นอยซ์ในไมโครโฟน เสียงรบกวน อันแสนกวนใจ

นอยซ์ในไมโครโฟน

สารบัญ

พื้นฐานเกี่ยวกับเสียงนอยซ์ในไมโครโฟน การวัดค่านอยซ์ทั้งสองแบบ เราสามารถได้ยินสัญญาณเสียงที่ปะปนอยู่ใน Noise ได้หรือไม่

พื้นฐานเกี่ยวกับเสียงรบกวนหรือนอยซ์ในไมโครโฟน 

ไมโครโฟน ทุกตัวจะมี นอยซ์ในไมโครโฟน เป็นพื้นฐานอยู่แล้ว โดยจะมีกระแสอิเล็กตรอนที่เป็นตัวที่ทําให้เกิดเสียงรบกวน และมีโมเลกุลในอากาศรอบ ๆ ไดอะแฟรมของไมโครโฟนก็ทําให้เกิดเสียงรบกวนหรือนอยซ์เช่นกัน วันนี้เราจะมาเจาะลึกเกี่ยวกับเสียงรบกวนหรือนอยซ์ในไมโครโฟนกัน 

เมื่อเราใช้ไมโครโฟน แน่นอนว่าเราต้องการเสียงที่สะอาด ไม่มีปัญหาเรื่องสัญญาณรบกวน สัญญาณเสียงดีไม่มีที่ติ แต่น่าเสียดายที่มันเป็นไปไม่ได้ ถ้าเราอยากได้เสียงดีที่สุดเท่าที่จะทำได้ สิ่งแรกที่ควรจะทําคือเราควรตรวจสอบสเปคไมโครโฟนของเราในเรื่องเสียงรบกวน หรือ นอยซ์ ซึ่งส่วนใหญ่ในสเปคจะมีระบุค่า “equivalent noise level” อยู่

เสียงรบกวนหรือนอยซ์มาจากไหน? 

นอยซ์ในไมโครโฟน เกิดได้จากหลายสาเหตุ บางส่วนเกิดขึ้นมาจากตัวไมโครโฟนเอง โดยเราจะเรียกนอยซ์ที่เกิดจากตัวไมโครโฟนว่า “Self-noise” ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการทํางานของกระแสไฟฟ้าในวงจร (เรียกว่า “shot noise หรือ “poisson noise”) และนอกจากนอยซ์ที่เกิดจากตัวไมโครโฟนเองแล้ว ยังมีเสียงรบกวนหรือ นอยซ์ที่เกิดจากความร้อน (หรือ “Johnson noise) ซึ่งถ้าอุณหภูมิยิ่งสูงขึ้นนอยซ์ก็จะยิ่งมากขึ้นตาม 

นอกจากนี้อากาศรอบ ๆ ไมโครโฟนก็ทําให้เกิดนอยซ์เช่นกัน โดยเกิดจากการที่โมเลกุลในอากาศรอบ ๆ ตัวไมโครโฟนเคลื่อนตัวและแตกกระจายบนไดอะแฟรม จึงทําให้เกิดเสียงรบกวนหรือนอยซ์ขึ้น โดยปกติแล้วเราจะเรียกสัญญาณรบกวนหรือนอยซ์พวกนี้ว่า “White noise” 

ลักษณะของนอยซ์อาจจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับมุมกระจายของเสียง เมื่อเราเร่งให้ดังขึ้น เสียงที่เราได้ยินก็ดี บางครั้งก็เป็นเสียงแตก ๆ บางครั้งเสียงก็ฟังดูทึบ ๆ แต่ในบางครั้งเสียงก็อาจฟังดูบาง ซึ่งทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับชนิดและการออกแบบของไมโครโฟนแต่ละตัวนั่นเองครับ

“equivalent noise level” คืออะไร? 

ไมโครโฟนจะมีนอยซ์ที่สร้างขึ้นมาเอง ถึงแม้ว่าจะไม่มีแหล่งกําเนิดเสียงก็ตาม ซึ่งค่าของนอยซ์ที่ถูกสร้างขึ้นมาด้วย ตัวไมโครโฟนเองนี้ จะแสดงอยู่ในสเปคของไมโครโฟนที่ชื่อว่า equivalent noise level

อ่านบทความเพิ่มเติม

• สายสัญญาณ Sommer
• ไมค์ร้องเพลง ตัวไหนดี ที่ “ใช่” สำหรับคุณ
• สายไมค์ & สายกีต้าร์ ความต่างที่สัมผัสได้

การวัดค่านอยซ์ทั้งสองแบบ

การวัดนอยซ์จากไมโครโฟน เราจะใช้การวัดสองแบบที่ระบุไว้ในมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม (บริภัณฑ์ระบบ เสียง เล่ม 4 ไมโครโฟน, ข้อ 16.2 วิธีการวัด) คือ A-weighted, RMS และ ITU-weighted, Quasi-peak โดยตัว เลขที่ได้จากการใช้ทั้งสองแบบนี้จะต่างกัน และเราจะมาดูกันว่าความแตกต่างนั้นมีหมายว่าอย่างไรบ้าง

