…ใช่แล้วครับ “Plasma Tweeter” (ลำโพงพลาสมา) ในเชิงทฤษฎีนั้น นับเป็น ‘ลำโพงไร้มวล’ จริงๆ เพราะมีเพียงอากาศเท่านั้น เป็นตัวสร้างคลื่นเสียง ด้วยการเปลี่ยนสภาพแรงดันอากาศ ทั้งนี้ “ลำโพงพลาสมา” หรือในอีกชื่อหนึ่งว่า Ionophones (ไอโอโนโฟน) เป็นลำโพงชนิดหนึ่ง ที่สร้างคลื่นความดันอากาศ (Air Pressure) โดยใช้พลาสมาไฟฟ้าแทนไดอะแฟรมแข็ง (Solid Diaphragm) ในลักษณะของ Plasma Arc (เปลวก๊าซประกายไฟฟ้า) “พลาสมาอาร์ค” จะทำให้บรรยากาศโดยรอบร้อนขึ้น ส่งผลให้อากาศขยายตัว การเปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนพลาสมา และเชื่อมต่อกับเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียง จะทำให้ขนาดของพลาสมาเปลี่ยนแปลงไป ส่งผลให้อากาศโดยรอบขยายตัว และเกิดคลื่นเสียงตามมา…
ความเป็นมา
โดยทั่วไปแล้ว พลาสมาจะอยู่ในรูปของการปลดปล่อยแสงเรือง (Glow Discharge) และทำหน้าที่เป็นธาตุที่แผ่รังสีไร้มวล (Massless Radiating Element) เทคนิคนี้ได้รับการพัฒนามาในภายหลังจากหลักการฟิสิกส์ที่สาธิตโดย “Singing Arc” (ลูกไฟก๊าซร้องเพลง) ของ William Duddell ในปี 1900 และปรากฏว่า Hermann Theodor Simon แฮร์มันน์ ได้ตีพิมพ์ปรากฏการณ์เดียวกันนี้ก่อนหน้านั้นราว 2 ปี
คำว่า Ionophone นั้นใช้โดย Dr.Siegfried Klein ซึ่งเป็นผู้พัฒนาทวีตเตอร์พลาสมา ที่ได้รับอนุญาตให้ผลิตเชิงพาณิชย์โดย DuKane ด้วย Ionovac และโดย Fane Acoustics ด้วย Ionofane ในช่วงปลายทศวรรษปี 1940 และ 1950
ปรากฏการณ์ดังกล่าวใช้ประโยชน์จากหลักการทางกายภาพ (Physical Principles) หลายประการ-ประการแรก การแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซจะสร้างพลาสมาที่มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าสูง ซึ่งตอบสนองต่อสภาพไฟฟ้า และสนามแม่เหล็กสลับกัน- ประการที่สอง พลาสมาที่มีความหนาแน่นต่ำนี้ มีมวลน้อยมาก ดังนั้น อากาศจึงยังคงเชื่อมต่อทางกลกับพลาสมา ซึ่งเท่ากับว่า แทบจะไม่มีมวล ซึ่งทำให้สามารถเป็นแหล่งกำเนิดเสียงแผ่คลื่นเสียงออกมาได้เกือบสมบูรณ์แบบ เมื่อสภาพไฟฟ้า หรือ สนาม แม่เหล็กถูกปรับเปลี่ยน (Modulated) ด้วยสัญญาณเสียง
เมื่อเปรียบเทียบกับลำโพงทั่วไป
การออกแบบตัวลำโพงที่ทำหน้าที่แปลงสัญญาณเสียงทั่วไปนั้น ซึ่งก็คือ ลำโพงไดนามิก (Dynamic Loudspeaker) ใช้สัญญาณความถี่เสียงอินพุตไฟฟ้าเพื่อให้มวลจำนวนมากสั่นสะเทือน ไดรเวอร์นี้จะเชื่อมต่อกับกรวยลำโพงที่แข็งแกร่ง (Stiff Speaker Cone) ทำหน้าที่เป็นไดอะแฟรมซึ่งผลักมวลอากาศในช่วงความถี่เสียง (Audio Frequencies) แต่แรงเฉื่อยที่มีอยู่ในมวลจะต้านทานอัตราเร่งความเร็ว (Acceleration) และทุกอย่างเปลี่ยนแปลงไปในแต่ละตำแหน่งของกรวย นอกจากนี้ กรวยลำโพงจะเกิดความล้า (Fatigue) ในที่สุด เนื่องจากผจญกับแรงดึง (Tensile) จากการสั่นสะเทือน-เคลื่อนไหวของสัญญาณเสียงซ้ำๆ
