่ต้องห่วงเรื่องตำแหน่งการติดตั้ง เพราะมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา

ในเพาเวอร์แอมพ์หลายๆ รุ่น ยังได้นำชุด พาสสีฟ ครอสส์โอเวอร์ เข้าไปเป็นฟังค์ชันในการปรับแต่งเพิ่มเติม สังเกตได้จากชุดปรับแต่งที่เป็นสวิทช์ เลือกตัดความถี่ได้เป็นจุดยกตัวอย่าง 50/500 HZ และอุปกรณ์ปรับแต่งเสียงประเภทพรีแอมพ์ ก็นำวงจรพาสสีฟครอสส์โอเวอร์ไปเพิ่มเติมเช่นกัน ทำให้ปรับแต่งได้หลากหลายมากขึ้น นอกจากนั้นตัวอุปกรณ์กรองความถี่ที่ติดตั้งร่วมกับชุดลำโพงโคแอกเซียล ก็จัดเป็นพาสสีฟครอสส์โอเวอร์เช่นกัน

 

การตัดความถี่

ก่อนอื่นต้องทำความเข้าใจกับการตัดความถี่ ซึ่งมีอยู่ 3 แบบ คือ โลว์พาสส์ ไฮพาสส์และแบนด์พาสส์ เดิมทีความหมายของการตัดความถี่จะตรงตัว ตัดด้านโลว์พาสส์ คือตัดความถี่ต่ำออก และไฮพาสส์ คือ ตัดความถี่ด้านสูงออก ต่อมาเมื่อชุดครอสส์โอเวอร์เข้ามาอยู่ในเพาเวอร์แอมพ์ จะมีจุดตัดความถี่โลว์พาสส์สำหรับซับวูเฟอร์ จึงกลายเป็นตัดความถี่ด้านต่ำที่ต้องการ ซึ่งตรงกันข้ามกัน ซึ่งต่อมาก็มีการปรับเปลี่ยนไป แต่ยังคงมีให้เห็นบ้างในบางค่าย ต้องสังเกต และลองปรับแต่งจริงดูก็จะทราบครับ

ปัจจุบันการตัดความถี่โลว์พาสส์ หรือความถี่เสียงต่ำ คือการตัดความถี่ เมื่อต้องการความถี่ช่วงล่างจากจุดตัดลงมา เช่น ตัดความถี่โลว์พาสส์ที่ 3,000 HZ เพื่อให้ได้ความถี่ที่ 20-3,000 HZ การตัดความถี่ไฮพาสส์ คือ การตัดความถี่ เมื่อต้องการความถี่ช่วงบนจากจุดตัดขึ้นไป เช่น ตัดความถี่ไฮพาสส์ที่ 500 HZ เพื่อให้ได้ความถี่ที่ 500-20,000 HZ

ส่วนการตัดความถี่แบนด์พาสส์ เป็นการตัดความถี่ 2 ช่วง เพื่อให้ได้ช่วงความถี่ที่ต้องการเช่น ตัดความถี่โลว์พาสส์ที่ 500 HZ และตัดความถี่ไฮพาสส์ที่ 3,000 HZ ก็จะได้ช่วงความถี่แบนด์พาสส์ที่ 500-3,000 HZ

สำหรับครอสส์โอเวอร์ที่มีอยู่ในท้องตลาด ส่วนใหญ่แยกการทำงานออกเป็น 2 รูปแบบ คือแบบตัดความถี่ 2 ช่วง (2-WAY) และตัดความถี่ 3 ช่วง (3-WAY) ซึ่งแต่ละแบบทำงานแตกต่างกันไป ตามระบบที่ต้องการเลือกเล่น

2-WAY เป็นการตัดความถี่แบบ 2 ทาง หรือ 2 ช่วงความถี่ กล่าวง่ายๆ คือ ตัดความถี่ในช่วงระหว่าง 20-20,000 HZ เป็น 2 ส่วน ตรงจุดไหนก็ได้ ยกตัวอย่างตัดที่ 1,000 HZ ก็จะได้ 2 ช่วงความถี่ คือ 20-1,000 HZ และ 1,000-20,000 HZ แต่ที่ใช้งานกันจริงๆโดยทั่วไป จะตัดความถี่สำหรับซับวูเฟอร์ และความถี่สำหรับลำโพงกลาง/แหลม ช่วงความถี่ประมาณ 50-500 HZ โดยช่วงความถี่ส่วนที่มากกว่านั้น ก็จะเป็นหน้าที่ของตัวพาสสีฟครอสส์โอเวอร์ ในชุดลำโพงกลาง/แหลม

