ความไวหูกับเสียงเครื่องดนตรี

อ. ธนากร (ชูเกียรติ) จันทรานี

image005

 รูปที่ 1 รูปกราฟแสดงความไวหูมนุษย์ต่อเสียงความถี่ต่างๆ

ท่านผู้อ่านทราบไหมครับว่าหูของคนเรามีความไวต่อการได้ยินเสียงเครื่องดนตรีแต่ละชนิดไม่เท่ากัน แม้หูเราสามารถได้ยินเสียงครอบคลุมช่วงความถี่ได้กว้างถึง 10 ออคเตฟ ระหว่าง 20 เฮิรตซ์ (20 Hz) ถึง 20, 000 เฮิรตซ์ (20 kHz) ก็ตาม ระบบได้ยินเสียงของมนุษย์ (ทฤษฎีอีกและ!!!) มีความไวต่อการได้ยินเสียงความถี่ต่างๆ ได้ไม่เท่ากัน และความสามารถในการได้ยินเสียงความถี่สูงจะลดทอนลงไปตามอายุขัยที่ร่วงโรยไป โดยมีความไวสูงสุดที่ช่วงความถี่แคบเพียง 2 ออคเตฟ ระหว่างค่าความถี่ 1, 000 เฮิรตซ์ ถึง 4, 000 เฮิรตซ์ (1 kHz-4 kHz) เท่านั้น

ที่เป็น เช่น นี้เพราะคุณสมบัติความถี่กำธรของใบหู, รูหูและคุณสมบัติการถ่ายโอนเสียงของอวัยวะที่อยู่ในหูส่วนกลาง เครื่องดนตรีแต่ละชิ้นมีคุณสมบัติสร้างโทนเสียงได้ช่วงความถี่จำกัดอยู่ในช่วงใดช่วงหนึ่งของแถบความถี่ที่หูได้ยิน บางชิ้นสร้างโทนเสียงครอบคลุมเพียงช่วงโทนเสียงทุ้ม, โทนเสียงกลาง หรือ โทนเสียงแหลม บางชิ้นสามารถสร้างโทนเสียงได้กว้างกว่าครอบคลุมจากช่วงเสียงทุ้มถึงเสียงกลาง, ช่วงเสียงกลางถึงเสียงแหลม และบางชิ้นสร้างได้ครอบคลุมได้ทั้งช่วงเสียงทุ้ม กลาง แหลม

ซึ่งหมายความว่าถ้าเครื่องดนตรีชิ้นใดสร้างเสียงตัวโน้ตที่มีโทนเสียงอยู่ในช่วงความถี่ระหว่าง 1 kHz-4 kHz แม้มีระดับความดังเสียงไม่มากนัก ระบบการได้ยินเสียงของเราก็สามารถได้ยินเสียงตัวโน้ตนั้นชัดเจน

ขอยกตัวอย่างเสียงของเครื่องดนตรีบางชิ้น เอาเป็นกลองชุดก็แล้วกันเพราะมีเครื่องดนตรีหลายชิ้นที่สร้างเสียงแบ่งแยกช่วงความถี่ได้ชัดเจน เช่น

  • เบสดรัมหรือคิ๊คดรัมสร้างโทนเสียงระหว่างปลายแถบเสียงทุ้มช่วงกลางด้านต่ำ ถึงต้นแถบเสียงกลางช่วงกลาง (50 Hz – 400)
  • กลองสแนร์ สร้างโทนเสียงครอบคลุมแถบเสียงทุ้มช่วงบนและเสียงกลาง ไปถึงกลางแถบเสียงแหลมช่วงกลาง (80 Hz – 4 kHz)
  • ฉาบสร้างโทนเสียงตั้งแต่ปลายแถบเสียงทุ้มช่วงบนครอบคลุมเต็มแถบเสียงกลาง ไปถึงเสียงแหลมช่วงบน (100 Hz – 10 kHz)

ขณะมือกลองใช้ไม้กลองเคาะผิวหน้ากลองสแนร์เบาๆ สมมุติว่าสร้างโทนเสียงกลางช่วงบนของตัวโน้ต C6 ค่าความถี่ 1046.5 เฮิรตซ์ ที่ระดับแรงอัดเสียง 0 ดีบี (ค่าแรงอัดเสียง 0.00002 ปาสคาล) ที่เป็นจุดเริ่มได้ยินเสียงกลองสแนร์ระดับเบาสุด