ดังนั้นเอาต์พุตของลำโพงแบบเดิม หรือ ความเที่ยงตรงของอุปกรณ์จึงถูกบิดเบือน (Distorted) โดยข้อจำกัดทางกายภาพที่มีอยู่ในการออกแบบ การบิดเบือนเหล่านี้ถือเป็นปัจจัยจำกัดในการผลิตเสียงความถี่สูงที่เข้มข้นในเชิงพาณิชย์มาช้านาน ในระดับที่น้อยลงมา ลักษณะของคลื่นสี่เหลี่ยม (Square Wave Characteristics) ก็เป็นปัญหาเช่นกัน โดยการผลิตเสียงคลื่นสี่เหลี่ยมส่วนใหญ่มักจะทำให้กรวยลำโพงเกิดความเครียดเค้น (Stress)
ในลำโพงพลาสมา ซึ่งเป็นสมาชิกของตระกูลลำโพงไร้มวล (Massless Speakers) ข้อจำกัดเหล่านี้ (แทบ) ไม่มีอยู่ ไดรเวอร์นี้มีค่าความเฉื่อยต่ำ (Low-Inertia Driver) จึงให้การตอบสนองชั่วขณะ (Transient Response) ที่ยอดเยี่ยม เมื่อเทียบกับการออกแบบอื่นๆ ผลลัพธ์คือ เอาต์พุตเสียงที่สม่ำเสมอ แม่นยำแม้ในความถี่ที่สูงขึ้นเกินกว่าช่วงที่มนุษย์สามารถได้ยิน ลำโพงดังกล่าวนี้โดดเด่นในเรื่องความแม่นยำ (Accuracy) และความชัดเจน (Clarity) ทว่าไม่ใช่เสียงช่วงความถี่ที่ต่ำกว่า เนื่องจากพลาสมาประกอบด้วยโมเลกุลขนาดเล็ก และเมื่อมีมวลน้อยจะไม่สามารถเคลื่อนย้ายอากาศในปริมาณมากได้ เว้นแต่พลาสมาจะมีจำนวนมาก (พอ) ดังนั้น การออกแบบเหล่านี้จึงมีประสิทธิภาพมากกว่าในฐานะทวีตเตอร์
ข้อควรพิจารณา-ในทางปฏิบัติ
การออกแบบลำโพงพลาสมาทำให้บรรยากาศโดยรอบมีสภาพไอออน (การแตกตัวของก๊าซ) ซึ่งประกอบด้วยก๊าซไนโตรเจนและออกซิเจน ในสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มข้นสูง ก๊าซเหล่านี้สามารถผลิตผลพลอยได้ (By-Products) ที่ไวต่อปฏิกิริยา และในห้องปิด ก๊าซเหล่านี้อาจถึงระดับอันตรายได้ (Hazardous Level) อันเนื่องจากก๊าซหลักสองชนิดที่ผลิตได้คือ โอโซน (Ozone) และไนโตรเจนไดออกไซด์ (Nitrogen Dioxide)
บริษัท Plasmatronics ผลิตลำโพงพลาสมาเชิงพาณิชย์ที่ใช้ถังฮีเลียมในการจ่ายก๊าซไอออไนเซชัน ในปี 1978 Alan E. Hill จากห้องปฏิบัติการอาวุธของกองทัพอากาศ (Air Force Weapons Laboratory) ในเมือง Albuquerque รัฐนิวเม็กซิโก ได้ออกแบบลำโพง ‘Plasmatronics Hill Type I’ ซึ่งเป็นทวีตเตอร์ที่ใช้ฮีเลียม-พลาสมาเชิงพาณิชย์ ซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงโอโซนและไนโตรเจนออกไซด์ที่เกิดจากการสลายตัวของอากาศด้วยความถี่วิทยุในทวีตเตอร์พลาสมารุ่นก่อนๆ แต่การทำงานของลำโพงดังกล่าวก็ต้องใช้ฮีเลียมอย่างต่อเนื่อง
ในช่วงทศวรรษปี 1950, บริษัท DuKane ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกได้ผลิต ‘Ionovac’ ที่ทำให้เกิดไอออนในอากาศ ซึ่งจำหน่ายในสหราชอาณาจักรในชื่อ Ionophone ปัจจุบันยังมีผู้ผลิตในเยอรมนีที่ใช้การออกแบบนี้ รวมถึงมีการออกแบบแบบทำเอง (Do-It-Yourself Designs) อีกมากมายบนอินเทอร์เน็ต
เพื่อให้ลำโพงพลาสมาเป็นผลิตภัณฑ์ที่เข้าถึงได้ง่ายมากขึ้น บริษัท ExcelPhysics ซึ่งตั้งอยู่ในเมือง ซีแอตเทิล และบริษัท Images Scientific Instruments ซึ่งตั้งอยู่ในนิวยอร์ก ต่างก็นำเสนอลำโพงพลาสมารุ่นของตนเองเป็นชุด DIY โดยรุ่น ‘ExcelPhysics’ ใช้หม้อแปลงฟลายแบ็ก (Flyback) เพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้า ชิปจับเวลา 555 (555 Timing Chip) เพื่อปรับความถี่และสัญญาณพาหะ (Carrier Signal) 44 kHz พร้อมกับเครื่องขยายเสียง-ชุดคิทนี้ไม่มีผลิตจำหน่ายแล้ว
