Crossover network คือสิ่งที่มาช่วยแก้ปัญหา ในระบบเสียงที่ไม่มีลำโพงตัวหนึ่งตัวใด ที่สามารถขับสัญญาณความถี่เสียงที่หูเราสามารถได้ยินได้ครบตลอดทั้งย่านเสียงอย่างสมบูรณ์ ตั้งแต่ความถี่เสียงต่ำสุดจนถึงความถี่สูงสุด ซึ่งอยู่ในย่านความถี่ 20-20,000 Hz.
Crossover network ทําหน้าที่อะไร?
โดยลำโพงที่มีใช้อยู่แต่ละตัวจะสามารถขับความถี่เสียงได้เฉพาะย่านหนึ่งย่านใดเท่านั้น เช่น ย่านความถี่สูง ย่านความถี่กลาง และย่านความถี่ต่ำเป็นต้น
ในการออกแบบหรือการสร้างดอกลำโพงในปัจจุบัน แม้ว่าในปัจจุบัน เทคโนโลยีจะก้าวหน้าไปมากแล้วก็ตาม แต่อย่างไรก็ยังไม่สามารถที่จะออกแบบและสร้างลำโพงที่สามารถตอบสนองความถี่ ได้ครบในย่านความถี่เสียงตั้งแต่ 20-20,000 Hz ได้
การใช้ลำโพงเพียงดอกเดียว หรือตัวเดียว จะทำให้เสียงที่เราได้ยินไม่มีความสมบรูณ์ อาจมีแต่เสียงกลางโดยขาดเสียงสูงและเสียงต่ำ จึงเป็นเสียงที่ขาดความสมบูรณ์ สำหรับในระบบเสียงที่มีคุณภาพ จำเป็นต้องใช้ลำโพงหลายดอก เพื่อให้ได้เสียงที่สมบูรณ์ ตลอดย่านความถี่ 20-20,000 Hz
แบ่งย่านความถี่
ดังนั้นในตู้ลำโพงแต่ละตู้ จึงต้องมีดอกลำโพงที่สามารถตอบสนองความถี่ในย่านที่แตกต่างกัน และจำเป็นอย่างยิ่งไม่น้อยกว่ากัน ที่จะต้องมีเครื่องมือหรืออุปกรณ์ ที่ทำหน้าที่แยก หรือแบ่งย่านความถี่เสียงทั้งหมดออกเป็นย่านความถี่แบบกว้าง ๆ
ไม่ว่าจะเป็นแบบ 2 หรือ 3 ช่วง (แบบ 2 ทาง หรือ 3 ทาง) เพื่อที่จะขับออกทางลำโพงได้อย่างเหมาะสม เช่น ย่านความถี่ต่ำให้ขับออกที่ลำโพงเสียงต่ำ ย่านความถี่สูงให้ขับออกที่ลำโพงความถี่สูง เป็นต้น
อุปกรณ์ดังกล่าวนี้ถูกเรียกว่า “ครอสโอเวอร์ เน็ตเวิร์ค” (Crossover Network) ซึ่งเป็นลักษณะของวงจรกรองความถี่ (Filter circuits) ซึ่ง ครอสโอเวอร์เน็ตเวิร์ค มีอยู่ 2 ชนิดใหญ่ๆ คือ
- แบบพาสซีพ ครอสโอเวอร์เน็ตเวิร์ค (Passive Crossover Network)
- แบบแอ็คทีฟครอสโอเวอร์เน็ตเวิร์ค (Active Crossover Network)
พาสซีพ ครอสโอเวอร์เน็ตเวิร์ค (Passive Crossover Network)
พาสซีพ ครอสโอเวอร์ เน็ตเวิร์ค เป็นอุปกรณ์แยกความถี่ของสัญญาณอย่างง่ายๆ มีราคาไม่แพง เพราะเป็นวงจรง่ายๆ และนิยมติดตั้งอยู่ภายในตู้ลำโพง และไม่สามารถเปลี่ยนแปลงจุดตัดความถี่ หรือจุดแบ่งแยกความถี่ได้ ซึ่งจะถูกออกแบบมาแบบคงที่ และไม่สามารถกำหนดขนาดของสัญญาณในแต่ละย่านความถี่ได้
พาสซีพ ครอสโอเวอร์เน็ตเวิร์ค (Passive Crossover Network) เป็นครอสโอเวอร์เน็ตเวิร์ค ที่อาศัยคุณสมบัติเฉพาะตัวของอุปกรณ์อีเล็กทรอนิกส์ ประกอบด้วยตัวต้านทาน, ขดลวดเหนี่ยวนำ และคาปาซิเตอร์เพียงไม่กี่ตัว ในการกรองสัญญาณหรือยอมให้สัญญาณในย่านความถี่ต่าง ๆ ผ่านตัวปกรณ์อีเล็กทรอนิกส์ดังกล่าว
