Reverberation Time คืออะไร

การสร้างหรือปรับปรุงทางอคูสติกของ ห้องประชุม/คอนเสิร์ตฮอล/คอนเฟอเรนซ์ฮอล หรือพื้นที่สาธารณะบางประเภทเช่นสนามกีฬา ชานชาลารถไฟ มักจะมีข้อกำหนดข้อหนึ่งที่ระบุว่าห้องนี้หรือพื้นที่นี้เมื่อปรับปรุงแล้วจะต้องมีค่าเวลารีเวอเบอเรชัน (Reverberation Time – T60/RT60) อยู่ภายในกรอบเท่านั้นเท่านี้วินาที คนที่อยู่นอกสายงานทางอคูสติกอาจสงสัยว่า Reverberation Time นี้คืออะไร บทความนี้จะแนะนำเรื่อง Reverberation Time โดยสังเขปก่อนอื่นขอรณรงค์ก่อนว่าค่าเวลารีเวอเบอเรชันนี้สามารถใช้ภาษาไทยคือ “ค่าเวลากังวาน” แทนได้ ในบทความนี้ขอใช้คำว่าค่าเวลากังวานสำหรับ Reverberation Time ตลอดบทความ

เพื่อให้เห็นภาพขอยกตัวอย่างเวลาเราร้องเพลงในห้องน้ำ เสียงเพลงของเราในห้องน้ำจะมีความกังวานน่าฟังและมีพลังมากกกว่าเมื่อเราร้องเพลงกลางสนามฟุตบอล ที่เป็นเช่นนั้นเนื่องจากห้องน้ำเป็นห้องปิด ผนังห้องทุกด้านมีความสามารถในการสะท้อนเสียง เสียงที่สะท้อนไปมาในห้องน้ำมีระยะเดินทางสั้นใช้เวลาน้อย มนุษย์จะไม่ได้ยินเป็นเสียงสะท้อนที่แยกกัน (Echo) แต่ได้ยินเป็นเนื้อเสียงรวม ๆ เสียงเดียวที่มีพลังและมีความกังวานมากกว่า กรณีแบบนี้ถือว่าห้องน้ำมีค่าเวลากังวานสูง ในกรณีของห้องน้ำนี้ หากเรานำลูกโป่งเข้าไปแล้วทำให้แตกเพื่อสร้างเสียงอิมพัลส์ (Impulse) จากนั้นวัดเสียงที่ได้และวาดกราฟเสียงสะท้อน (Reflectogram) จะได้ภาพดังนี้

By Lee2008 [CC BY 3.0], via Wikimedia Commons
หากเวลากังวานนาน หางของกราฟเสียงสะท้อนจะลดลงช้า ๆ และยืดยาวกว่าห้องที่มีค่าเวลากังวานสั้น สถานการณ์ที่เกิดกราฟเสียงสะท้อนนี้เรียกว่ากระบวนการกังวาน (Reverberation Process) มีนิยามโดย Wallace Clement Sabine บิดาแห่งวงการอคูสติกในงานสถาปัตย์ (Architectural Acoustic) ดังนี้

"... a process of multiple reflection from walls, from ceiling and from floor, first one and then another,losing a little at each reflection until ultimately inaudible."
[Wallace Clement Sabine, 1868 - 1919]

ปัจจุบันการกำหนดระดับเสียงที่ถือว่า Ultimately Inaudible คือระดับเสียงที่ตกลงมาจากระดับเสียงตั้งต้น 60 dB ระยะเวลากังวานโดยหลักการจะวัดระยะเวลาจากตำแหน่งที่ต้นกำเนิดเสียงหยุดไปถึงตำแหน่งที่ระดับเสียงเหลือน้อยกว่า 60 dB วัดจากจุดตั้งต้นดังภาพ

ในทางปฏิบัติการที่ระดับเสียงจะตกลงมาจากจุดตั้งต้นถึง 60 dB นั้นเป็นไปได้ยากเนื่องจากสัญญาณรบกวนพื้น (Noise Floor) ที่ปกติจะมีค่าสูงราว 30 – 50 dB หากให้เสียงตั้งต้นสูงกว่าสัญญาณรบกวนพื้น 60 dB หมายความว่าสัญญาณตั้งต้นจะต้องสูงถึงราว 90 – 110 dB ซึ่งสูงมากเกินไป ในบางกรณีอาจทำการวัดระยะเวลาที่ระดับเสียงตกลงจากจุดตั้งต้น 30 dB นำเวลาที่วัดได้ (t1) คูณด้วยสองก็จะได้ค่าเวลากังวาน (t2) ตามนิยามได้ดังรูป

