ทำความเข้าใจ Signal Processing ฉบับชาวบ้าน#1
Compressorจริงๆ EQ ควรจะมาก่อนเนอะ เหอๆๆ เห็นว่าตอนนี้ compressor กำลังเป็น talk-of-the-forum อยู่ครับ
กะว่าจะหาเวลามาเล่านิทานก้อมให้ครบชุด Signal Processing ทุกตัวที่จำเป็นสำหรับงาน audio reinforcement ครับ
EQ (Graphic, Parametric) / GATE / COMPRESSOR / LIMITER / EXPANDER ฯลฯ
เริ่มแรกกับ Compressor เด้อครับชื่อมันก็บอกอยู่แล้วว่า เป็น "ตัวบีบอัด"
ทำไมต้องบีบอัด ก็เพื่อ ลดเสียงที่มันดังเกิน ลงมาให้อยู่ในระดับที่พอเหมาะ
พิจารณาแบบนี้ครับ สมมุติท่านนั่งอยู่หน้ามิกซ์ คอยปรับเสียงไมค์
เวลาคนพูดดังไป ท่านก็ต้องคอยลดวอลุ่มลงใช่มั๊ยครับ
พอเค้ากลับมาพูดปกติ ท่านก็ต้องดันวอลุ่มขึ้นไปอยู่ที่เดิมCompressor มันก็ทำงานแบบนี้ล่ะ แต่มันทำงานอัตโนมัติ
พื้นฐาน มันก็ คือระบบควบคุมอัตโนมัติธรรมดาๆนี่เอง
ถ้าไม่มีระบบควบคุม สมมุติเราเอากล่องๆ นึง มาดักจับสัญญาณเสียง เสียงเข้ามาเท่าไร มันก็ออกไปเท่านั้น
เรามาดูความสัมพันธ์ของระดับสัญญาณระหว่างขาเข้ากับขาออกก่อนครับ
ดูจากรูปข้างบน ดูเส้นกราฟสีดำนะคับ ถ้าไม่มีคอมเพรสเซอร์ เสียงเข้ามาเท่าไร มันก็ออกไปเท่านั้น แมนบ่ครับ
เข้า10 ออก10 เข้า100ออก100
(แต่จริงๆ เค้าวัดกันเป็น dB คับ ดังสุด0dB เราไม่พูดถึงกัน มันจะยาว เอาหน่วยแบบชาวบ้านๆนี่ล่ะ)
คราวนี้ พอมีระบบควบคุมเข้ามา
เราก็ต้องกำหนดค่าต่างๆให้ระบบควบคุมมันทำงาน ตามใจเรา
ซึ่งมันก็จะมีตัวแปรสำคัญๆ อยู่ 4 อย่างครับ มาทำความเข้าใจตัวแปรต่างๆก่อนนะครับ ซึ่งได้แก่-Threshold : ตัวนี้ เป็นตัวบอกว่า เมื่อสัญญาณดังเกินที่ระดับเท่าไร ถึงจะให้ระบบทำการลดgainของสัญญาณลง
พิจารณาไปถึงสามีภรรยาที่นั่งรถไปด้วยกัน ภรรยาตั้งใจไว้ว่า ถ้าสามีขับเกิน 60 ภรรยาจะทำการบอกให้สามีลดความเร็วลง
แต่ถ้าสามีขับรถด้วยความเร็วที่ต่ำกว่า 60 ภรรยาก็จะไม่ว่าอะไร นั่งอยู่เฉยๆ
นั่นคือ ระบบเรามีตัวดักจับระดับสัญญาณที่เฝ้าดูระดับสัญญาณอยู่ตลอดเวลา (ในรูปคือ level detector)
-Ratio : อันนี้ เป็นอัตราส่วนของการบีบอัด เช่น 1:1 2:1 4:1 10:1 เป็นต้น มันคืออะไร
สมมติว่า ตั้งอัตราส่วนไว้ 2:1 หมายความว่า ให้บีบย่อสัญญาณลง 2 เท่า
เช่น ตั้งเทรชโฮลด์ไว้ -40dB สัญญาณเข้ามา -20dB สัญญาณออกจะเป็น -30dB เพราะมันถูกบีบลงด้วยอัตราส่วน 2:1
ถ้าภรรยาตั้งใจไว้ว่า สามีขับรถเกิน 60 จะบอกให้สามีลดความเร็วลง ด้วยอัตราส่วน 2:1
ถ้าบังเอิญสามีขับรถด้วยความเร็ว 100 ภรรยาจะสั่งให้สามีลดความเร็วลงมาเหลือแค่ 80
แต่ถ้าภรรยา สั่งให้สามีลดความเร็วลงด้วยอัตราส่วน 4:1 สามีจะลดความเร็วลงเหลือ แค่ 70
นี่ล่ะครับ คืออัตราส่วนของการบีบอัด
ถ้าบีบด้วยอัตราส่วนเยอะๆ มันก็จะไม่เรียกว่าบีบแล้ว มันจะเรียกว่า "จำกัด" แทน นั่นก็คล้ายๆกับ LIMITER ครับ
อ่ะ ดูจากรูปอีกทีนะครับ กราฟนี้ น่าจะให้ความหมายของคำว่า threshold และ ratio เป็นอย่างดี
เนื่องจากว่า compressor มีลักษณะการทำงานในเชิงเวลา (time domain processing)