“ลำโพงเปลวไฟ” (Flame Speaker) เป็นชื่อเรียก เพราะใช้เปลวก๊าซที่ปรับเปลี่ยนแล้ว (Modulated) สำหรับทำหน้าที่ไดรเวอร์ และอาจถือได้ว่า เกี่ยวข้องกับลำโพงพลาสมา ซึ่งได้มีการสำรวจการใช้การเผาไหม้ก๊าซธรรมชาติ หรือ เทียนไขเพื่อผลิตพลาสมาที่กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่าน การออกแบบการเผาไหม้เหล่านี้ไม่จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูง เพื่อสร้างสนามพลาสมา (Plasma Field) แต่ยังไม่มีผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ที่ใช้วิธีการดังกล่าว
เอฟเฟ็กต์ที่คล้ายกันนี้พบเห็นได้เป็นครั้งคราวในบริเวณใกล้เคียงกับเครื่องส่งสัญญาณวิทยุที่มีแอมพลิจูด มอดูเลตกำลังสูง (High-Power Amplitude-Modulated Radio Transmitters) เมื่อเกิดการคายประจุแบบโคโรนา (Corona Discharge)-โดยไม่ได้ตั้งใจ จากเสาอากาศส่งสัญญาณ ซึ่งเกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าในระดับหลายหมื่นโวลต์ อากาศที่แตกตัวเป็นไอออนจะได้รับความร้อนโดยตรงสัมพันธ์กับสัญญาณมอดูเลตด้วยความแม่นยำสูงอย่างน่าประหลาดใจในพื้นที่กว้าง เนื่องจากผลกระทบเชิงทำลายล้าง (Destructive Effects) ของการคายประจุ (ที่เกิดขึ้นเอง) ทำให้ไม่สามารถปล่อยให้สิ่งนี้คงอยู่ต่อไปได้ และระบบอัตโนมัติจะปิดการส่งสัญญาณชั่วคราวภายในเวลาไม่กี่วินาทีเพื่อดับ “เปลวไฟ” (Flame)
Kathodophone
สู่ไมโครโฟนไร้มวล (Massless Microphones)
“Kathodophone” (คาโธโดโฟน) เป็นไมโครโฟนรูปแบบที่เลิกใช้แล้ว ซึ่งตรวจจับคลื่นเสียงโดยการวัดความหนาแน่นของอากาศที่แตกตัวเป็นไอออน (Ionised Air) ระหว่างแคโทด (Cathode) และแอโนด (Anode)
“Kathodophone” เป็นไมโครโฟนเชิงพาณิชย์ที่ไม่ประสบความสำเร็จ ด้วยความที่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ (No Moving Parts) โดยสามารถตรวจจับคลื่นเสียงโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของอากาศที่แตกตัวเป็นไอออนระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ (Anode and a Cathode) ความล้มเหลวของไมโครโฟนประเภทนี้เกิดจากอนุภาคฝุ่นละออง (Dust Particles)-ที่มิอาจหลีกเลี่ยงได้ ซึ่งสร้างสัญญาณรบกวน (Noise) ในสัญญาณไมโครโฟนมากเกินไป
Ion and Plasma Microphones
เมื่อมีลำโพงไร้มวลได้ แล้วใยจะไม่มีไมโครโฟนไร้มวลเล่า…เช่นเดียวกับตัวแปลงสัญญาณเสียงจากสัญญาณไฟฟ้า (Transducers) อุปกรณ์ไร้มวลไม่เพียงแต่สามารถสร้าง (Reproduce) เสียงได้ แต่ยังสามารถแปลงเสียง (Sound) ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า (Electrical Signal) ได้อีกด้วย ในรูปแบบของไมโครโฟน
เทคโนโลยีไมโครโฟนที่มีอยู่ในปัจจุบัน เช่น ไดนามิก (Dynamic), คอนเดนเซอร์ (Condenser) และอิเล็กเตรต (Electret) ต่างก็มีข้อได้เปรียบที่สำคัญในแง่ของมวลมากกว่าลำโพง ไดอะแฟรมมีขนาดเล็กกว่ามาก และไม่จำเป็นต้องเคลื่อนย้ายอากาศ แต่จะปฏิสัมพันธ์กับอากาศแทน ซึ่งหมายความว่า ไดอะแฟรมจะเบากว่ามาก นับแต่เริ่มต้น