3-WAY เป็นการตัดความถี่แบบ 3 ทาง หรือ 3 ช่วงความถี่ คือ ตัดความถี่ในช่วง 20-20,000 HZ ออกเป็น 3 ส่วน ยกตัวอย่างตัดที่ 500 HZ และ 3,000 HZ ก็จะได้ 3 ช่วงความถี่ คือ 20-500 HZ, 500-3,000 HZ และ 3,000-20,000 HZ ตรงจุดนี้ตัดความถี่สำหรับลำโพงแบบยูนิท คือ 1 ช่วงความถี่/ลำโพง 1 ดอก ไม่มีพาสสีฟครอสส์โอเวอร์ มาร่วมทำงานเหมือนแบบแรก

 

อุปกรณ์กรองความถี่

อุปกรณ์อีเลคทรอนิคส์หลักๆ ที่ทำหน้าที่กรองความถี่ มีด้วยกัน 2 ประเภท คือ CAPACITOR และ INDUCTOR ทำงานร่วมกับ RESISTOR

CAPACITOR มีสัญลักษณ์ตัว “C” เป็นตัวกรองสัญญาณความถี่ต่ำ โดยจะปล่อยให้สัญญาณความถี่สูงผ่าน มีหน่วยเป็นไมโครฟารัด (uF) ใช้กับชุดลำโพงวูเฟอร์ มิดเบสส์และทวีเตอร์

INDUCTOR หรือ COIL มีสัญลักษณ์ “L” เป็นตัวกรองสัญญาณความถี่สูงโดยจะปล่อยให้สัญญาณความถี่ต่ำผ่าน มีหน่วยเป็นมิลลิเฮนรี (MH) ใช้กับซับวูเฟอร์ วูเฟอร์และมิดเบสส์

RESISTOR มีลัญลักษณ์ “R” เป็นตัวต้านทาน มีหน่วยเป็นโอห์ม ทำหน้าที่จำกัดความต้านทานของสัญญาณที่จะผ่านให้พอเหมาะ ส่วนหนึ่งเพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายกับลำโพงและยังมีส่วนร่วมในวงจรปรับเลือกระดับสัญญาณ เช่น ครอสส์โอเวอร์ที่เลือกระดับสัญญาณเสียงแหลมได้ ก็จะมีตัวต้านทานนี้ จำกัดระดับสัญญาณให้แตกต่างกันไป

 

ระดับความลาดชัน

การออกแบบวงจรครอสส์โอเวอร์ สามารถเพิ่มขีดความสามารถในการทำงานให้ละเอียดมากขึ้นได้ สิ่งที่บอกถึงประสิทธิภาพการตัดความถี่ก็คือ ระดับความลาดชัน มีหน่วยเป็นดีบี/ออคเทฟ คือ ระดับเสียง/1 ช่วงเสียง (โนท 7 ตัว) เริ่มจากการใช้อุปกรณ์อีเลคทรอนิคส์ 1 ตัว/1 ช่วงสัญญาณ ในแบบขั้นพื้นฐาน ก็จะได้ระดับความลาดชัน 6 ดีบี/ออคเทฟ โดยระดับความลาดชันจะมีค่าสูงขึ้นทุกระดับเสียง 6 ดีบี คือ 12/18/24 ดีบี/ออคเทฟนั่นหมายถึง การออกแบบวงจรใช้อุปกรณ์อีเลคทรอนิคส์ที่ซับซ้อนมากขึ้น โดยเฉพาะการตัดความถี่ย่านต่ำๆ อย่างซับวูเฟอร์ ควรต้องใช้ความลาดชันที่สูงขึ้น ตัวอย่างวงจรครอสส์โอเวอร์ที่ได้รับความนิยม เช่น BURR-BROWN, BUTTERWORTH หรือ LINKWITZ-RILEY

 

ไบ-ไวร์/ไบ-แคพ

เป็นวงจรครอสส์โอเวอร์ ที่ออกแบบมาให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยไบ-ไวร์ (BI-WIRE) เป็นการแยกสัญญาณในแต่ละชุดออกจากกันทั้งขาเข้า และขาออก ทำให้สามารถขับลำโพงแต่ละดอกได้อิสระ จึงต่อเล่นแบบ TRI-AMPS ได้ง่ายขึ้น ส่วนไบ-แคพ (BI-CAP) เป็นการออกแบบวงจรโดยคร่อมตัว CAPACITOR 2 ตัว ซ่อนกัน เพื่อให้รองรับกำลังขับที่ต่างกันได้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งจะมีในชุดลำโพงระดับออดิโอไฟล์

 

การเลือกจุดตัดความถี่

เทคนิคการเลือกจุดตัดความถี่ สิ่งที่ต้องคำนึงถึงเป็นอันดับแรก คือ ลำโพงที่รองรับสัญญาณต้องรู้ว่าแต่ละตัวสามารถรองรับความถี่ได้ในช่วงใด เพื่อจะได้ป้อนความถี่อยู่ในช่วงนั้นซึ่งจะไม่ทำให้ลำโพงเกิดความเสียหาย ยกตัวอย่างเช่น ลำโพงมิดเบสส์ ตอบสนองความถี่ได้ในช่วง 100-4,000 HZ ก็สามารถป้อนความถี่เท่าไหร่ก็ได้ไม่ต่ำกว่า 100 HZ และไม่สูงกว่า 4,000 HZ เช่น 250-3,500 HZ