การวัดระยะเวลากังวานนี้เป็นหลักการให้เข้าใจง่าย ๆ เท่านั้น การวัดจริงจะมีมาตรฐานและจะมีรายละเอียดต่าง ๆ เช่นมีการแยกแถบความถี่ (Frequency Band) มีการปรับให้จุดเริ่มต้นเป็นจุดที่ระดับเสียงตกลงมาแล้ว 5 dB และอื่น ๆ ซึ่งสามารถดูรายได้เอียดได้จากมาตรฐานต่าง ๆ เช่นมาตรฐาน ISO 3382-2:2008 แต่ขอละไว้ไม่กล่าวถึงในที่นี้

พึงทราบว่าการวัดค่าเวลากังวานในห้องเดียวกัน หากวัดคนละตำแหน่ง ทั้งตำแหน่งของแหล่งกำเนิดเสียงและตำแหน่งของไมโครโฟน เวลากังวานที่ได้ก็จะมีค่าคลาดเคลื่อนอยู่บ้างไม่เท่ากันเสียทีเดียว ในทางปฏิบัติเราใช้การเฉลี่ยค่าเวลากังวานหลาย ๆ ตำแหน่งเป็นตัวแทนของเวลากังวานของแต่ละห้อง

ทีนี้กลับมาที่สภาพอคูสติกของห้องที่ว่ามักจะมีการกำหนดเกณฑ์ไว้ว่าห้องเช่นนี้ ๆ เพื่อจุดประสงค์ดังนี้ ๆ ควรมีค่าเวลากังวานเท่าใด เรื่องยากสำหรับนักอคูสติกก็คือเจ้าของห้องมักอยากให้ห้องของตนเองตอบโจทย์ได้ทุกอย่าง ไม่ว่าจะเป็นงานปราศรัย ปาฐกถา บรรยาย ละครเวที คอนเสิร์ตเพลงร็อค คอนเสิร์ตเพลงคลาสสิก ประชุม ต้องทำได้หมด แต่ในความเป็นจริงแล้ววัตถุประสงค์ของงานต่างกัน ขนาดห้องต่างกัน ก็จะต้องการค่าเวลากังวานไม่เท่ากัน

เป็นเรื่องยากที่จะจำแนกให้ชัดเจนลงไปว่าห้องแบบใดควรมีค่าเวลากังวานเท่าใดกันแน่ เท่าที่พบสืบค้นได้จะเป็นเพียงแนวทาง (Guidelines) เท่านั้นเช่นข้อมูลจาก Building Bulletin 93 หรือ BB93 ของอังกฤษซึ่งเป็นแนวทางสำหรับการออกแบบห้องต่าง ๆ ในโรงเรียนดังคัดบางส่วนมาแสดงในตารางดังนี้

ห้องเวลากังวาน T60 (วินาที)
ห้องบรรยายขนาดน้อยกว่า 50 คนไม่เกิน 0.8
ห้องบรรยายขนาด 50 คนขึ้นไปไม่เกิน 1.0
ห้องซ้อมดนตรีขนาดเกินกว่า 30 ลูกบาศก์เมตรไม่เกิน 0.8
ห้องแสดงดนตรี1.0 - 1.5

หากค่าเวลากังวานมีค่าน้อยเกินไปเสียงที่ได้ยินในห้องก็จะแห้งแล้ง ขาดพลัง ไม่น่าสนใจแก่ผู้ฟัง แต่หากค่าเวลากังวานมากเกินไปเสียงที่ได้ยินในห้องก็จะอื้ออึง แม้จะได้ยินเสียงแต่ก็ไม่อาจจำแนกได้ว่าเสียงนั้นคืออะไรหรือหมายความว่าอย่างไร เช่นหลายท่านอาจมีประสบการณ์ของระบบกระจายเสียงในสถานีรถไฟแบบโบราณที่ฟังไม่ออกเลยว่านายสถานีพูดว่าอย่างไรกันแน่ เป็นต้น

นักอคุสติกแต่ละคนจะมีหนังสืออ้างอิง/ตำราที่ตนใช้อยู่ ตำราเหล่านั้นก็จะมีแนวทางการกำหนดค่าเวลากังวานไว้ให้ (ผมไม่นำข้อมูลในตารางเหล่านั้นมาแสดง ณ ที่นี้เนื่องจากไม่ต้องการมีปัญหาด้านลิขสิทธิ์) นักอคูสติกที่ดีจะให้คำแนะนำเจ้าของห้องได้ว่าควรเลือกใช้ค่าเวลากังวานเท่าใดหรือให้อยู่ในช่วงใด ห้องนั้น ๆ จึงจะสามารถใช้ประโยชน์ได้สูงที่สุด