การออกแบบ “แบบไร้มวล” ส่วนใหญ่ เช่น ไอออน และ พลาสมา จำเป็นต้องมีไบอัส (Bias) จำนวนมาก ทำให้ยากต่อการแยกแยะสัญญาณเสียงจากแรงดันไฟฟ้าที่จ่าย และสัญญาณรบกวน เนื่องจากไม่มีไดอะแฟรมทางกายภาพ ความไวจึงต่ำมาก ทำให้การดึงข้อมูลไมโครโฟนสำเร็จทำได้ยากยิ่งขึ้น แต่ผลกระทบ (Effect) นั้นมีอยู่จริง และได้รับการนำไปใช้ในแอปพลิเคชันเฉพาะกลุ่มอย่างประสบความสำเร็จ
ในเชิงพาณิชย์นั้น การใช้ไมโครโฟนพลาสมานั้นก้าวหน้ากว่าการใช้เทคโนโลยีดังกล่าวที่เป็นลำโพงมากทีเดียว ในปี 1918 นักวิทยาศาสตร์ 2 คน คือ Vogt, Engl และวิศวกร Massolle ได้ประดิษฐ์ไมโครโฟนพลาสมาเพื่อบันทึกเสียงสำหรับภาพยนตร์ ซึ่งเรียกว่า Kathodophone (หรือ Kathodofon) และต่อมาได้กลายเป็นบริษัท Tri-Ergon ในปี 1923
มีสิทธิบัตรหลายฉบับที่ในช่วงแรกเป็นเพียงแนวคิดที่เสนอมากกว่าการผลิตจริง ได้แก่ Blondel 1903, Hermanus 1906, Stille 1915 และ Thomas 1923 ต่อมาอีกนาน Yu Akino 2013 จึงได้จดสิทธิบัตรไมโครโฟนพลาสมา แม้ว่าจะมีผลงานอื่นๆ ที่ประสบความสำเร็จบันทึกไว้ในบทความ และเอกสารต่างๆ ก็ตาม
การทดลองในทางปฏิบัติได้แสดงไว้ในเอกสารปี 1969 เกี่ยวกับการใช้ STL-Ionophone เป็นไมโครโฟน แม้ว่า จะเรียกกันอย่างสับสนว่า Ionophone แต่นี่ก็เป็นไมโครโฟนพลาสมา และเอกสารดังกล่าวยังรวมถึงวงจรไฟฟ้า และผลการทดสอบที่เรียบง่ายอีกด้วย ในปี 2012 เอกสาร JAES เกี่ยวกับการศึกษาไมโครโฟนไอออนิกยังแสดงให้เห็นการออกแบบที่ไร้มวล (Massless Design) โดยในครั้งนี้ใช้การคายประจุโคโรนาเดี่ยวขนาดใหญ่ (Large Single Corona Discharge) ซึ่งใกล้เคียงกับการคายประจุแบบเรืองแสง (Glow Discharge) ซึ่งยังรวมถึงผลการทดสอบที่เหมาะสมอีกด้วย
กระนั้นแม้จะแสดงให้เห็นว่า สามารถสร้างเสียงรบกวนพื้นหลัง (Background Noise) ได้มากเพียงใด ในปี 2013 เอกสารเกี่ยวกับไมโครโฟนพลาสมาที่เรียกว่า การสร้างแบบจำลองไมโครโฟนการคายประจุโคโรนา (Modeling Of A Corona Discharge Microphone) แสดงให้เห็นการตอบสนองที่สมเหตุสมผลได้ถึง 4khz จากการทดลอง
ในปี 2018 มีการกล่าวถึงหน่วยความถี่สูงพิเศษ (Ultra High Frequency Unit) จากเอกสารของมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน (Princeton University) สำหรับใช้กับโครงสร้าง (Structures) โดยแนะนำการตอบสนองความถี่จากไมโครโฟนพลาสมาตั้งแต่ 100kHz จนถึง 1MHz หน่วยดังกล่าวได้รับการจดสิทธิบัตรในปี 2020 ซึ่งเผยให้เห็นว่า การใช้งานจริงไม่ได้อยู่ในที่โล่งแจ้ง Open Air แต่อยู่ในหลอด (Tube) ที่ติดอยู่กับโครงสร้างเพื่อรับฟัง ในปี 2021 มีการสาธิตอุปกรณ์ที่ใช้ “Microplasmas” ในเอกสารของ Acta Acustica ซึ่งมีผู้เข้าร่วมจากงานก่อนหน้าในปี 2013
จากการทำงานที่ผ่านมา ดูเหมือนว่า จะมีการใช้งานจริงบางอย่างที่ใช้ประโยชน์จากการตอบสนองของคลื่นอัลตราโซนิกที่ขยายออกไป “ไมโครโฟนไร้มวล” ยังไม่ได้รับการพัฒนาให้เทียบเท่ากับลำโพงไร้มวล แต่ดูเหมือนว่า จะมีแนวโน้มที่ดีในแนวทางนี้เช่นกัน
ไร้มวลรึ จริงดิ ?