A-weighted

เราจะใช้เส้นโค้งค่าถ่วงน้ําหนักที่ต่างกันสองแบบ นั่นคือ A-weighting และ ITU-weighting เส้นโค้งทั้งสองเส้น เหมือนกันตรงที่จะถูกนํามาใช้เพื่อแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองของหูในช่วงความถี่ตำ่ เส้นโค้งค่าถ่วงน้ําหนัก จะช่วยลดสัญญาณที่มีความถี่ต่ํา อย่างไรก็ตามในความถี่ที่มากกว่า 1kHz สัญญาณจะถูกกระตุ้นให้เพิ่มขึ้น โดยเฉพาะใน ITU-curve

RMS หรือ Peak 

เมื่อทําการวัดระดับสัญญาณ เรามักจะใช้ RMS (ย่อมาจาก Root Mean Square) ซึ่งค่านี้จะแสดงค่าเฉลี่ยของ พลังงานที่บรรจุอยู่ภายในสัญญาณ ส่วนค่า Peak คือ ยอดสูงสุดของรูปคลื่น (ทั้งด้านบวกและด้านลบ) ซึ่งเป็นจุดที่ อยู่ห่างจาก 0-line มากที่สุด 

จากรูปด้านบนคือรูปคลื่นของสัญญาณ ที่ระบุให้เห็นชัดเจนถึงค่า RMS และ ค่า Peak ค่า Peak จะอยู่ระดับสูงกว่าค่า RMS เสมอ (เว้นแต่สัญญาณจะเป็นรูปPuresquare-wave) 

“quasi-peak” หมายความว่า ความกว้างของแถบคลื่นความถี่ ถูกจํากัดในช่วงเสียงมาตรฐาน คือจาก 20 Hz ถึง 20 kHz 

โดยทั่วไประดับ quasi-peak ของกระบวนการ ITU จะอยู่ที่ 11-13dB ซึ่งสูงกว่าระดับ RMS ในไมโครโฟน คอนเดนเซอร์คุณภาพต่ำบางตัว จะมีนอยซ์บางตัวที่ชื่อว่า “popcorn-noise” (เสียงเหมือนข้าวโพกแตกเป็นป๊อป คอร์น) เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นความแตกต่างจะเห็นได้ชัดขึ้น เมื่อวัดค่า Peak จะแสดงค่า “popping” 

ซึ่งผู้ผลิตบางรายจะระบุค่านอยซ์ใน A-weighted RMS แค่ที่พบจากตัวไมโครโฟนเท่านั้น

signal-to-noise ratio ของไมโครโฟน 

signal-to-noise ratio คือ ค่าความแตกต่างระหว่าง Noise ที่เกิดภายในตัวไมโครโฟนเอง กับสัญญาณเสียงที่ไมโครโฟนผลิตขึ้นมาได้จากการรับเสียงที่ค่ามาตรฐาน ซึ่งโดยปกติจะเทียบที่ความถี่ 1 kHz และ ความกดอากาศ 1 Pascal (เทียบได้กับความดังประมาณ 94 dB) 

โปรดทราบไว้ว่า ค่า signal-to-noise ratio เป็นคนละค่ากับ dynamic range ซึ่งค่า dynamic range จะสูงกว่ามากเสมอ (จาก max SPL ถึง self-noise) 

เราสามารถได้ยินสัญญาณเสียงที่ปะปนอยู่ใน Noise ได้หรือไม่

จากรูปด้านล่างเป็นตัวอย่างที่มี White noise ผสมกับเสียง 1 kHz  (RMS) ของเสียงนั้นเหมือนกับระดับ RMS ของคลื่นสัญญาณ sinewave 1 kHz

เมื่อดูรูปคลื่น เราจะไม่เห็นคลื่น sinewave แต่เราก็สามารถได้ยินเสียงจากคลื่น

sinewave  นอกจากนี้เรายังสามารถแสดงสัญญาณคลื่นโดยการวิเคราะห์ความถี่ของสัญญาณได้

การใช้ไมโครโฟนที่ดีมีนอยซ์ต่ำ อาจไม่ได้ช่วยอะไร ถ้าปรีแอมป์ที่ใช้ร่วมกัน คุณภาพไม่ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไมโครโฟนที่มีความไวต่ำอาจต้องการอัตราขยายมากเป็นพิเศษ ในกรณีเหล่านี้นอยซ์จากปรีแอมป์จะเป็นตัวปัญหาส่งผลต่อระดับความดังของนอยซ์ ในไมโครโฟนแบบไดนามิกมักจะไม่ค่อยระบุ self-noise เนื่องจากค่านอยซ์นั้นเกิดขึ้นจากปรีแอมป์

สรุป 

ระบบเสียงที่ดี มักไม่ต้องการให้ไมโครโฟน มีเสียงรบกวนหรือนอยซ์ แต่สิ่งเหล่านี้หลีกเลี่ยงไม่ได้ เกิดขึ้นมาเองไปตามกฎของฟิสิกส์ และการที่ไมโครโฟนจะมีนอยซ์ให้น้อยที่สุด และฟังได้ลื่นหูที่สุดเท่าที่จะเป็นได้ก็ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ทั้งการออกแบบของผู้ผลิต การที่ผู้ใช้เลือกไมโครโฟน และปรีแอมป์ที่เหมาะสมต่อการใช้งานนั่นเองครับ

ติดตามช่องทางต่างๆของ AT PROSOUND

FACEBOOK ATPROSOUND

YOUTUBE ATPROSOUND

ขอบคุณบทความจาก คุณนิติพล ชัยมั่น

ส่งต่อคุณภาพเสียง ส่งต่อความสุข

• Facebook
• Twitter
• Line