- คอยล์ หรือขดลวด ใช้อักษรย่อ L จะมีคุณสมบัติ คือ จะตอบสนองต่อย่านความถี่ต่ำ (เสียงทุ้ม) โดยจะยอมให้ความถี่ต่ำผ่านตัวมันไปได้ง่าย ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับค่าของคอยล์ด้วยว่ามากน้อยเพียงใด คอยล์ยิ่งมีค่ามาก ยิ่งยอมให้ความถี่ต่ำมาก ๆ ผ่านได้ แต่จะไม่ยอมให้ความถี่สูง (เสียงแหลม) ผ่านได้เลย
- ตัวเก็บประจุ, คาปาซิเตอร์ หรือ คอนเดนเซอร์ ใช้อักษรย่อ C จะตอบสนองต่อย่านความถี่สูง โดยจะยอมให้ความถี่สูง (เสียงแหลม) ผ่านได้ง่าย แต่จะไม่ยอมให้ความถี่ต่ำ (เสียงทุ้ม) ผ่านไปได้
เมื่อนำเอาคุณสมบัติของอุปกรณ์ดังกล่าว มาต่อเป็นวงจรร่วมกับลำโพง เพื่อจัดย่านความถี่ให้แก่ลำโพง เราเรียกวงจรนี้ว่า วงจรครอสโอเวอร์เน็ตเวิร์ค แบบพาสซีพ (Passive) ซึ่งคำว่า ครอสโอเวอร์ ก็คือจุดตัดแบ่งระหว่างย่านความถี่เสียงนั่นเอง
การออกแบบวงจรและการกำหนดค่าของตัวอุปกรณ์ R, C, L จะทำให้สามารถกำหนดช่วงความถีที่จะแบ่งได้ โดยอาจแบ่งความถี่เสียงให้เป็นแบบ 2 ย่าน หรือ 3 ย่านก็ได้ แต่มีข้อจำกัด คือ ขณะใช้งานไม่สามารถที่จะปรับเปลี่ยนจุดตัดย่านความถี่ต่างๆ ได้ จึงไม่สะดวกต่อการปรับแต่งและควบคุมระบบเสียง เพื่อให้เหมาะสมกับเงื่อนไข และสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปได้
พาสซีพครอสโอเวอร์เน็ทเวิร์ค แบบสองทาง (Passive Crossover Network 2 way)
จากภาพ พาสซีพครอสโอเวอร์เน็ทเวิร์ค แบบสองทาง (Passive Crossover Network 2 way) สามารถอธิบายได้ว่า เมื่อสัญญาณเสียงถูกป้อนเข้ามาในวงจร แล้วส่งผ่านไปยังลำโพงเสียงแหลมตัวบน สัญญาณเสียงจะถูกกั้นด้วยคาปาซิเตอร์ที่ยอมให้ผ่านได้เฉพาะเสียงแหลม (กราฟสีฟ้า) ผ่านไปยังลำโพงเสียงแหลมหรือทวีตเตอร์ได้เท่านั้น ทำให้มีเพียงเสียงแหลมดังออกมาจากลำโพงดังกล่าว
ในขณะเดียวสัญญาณเสียงยังถูกส่งไปยังลำโพงเสียงทุ้ม โดยมีคอยล์กั้นไว้ไม่ให้เสียงแหลมผ่านไปได้ แต่จะยอมปล่อยให้เฉพาะย่านเสียงทุ้ม (กราฟสีส้ม) ผ่านไปได้ จึงมีเฉพาะเสียงทุ้มออกมาจากลำโพงเสียงทุ้ม
ซึ่งจุดแบ่งย่านความถี่หรือจุดตัดของย่านความถี่ ดังกล่าวนี่เอง ที่เราเรียกว่า ครอสโอเวอร์ Crossover และวงจรนี้เป็นวงจรครอสโอเวอร์แบบ 2 ทาง คือ แยกความถี่ออกเป็นสองกลุ่มย่านความถี่ จึงมีจุดตัด หรือครอสโอเวอร์เพียงจุดเดียว นั่นเอง
พาสซีพ ครอสโอเวอร์เน็ทเวิร์ค แบบสามทาง (Passive Crossover Network 3 way)
และเช่นเดียวกัน พาสซีพครอสโอเวอร์เน็ทเวิร์ค แบบสามทาง (Passive Crossover Network 3 way) มีวงจร แบนด์พาส (Band Pass) ที่กำหนดให้ผ่านได้เฉพาะย่านความถี่เสียงกลางเท่านั้น ที่สามารถผ่านไปยังลำโพงเสียงกลาง หรือมิดเรนจ์ (กราฟสีชมพู)