ในโลกแห่งอุดมคติ (Ideal World) เมื่อต้องสร้าง-จำลองเสียง (Reproducing Sound) นั้น เราจะต้องขับเคลื่อนอากาศด้วยตัวกลางที่เบาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และนั่นคือที่มาของลำโพง “ไร้มวล” ตัวแปลงสัญญาณเสียง (Transducer) ที่ไร้มวล สร้างเสียงโดยใช้เฉพาะอากาศเท่านั้น และเป็นอุปกรณ์เดี่ยวโดดที่ทำงานด้วยแนวทาง “Electroacoustic” ซึ่งอาจทำได้โดยการแปลงอากาศให้เป็นพลาสมา ขับเคลื่อนอากาศโดยตรงด้วยอิเล็กตรอน/ไอออนจากแหล่งกำเนิดไฟฟ้าแรงสูง หรือ จากวิธีการอื่นใดที่ไม่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของสถานะของแข็ง (Solid) หรือ ของเหลว (Liquid) และการเปลี่ยนจากสถานะของแข็ง หรือ ของเหลวเป็นก๊าซ (อากาศ)
คุณสามารถโต้แย้งได้อย่างฉับพลันว่า ลำโพงเหล่านี้ไม่มีตัวใดเลยที่ไม่มีมวลเนื่องจากอากาศ (Air), ไอออน (Ions), อิเล็กตรอน (Electrons) รวมทั้งพลาสมา (Plasma) นั้นล้วน ‘มีมวล’ (Mass)-ใช่แล้ว ในทางฟิสิกส์เป็นอย่างนั้น คุณสามารถหยุดตรงนี้ และไม่เห็นด้วยกับการใช้คำว่า ‘ไม่มีมวล’ ก็ได้นะ…อากาศมีมวล และมีน้ำหนักประมาณ 1.29 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความดัน และความชื้น) อากาศที่มีประจุไอออน และพลาสมาก็มีความคล้ายคลึงกัน อย่างไรก็ตาม คำศัพท์มักจะมีความหมายต่างกันเมื่อใช้ในสาขาที่แตกต่างกัน
อากาศเป็นตัวกลางที่ทำให้เราได้ยินเสียง เราไม่สามารถได้ยินเสียงได้ในสุญญากาศ ดังนั้น เมื่อใช้กับเสียง ลำโพงไร้มวลคือ ลำโพงที่ไม่มีมวลสัมพันธ์กับอากาศ และเสียงที่เกิดขึ้นจะไม่มีมวลสุทธิ (Net Mass) เพิ่มขึ้น
อุปกรณ์เหล่านี้มีข้อดีโดยธรรมชาติคือ ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว (No Moving Parts) สำหรับลำโพงแบบอื่นๆ ทั้งหมด มีระบบลดแรงเฉื่อยของมวลสปริง (Spring-Mass-Damped System) ซึ่งต้องส่งผลต่อเสียง และจะมีความถี่เรโซแนนซ์เสมอ นอกจากนี้ยังมีอินเทอร์เฟซแบบ ของแข็งกับอากาศซึ่งสามารถกระจาย และดูดซับพลังงาน รวมทั้งเพิ่มการสะท้อน (Reflections) ให้กับระบบเสียงโดยรวม ซึ่งไม่เป็นที่ต้องการ คำศัพท์คล้ายกันบางครั้งที่ใช้ ก็คือ ไร้แรงเฉื่อย (Inertialess)…ซึ่งเมื่อไม่มีมวลก็จะไม่มีแรงเฉื่อยที่ต้องเอาชนะ
มีวิธีแก้ไขที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งสำหรับเรื่องนี้ ลำโพงแบบไร้มวลหลายรุ่นใช้ฮอร์น (Horn) เพื่อเชื่อมต่อเอาต์พุตกับอากาศ วิธีนี้จะนำมวลอากาศเพิ่มเติมเข้ามาในระบบ และฮอร์นจะมีระบบลดเรสโซแนนซ์ และระบบลดแรงเฉื่อยของมวลสปริง (Spring-Mass-Damped System) ของตัวเอง การออกแบบเชิงพาณิชย์ เช่น Ionophone ของ Klein และ Corona ของ Lanch Audio ใช้หลักการ Horn Loading แต่ไม่จำเป็นเลยอย่างใน Hill Plasmatronic และ Magnat MP Series ที่ได้เคยโชว์ตัวไว้ ทั้งนี้มีลำโพง พลาสม่า และไอออนตัวต้นแบบ (Prototype) หลายรุ่นที่ได้รับการสาธิต และทำงานโดยไม่ต้องใช้ฮอร์น