ต่างกับ Equalizer อันนั้นจะทำงานในเชิงความถี่ (frequency domain processing) ไม่มีเวลามาเกี่ยวข้อง
เพราะฉะนั้น การกระทำต่างๆ จึงมีตัวแปรด้านเวลาเข้ามาเกี่ยวข้อง
ตัวแปรตัวต่อไป ก็คือ
- Attack : อันนี้คือการกำหนดระยะเวลาในการลดgain จากระดับ input ให้กลายเป็นระดับ ที่ถูกบีบอัดแล้ว
ว่าสั้นยาวมากนั้นเพียงใด ให้ดูรูปประกอบด้านล่างนะครับ
ถ้าค่ามาก มันก็จะลดช้า
ถ้าค่าน้อย มันก็จะลดเร็ว
สมมุติ สามีภรรยาคู่เมื่อกี้ล่ะ ภรรยาตั้ง threshold 60 ratio 4:1 attack 5 sec
สามีขับรถ 100 ระบบอัตโนมัติของภรรยา จะสามารถทำให้สามีลดความเร็วจาก 100 เหลือ 70 ได้ภายในเวลา 5 วินาที
ถ้า attack สั้นๆมากๆ จนใกล้ศูนย์ มันก็จะเสมือนว่า "ลดทันทีทันใดแบบก้าวกระโดด"
- Release : อันนี้ ก็ตรงข้ามกันครับ เป็นการกำหนดระยะเวลาการ "คลาย" หรือ "อภัยโทษในการบีบอัด"
คิดแบบนี้นะครับ สภาวะปกติ สัญญาณขาเข้า ต่ำกว่า threshold compressor ก็ไม่ทำงาน
แต่พอสัญญาณขาเข้าเกินระดับ threshold มันก็จะถูกบีบด้วยอัตราส่วนที่กำหนด (ratio) ภายในระยะเวลาที่กำหนด (attack)
แต่คราวนี้ สัญญาณขาเข้า ต่ำกว่าระดับเทรชโฮลด์ (โจรกลับใจ) คอมเพรสเซอร์ต้องหยุดการทำงานใช้มั๊ยครับ
แต่จะให้มันหยุดดื้อๆ เลย ก็จะเกิดเสียงกระโดดวูบวาบ หรือภาษาเทคนิคเค้าจะเรียกกันว่า "pumping"
ค่ามาก มันก็จะคลายช้า
ค่าน้อย มันก็จะคลายเร็ว (ระวังจะวูบวาบ)
ดูรูปประกอบครับ
เส้นสีเทาเส้นแรกทางซ้ายมือ ตรงนั้นจะเป็นจุดเวลาที่มีเหตุการณ์นึงเกิดขึ้น คือ
สัญญาณขาเข้า มันดังเกินระดับ threshold ที่ตั้งไว้ เพราะฉะนั้น คอมเพรสเซอร์ก็จะเริ่มทำงาน
แต่มันใช้ระยะเวลา เท่ากับ attack time ในการลด gain ลงมาเป็นอัตราส่วน 4:1
(บีบได้สมบูรณ์ ที่เส้นสีแดงเส้นแรก พอดี)
ผ่านไปซักพัก เส้นสีเทา เส้นที่สอง สัญญาณขาเข้า มันต่ำกว่า threshold เพราะฉะนั้น คอมเพรสเซอร์ต้องหยุดทำงาน
ก็คือ gain ต้องไม่โดนบีบ ต้องกลับไปเป็นเหมือนเดิม คือ เป็น unity gain (gain=1 ไม่ลดไม่เพิ่ม)
มันก็กลับไปเป็นเหมือนเดิม เพียงแต่ว่า ใช้ระยะเวลาในการเปลี่ยนแปลงเท่ากับ release time
การตั้งค่า threshold และ ratio ต้องขึ้นอยู่กับชนิดของต้นกำเนิดเสียง
การตั้งค่า attack release ต้องขึ้นอยู่กับชนิดของเสียง และสไตล์ของการกำเนิดเสียงด้วย
เอาง่ายๆ ว่า เช่น เสียงกลองตุ้มของวงโปงลาง
ตีจังหวะภูไท กับตีจังหวะลำเพลิน ก็ต้องตั้งค่าไม่เหมือนกัน
สมมุติตั้งค่า release ช้าๆ แล้วไปใช้กับเสียงรัวกระเดื่องคู่ มันก็ไม่ได้
เพราะยังไม่ทันคืนค่าเลย เสียงใหม่เข้ามาแล้ว
เมื่อเข้าใจการทำงานของระบบแล้ว ก็ต้องทำการ "เล่นกับอุปกรณ์ของตัวเองที่มี" ให้คุ้นเคย
เก็บประสบการณ์ในการปรับแต่งค่าต่างๆ ให้เข้ากับ ชนิดแหล่งกำเนิดเสียงครับ
นอกจากนี้ ยังมีตัวแปรรองอื่นๆ อีกสองสามตัวครับ และเทคนิคการปรับครับ เดี๋ยวแวะมาโพสอีก
เด็กบางมด
:em10: :em10: :em10:
Reference:
Introduction to Signal Processing
Orfanidis, Sophocles. New Jersy, Prentice Hall. 1996. (ISBN 0132091720)