จึงทำให้มีแค่ความถี่ย่านเสียงกลางป้อนให้ลำโพงดังกล่าว วงจรนี้เป็นวงจรครอสโอเวอร์เน็ตเวิร์ แบบสามทาง จะมีจุดตัดหรือครอสโอเวอร์อยู่ 2 จุด ดังภาพ
แอคทีฟ ครอสโอเวอร์ เน็ตเวิร์ค (Active Crossover Network)
ในระบบเสียง PA ที่สมบูรณ์แบบ เราจะเห็นอุปกรณ์ ครอสโอเวอร์ เน็ตเวิร์ค ที่ประกอบอยู่ในแร็ค ซึ่งสามารถแบ่งความถี่ ออกเป็นย่านต่างๆ ได้เช่นเดียวกับ พาสซีพครอสโอเวอร์ ที่กล่าวมาแล้ว
แต่สามารถปรับเปลี่ยนจุดตัดความถี่หรือจุดแบ่งความถี่ กำหนดขนาดสัญญาณทั้งขาเข้าและขาออก ในแต่ละย่านความถี่ได้อย่างอิสระตามที่ต้องการ เราเรียกอุปกรณ์นี้ว่า แอคทีฟ ครอสโอเวอร์ เน็ตเวิร์ค (Active Crossover Network) ซึ่งมีทั้งแบบอนาล็อก และแบบดิจิตอล
แอคทีฟ ครอสโอเวอร์ เน็ตเวิร์ค (Active Crossover Network) ประกอบด้วยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนกว่าพาสชีพครอสโอเวอร์ โดยมีวงจรกรองความถี่แบบแอคตีป (Active filter) เป็นส่วนที่สำคัญ โดยเราสามารถปรับค่าการตัดย่านความถี่ได้อย่างอิสระ
ซึ่งสัญญาณความถี่เอาท์พุตที่แยกได้ แต่ละย่านความถี่จะถูกนำไปขยายให้มีกำลังมากพอที่จะขับดอกลำโพงที่เหมาะสมแต่ละดอกได้ซึ่งจะทำให้ลำโพงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด
อย่างไรก็ดี กรณีของแอกตีฟ ครอสโอเวอร์ เน็ตเวิร์คที่เป็นระบบดิจิตอล จะสามารถควบคุมการทํางานด้วยคอมพิวเตอร์ และซอฟแวร์ จึงทำให้การปรับแต่งค่าการตัดย่านความถี่ต่างๆ ทำได้โดยง่ายสะดวก อิสระสมบูรณ์และแม่นยำที่สุด
เราอาจเรียกอุปกรณ์นี้ว่า ดิจิตอล ครอสโอเวอร์ เน็ตเวิร์ค หรือ ดิจิตอล ครอสโอเวอร์ เน็ตเวิร์ค โปรเซสเซอร์ หรือ ดิจิตอล สปีกเกอร์ โปรเซสเซอร์ หรือ ดิจิตอล สปีกเกอร์ เมเนจเมนต์ ซึ่งหลักการทำงานที่สำคัญก็คือ กระบวนการวิเคราะห์สัญญาณทางดิจิตอล หรือ Digital Signal Processing : (DSP) นั่นเอง
Digital Signal Processing : DSP
ปัจจุบันเทคโนโลยีทางด้าน DSP ได้รับความนิยมอย่างมาก ในการทำงานด้านระบบเสียง เพราะมีส่วนช่วยในงานติดตั้งและงานควบคุมระบบให้มีความรวดเร็ว สะดวก นอกจากนี้ยังมีประสิทธิภาพสูงรวมถึงช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายต่างๆ ในการติดตั้งได้เป็นอย่างดี
เพราะส่วนใหญ่แล้วอุปกรณ์พวกนี้จะเป็น All In One ที่ได้รวบรวมเครื่องมือต่างๆ ไว้ในอุปกรณ์นี้เพียงเครื่องเดียว เช่น Crossover, EQ,Compressor, Limiter. Noise Gate, Delay Time นอกจากนี้ยังสามารถควบคุมการทำงานได้ด้วย Software โดยเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ทำให้สะดวกและง่ายต่อการทำงานมากยิ่งขึ้น