ดังนั้นเราจึงเรียกสิ่งเหล่านี้ว่า “ไร้มวล” (Massless) เป็นคำอธิบายโดยรวม การเรียกสิ่งเหล่านี้ว่า พลาสมา, ไอออนิก หรือสิ่งที่คล้ายกันนั้น-ไม่ถูกต้องนัก เนื่องจากสิ่งเหล่านี้เป็นหมวดหมู่ย่อยที่มีหลักการทางฟิสิกส์ที่แตกต่างกัน คำว่า “ไร้มวล” ดูเหมือนจะเป็นคำที่ใช้ได้ค่อนข้างง่าย เพื่อครอบคลุมสิ่งเหล่านี้ทั้งหมด
…ขอส่งท้ายภาคแรกนี้ไว้ด้วยการนำเอา Plasma Tweeter ที่มีการผลิตจริง และได้รับการนำไปใช้งานค่อนข้างที่จะแพร่หลายพอสมควรมาเล่าสู่กัน-ก่อนที่จะได้นำเรื่องราวของภาคสอง-สาม-สี่-ห้า หรืออาจจะ-หก เพื่อให้ครอบคลุมการนำเสนอเนื้อหา นับตั้งแต่ How Old? จนกระทั่ง Future อันมีสาระน่าสนใจกันยาวๆ ได้อย่างครบถ้วนกระบวนความ…แล้วเรามาพบกันครับ
CORONA Plasma Tweeter
ทวีตเตอร์พลาสม่า “CORONA” ซึ่งเป็นกรรมสิทธิ์ของ Lansche Audio ถือเป็นหัวใจสำคัญสำหรับระบบลำโพงของ Lansche Audio
ลำโพงเป็นส่วนสำคัญในชีวิตของคนเรา ลำโพงกลายมาเป็นส่วนหนึ่งของการตกแต่งภายในบ้าน ลำโพงสะท้อนรสนิยมส่วนตัวของเรา และยังเผยให้เห็นมาตรฐานของเราที่มีต่อสิ่งต่างๆ รอบตัวเราอีกด้วย
การทำงานร่วมกันของส่วนประกอบทางเทคนิคต้องได้รับการปรับแต่งอย่างละเอียด เพื่อสร้างความสมบูรณ์แบบที่ไร้รอยต่อ แชสซีในอุดมคติสามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุด เกี่ยวกับการตอบสนองความถี่ (Frequency), การตอบสนอง (Response), เรโซแนนซ์ (Resonance), จังหวะเวลา (Timing) และพฤติกรรมการแผ่รังสี (Radiation Behavior) ดังนั้นที่ Lansche Audio จึงมองว่า ลำโพงเป็นองค์ประกอบที่พิถีพิถันของชิ้นส่วนแต่ละชิ้น, ตู้ลำโพง และครอสโอเวอร์ ซึ่งทั้งหมดทำหน้าที่เป็นวิธีการทางเทคนิค เพื่อให้เกิดการถ่ายทอดเสียงเพลงในที่สุด
Rüdiger Lansche ผู้ร่วมก่อตั้ง Lansche Audio เป็นวิศวกรไฟฟ้าที่ผ่านการฝึกอบรม และในฐานะนักไวโอลินผู้หลงใหล เขามีส่วนร่วมในการพัฒนาระบบลำโพงมานานกว่า 40 ปี และนำประสบการณ์หลายสิบปีมาใช้กับ CORONA Ion Tweeter
ในช่วงแรกเขาทำงานในภาคโทรคมนาคม และได้เจาะลึกถึงความเป็นไปได้อันน่าทึ่งที่ “ทวีตเตอร์ไอออน” ส่งมอบให้สำหรับการพัฒนาลำโพง ลำโพงทุกรุ่นของ Lansche Audio มีทวีตเตอร์อันโดดเด่น ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ Lansche Audio มีชื่อเสียงอันยอดเยี่ยมในหมู่ Professional Sound Studios และ High-End Audiophiles ซึ่งจะทำให้ผู้ฟังสามารถเพลิดเพลินไปกับความแม่นยำ (Precision) และความกระจ่างชัด (Clarity) ที่แทบจะเรียกได้ว่า ราวกับเวทย์มนตร์ (Near-Magical) ของทวีตเตอร์นี้ได้