สิ่งที่ต้องคำนึงถึงต่อมา คือ สภาพอคูสติคในรถ และตำแหน่งติดตั้ง ที่จะสัมพันธ์กันอยู่เสมอสำหรับชุดลำโพงแยกชิ้น ที่มีตัวพาสสีฟ ครอสส์โอเวอร์มาให้แล้ว คงไม่ต้องไปเซทจุดตัดความถี่ใหม่ เนื่องจากยุ่งยาก และอาจไม่แมทช์กับชุดลำโพงนั้น เพราะวิศวกรแต่ละค่ายต่างวางลักษณะของเสียงมาเป็นอย่างดีแล้ว โดยจุดตัดความถี่ในชุดลำโพงกลาง/แหลม จะมีค่าอยู่ในช่วง 2,500-5,000 HZ ที่พบมากที่สุดจะอยู่ในช่วง 3,500-4,000 HZ ซึ่งจะแบ่งเสียงกลาง/แหลมได้ชัดเจน

ยกตัวอย่างการตัดสัญญาณกลาง/แหลมที่ 4,000 HZ ในชุดลำโพงแยกชิ้น 2 ทาง และเลือกติดตั้งตัววูเฟอร์ที่แผงประตู ส่วนตัวทวีเตอร์ติดตั้งบนคอนโซล คุณจะได้ยินเสียงจากความถี่ต่ำกว่า 4,000 HZ ในตำแหน่งใต้คอนโซล และได้ยินเสียงจากความถี่สูงกว่า 4,000 HZ บนคอนโซล นอกจากนั้น คุณจะได้ยินเสียงจากความถี่ในช่วงจุดตัดที่กึ่งกลางระหว่างตำแหน่งลำโพงทั้งสอง อาจจะอยู่ที่ประมาณ 3,000-5,000 HZ เป็นต้น

ดังนั้น จึงสามารถปรับแต่งได้จากจุดตัดความถี่ เมื่อต้องการเสียงดนตรีใด ที่ตำแหน่งไหนเช่น ต้องการเสียงร้องเหนือคอนโซล ก็ตัดความถี่ในช่วงเสียงร้องให้ไปออกที่ลำโพงที่วางบนคอนโซล จะเห็นความได้เปรียบของชุดลำโพงแยกชิ้น 3 ทาง ที่นำตัวมิดเรนจ์ไปวางบนคอนโซล หรือ A-PILLAR คู่กับทวีเตอร์ ทำให้ได้เสียงร้องชิ้นดนตรีกลาง/แหลมเปิดกว้าง ลอยเหนือหน้าปัด อย่างในรถระดับแข่งขันหลายๆ คัน

ส่วนเสียงเบสส์ จุดตัดความถี่คงจะช่วงอะไรไม่ได้มาก เพราะตำแหน่งติดตั้งมักจะไปอยู่ทางด้านหลัง แต่ข้อดีของมันคือ มีมวลขนาดใหญ่ จึงดังพร้อมๆ กันทั้งห้องโดยสาร ทำให้ไม่รู้สึกว่าเสียงเบสส์มาจากด้านหลัง แต่หากตัดความถี่ซับวูเฟอร์สูงเกินไปก็จะได้ความชัดทางด้านหลัง จนต้องใช้การปรับเฟสช่วย ทางที่ดีที่สุด ควรตัดความถี่ซับวูเฟอร์ให้ต่ำและเหมาะสมกับวูเฟอร์คู่หน้า

 

บทสรุป

การตัดความถี่เสียง นับว่าเป็นเรื่องสำคัญไม่แพ้การปรับแต่งเสียงทีเดียว ซึ่งต้องเริ่มกันตั้งแต่วางระบบ ต้องอาศัยความชำนาญ และเครื่องวัดความถี่ คุณสามารถเริ่มต้นได้จากเพาเวอร์แอมพ์ที่มีครอสส์โอเวอร์ไฮ/โลว์พาสส์ในตัว ซึ่งหากปรับแต่งผิดเพี้ยนไปก็กลับมาที่ตำแหน่งเดิมได้ เพื่อหาความแตกต่างในแบบที่ชอบ ผมเชื่อว่าถ้าหากปรับแต่งบ่อยๆ ก็สามารถเลือกจุดตัด กับเสียงดนตรีที่ชอบในแบบของตัวเองได้ ลองดูสิครับ



------------------------------
เรื่องโดย : ชูศักดิ์
ภาพโดย : อินเตอร์เนท
นิตยสาร CAR STEREO ฉบับเดือน สิงหาคม ปี 2549
คอลัมน์ : พิเศษ
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/EUJ6i
เพิ่มเพื่อน