ถ้าต้องการใช้คิ๊คดรัมสร้างโทนเสียงทุ้มกลางของตัวโน้ต C2 ซึ่งมีค่าความถี่ 65.406 เฮิรตซ์ ให้ได้ยิน มือกลองต้องใช้เท้าเหยียบกระเดื่องให้สร้างแรงอัดเสียงที่มีค่าสูงขึ้นเป็น 0.004 ปาสคาล ซึ่งสูงกว่าที่สร้างโดยกลองสแนร์ 200 เท่า หรือที่ระดับแรงอัดเสียง 46 dB เมื่อเปรียบเทียบกับระดับเสียงอ้างอิง 0 dB ที่กลองสแนร์สร้าง

และเมื่อต้องการใช้ฉาบสร้างโทนเสียงแหลมช่วงบนของตัวโน้ต C 9 (ความถี่ 8372.0 เฮิรตซ์) ให้ได้ยินใช้ไม้กลองต้องเคาะฉาบให้สร้างแรงอัดเสียงสูงกว่ากลองสแนร์สองเท่า คือ 0.00004 ปาสคาล ซึ่งมีระดับแรงอัดเสียงสูงเท่ากับ 6 dB เมื่อเปรียบเทียบกับระดับ 0 dB

ถ้าอ่านแล้วทั้งหมดข้างต้นแล้วยังจับต้นชนปลายไม่ถูกก็ขอสรุปแบบฟันธงให้เข้าใจได้สั้นๆ ว่า

“ เครื่องดนตรีที่สร้างโทนเสียงตัวโน้ตอยู่ในช่วงไวต่อการได้ยินแม้สร้างแรงอัดเสียงออกมาไม่มาก ก็จะได้ยินเสียงชัดเจน แต่ถ้าตัวโน้ตมีโทนเสียงสูงหรือต่ำกว่าช่วงไวต่อการได้ยิน ต้องสร้างแรงอัดเสียงให้มากขึ้นอย่างเป็นสัดส่วนกับค่าความไวที่ลดลงเพื่อให้ได้ยินเสียงเหล่านั้น”

คุณสมบัติข้อนี้ทดสอบได้โดยลองปรับโวลลุ่มฟังเพลงเบาๆ (ตำแหน่งโวลลุ่มอยู่ต่ำกว่า 9.00 นาฬิกา) เราจะได้ยินเสียงร้องซึ่งเป็นโทนเสียงกลางได้ชัดเจนแต่เสียงทุ้มของดับเบิ้ลเบสหรือเสียงเบสดรัมจะขาดพลัง ได้ยินเบามากหรือแทบไม่ได้ยินเลย และเสียงแหลมจะขาดความกังวานสดใส โดยเฉพาะอย่างยิ่งเสียงเคาะฉาบหรือไทรแองเกิ้ล จะได้ยินเบามากหรือไม่ได้ยินเลย

เช่นกัน ผู้ผลิตอินทีเกรทแอมป์หรือปรีแอมป์ได้แก้ปัญหานี้โดยบรรจุวงจรชดเชยสำหรับเพิ่มความดังเสียงทุ้ม และ เสียงแหลม ให้สูงกว่าปกติเมื่อปรับลดโวลลุ่มต่ำกว่าตำแหน่ง 12.00 นาฬิกาลงมาอย่างเป็นสัดส่วนกับระดับโทนเสียงทุ้มแหลมที่ได้ยินเบาลงเรียกว่าวงจร เลาเนสคอนโทรล (Loudness control) เพื่อให้ได้ยินเสียงเครื่องดนตรีทุกชิ้นโดยเฉพาะเสียงทุ้มแหลมได้ชัดเจนขณะเปิดฟังเพลงเบาๆ

เมื่อเร่งเสียงดังขึ้นเบาๆ วงจรนี้จะลดสัดส่วนการยกระดับเสียงทุ้มแหลมให้น้อยลงและหยุดทำงานเมื่อเร่งโวลลุมถึงตำแหน่ง 12 นาฬิกาขึ้นไปเพราะที่ความดังระดับนี้หูจะได้ยินทุกความถี่เสียงใกล้เคียงกัน บางเครื่องอาจมีสวิตช์ควบคุมการทำงาน (ON/OFF) ของวงจรนี้อยู่ที่ด้านหน้าเครื่องโดยมีตัวอักษร LOUDNESS ระบุไว้คิดว่าบางท่านอาจเคยผ่านสายตามาบ้าง

อ่านบทความตัวเต็มได้ที่นี่ ฟังให้เป็นก่อนเล่นเครื่องเสียง (4)