ระบบนี้ไม่มีวอยซ์คอยล์เหนี่ยวนำ (Inductive Voice Coil), ไม่มีสนามแม่เหล็กที่ไม่สม่ำเสมอ, ไม่มีเมมเบรนที่ผูกโยงกับเสียงกำทอน (Resonance), ไม่มีระบบสปริงมวล (Mass-Spring System) ที่เคลื่อนที่สั่นไป-มา และไม่มีระบบรองรับแบบ ไม่เป็นเส้นตรง (Non-Linear Suspension) สิ่งเดียวที่มีอยู่จริงก็คือ ความเบา (Light) และอากาศ (Air)
ความน่าสนใจของ CORONA Plasma Tweeter นั้นอยู่ที่ความเบาของเสียงแหลมที่ยากจะบรรยายได้ ซึ่งเชื่อมโยงกับความแม่นยำและความเร็วที่เหนือชั้นอย่างแท้จริง โดยไม่ต้องยอมรับแม้แต่น้อยถึงความแข็งกระด้าง (Hardness) การไม่มีเสียงกำทอน (Resonance) ที่ระบบสร้างขึ้นในช่วงความถี่ที่ส่งมอบทั้งหมดตั้งแต่ 1.5kHz ถึง 150kHz นั้น-น่าทึ่งมาก!
…ไม่มีระบบอื่นใดที่สามารถทำได้เช่นนี้ ไม่ว่าจะใช้หลักการใดก็ตาม!
โหมดการทำงานของทวีตเตอร์พลาสมามีหน้าที่รับผิดชอบในเรื่องนี้ เนื่องจากเสียงไม่ได้ถูกส่งออกไปผ่านเมมเบรนที่ประกอบด้วยวัสดุคงที่ (Fixed Material) แต่โดยตัวกลางที่ส่งเสียงออกไป ซึ่งก็คือ ‘อากาศ’ นั่นเอง โดยส่วนโค้งยาว 8 มม. จะถูกตั้งไว้ระหว่างวงแหวนโค้งขนาดเล็กมากตรงกลางห้องเผาไหม้ (Combustion Chamber) และอิเล็กโทรดภายนอกแรงดันไฟฟ้าสูงที่วางอยู่ด้านนอกห้องเผาไหม้ของทวีตเตอร์
ส่วนของ ลูกไฟ (Arc) นี้จะสร้างกลุ่มก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออน (Ion Field) ซึ่งมีพื้นที่น้อยกว่า 5 เท่า และมีน้ำหนักน้อยกว่าเมมเบรนแบบคงที่ถึง 100,000 เท่า (บางรุ่นมีน้ำหนักน้อยเท่ากับอะตอม) และแน่นอนว่า ต้องนับน้ำหนักวอยซ์ คอลย์ตัวขับเสียงของเมมเบรนด้วย เพราะทั้งสองส่วนประกอบกันเป็นชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวชิ้นเดียว
สัญญาณดนตรีนั้นถูกปรับเปลี่ยน (Modulated) และทำให้ทุกจุดภายในปริมาตรของสนามไอออนเร่งขึ้นพร้อมกันอย่างแม่นยำ โดยการเปลี่ยนแปลงความแรงของสนามไฟฟ้า การเคลื่อนไหวอิสระที่น่ารำคาญซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของลำโพงแบบ วงแหวนแบน (Flat Ring Membrane) นั้นเกิดจากน้ำหนัก, ช่วงย่านแคบๆ หรืออื่นๆ ของทวีตเตอร์แบบ “เก่า”-จะไม่เกิดขึ้นโดยใช้หลักการนี้
เนื่องจากแทบไม่มีการลากหน่วง (Drag Free)-มีเพียงน้ำหนักของอากาศ และการปล่อยคลื่นเสียงแบบจุดแหล่งกำเนิดเสียง (Point-Source Emission) จึงไม่สามารถสูญเสียความเข้ม หรือเสียงแบบมีทิศทางในบริเวณการรับฟัง เนื่องจากสัญญาณรบกวน “เสียง” นั้นถูกสร้างขึ้นในอากาศที่มีไอออนขนาดเล็ก โดยการกระตุ้นโดยตรงของโมเลกุลอากาศ และแพร่กระจายออกไปจากบริเวณนั้น ช่วยเพิ่มการปรับตัวของอะคูสติก และเพิ่มประสิทธิภาพ สัญญาณเสียงแหลมทั้งหมดได้รับการประมวลผลภายในความแม่นยำของหูอย่างเที่ยงตรง และสอดคล้องกลมกลืนกัน ไม่มีทั้งข้อผิดพลาดในแอมปลิจูดและเฟส (Amplitudes and Phases) เสียงรบกวนที่ไม่ต้องการจะเกินช่วงของเครื่องขยายเสียงที่ดีที่สุด และเกินแหล่งเสียงรบกวนที่มีอยู่มาก CORONA Plasma Tweeter มีผลดีต่อภาพรวมของเสียง เครื่องดนตรีทุกชนิด
นอกจากนี้ สามารถสร้างความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนของเสียงตรง (Direct Sound) และเสียงอ้อม (Indirect Sound) ได้อย่างแม่นยำ เนื่องจาก ‘Group Term’ (ความสัมพันธ์ระหว่างความแตกต่างของเฟสกับความแตกต่างของส่วนความถี่) มีค่าต่ำมาก และคงที่ตลอดสเปกตรัมความถี่ ซึ่งเป็นเงื่อนไขพื้นฐานสำหรับเสียงสามมิติที่แน่นอน ดังนั้น CORONA Plasma Tweeter จึงโดดเด่นกว่ากระบวนการแปลงพลังงานเสียงทั่วไปในหลายๆ ด้าน ด้วยทวีตเตอร์นี้ Lansche Audio ขอเสนอระบบเสียงแหลมที่เร็วที่สุด และดีที่สุดในโลก
สำหรับการสร้างเสียงกลางและเสียงเบสเพียงอย่างเดียว ซึ่งต้องเคลื่อนย้ายมวลจำนวนมาก ต้องใช้ต้นทุนด้านวิศวกรรมมหาศาล เพื่อให้ได้เสียงที่ตรงกันโดยไม่มีการหน่วงเวลาระหว่างการสร้างเสียงโทนสูงที่แทบไม่มีมวล และการสร้างเสียงที่มีมวลมากของสเปกตรัมเสียงที่เหลือ แน่นอนว่า ความเร็วที่ใกล้เคียงกันนั้นเป็นไปไม่ได้ที่จะทำได้ด้วยลำโพงเสียงกลาง หรือว่าวูฟเฟอร์
ความเร็วของโมเลกุลอากาศที่เคลื่อนที่ จะเป็นสัดส่วนกับความถี่ ต้องใช้ความเร็วน้อยกว่า 100 เท่า เพื่อสร้างความถี่ 100 เฮิรตซ์ให้ตรงกันพอดี เมื่อเทียบกับความถี่ 10 กิโลเฮิรตซ์ ถึงกระนั้นก็ตาม สำหรับลำโพงที่มีน้ำหนักของตัวเอง ปัญหานี้ยังคงเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ ปัญหานี้จะไม่เกิดขึ้นในลำโพงที่มีทวีตเตอร์แบบธรรมดา เนื่องจากการส่งสัญญาณเสียงแหลมที่ช้าลงและช้ากว่า ทำให้การจับคู่เสียงที่ช้าลงในลักษณะเดียวกันในความถี่กลางและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในย่านเสียงเบส-ทำได้ง่ายขึ้น
รายละเอียดจำเพาะ
| Description | Plasma Tweeter |
| Impedanze (Nominal) | 6.4 Ω (Minimum 5.6 Ω) |
| Sensitivity | 98 dB / 1 W / 1 m |
| Frequency Range | 1500 Hz-150 kHz ±3dB |
| Dimension | 16 × 16 × 30 cm |
| Weight | 2 kg |
***อนึ่งขออนุญาตนำคลิปของบางแบรนด์ที่ใช้ Plasma Tweeter โชว์เสียงในงาน AXPONA 2025 มานำเสนอไว้ ให้ได้ลองฟังเสียงกัน
_________________________
