ประวัติความเป็นมาของ ระบบเสียง PA
สิ่งที่เรียกกันทั่วไปว่า ระบบเสียง PA ย่อมาจาก “Public Address” หมายถึง ระบบขยายเสียง ที่ใช้สำหรับเสริมกำลังจากแหล่งกำเนิดเสียง แล้วส่งต่อสู่พื้นที่สาธารณะ ไม่ว่าจะเป็นสถานีรถไฟ สนามกีฬา ร้านค้า โรงพยาบาล สนามบิน เป็นต้น
ในขณะที่หลักการของ PA มีอยู่ตั้งแต่ 20 ปีก่อนคริสตกาล จากการสำรวจอะคูสติกสถาปัตยกรรมในยุคนั้น แต่จะขอไม่กล่าวในบทความนี้ เพราะจะมุ่งเน้นไปที่ระบบ PA ที่เป็น Modern Electric และ Live Music เป็นหลัก
โครงสร้างพื้นฐาน 3 ประการของระบบ PA ได้แก่
- อุปกรณ์จับเสียงสั่นสะเทือน และแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้า
- วิธีการเพิ่ม และควบคุมสัญญาณไฟฟ้า
- อุปกรณ์แปลงสัญญาณไฟฟ้า กลับเป็นการสั่นสะเทือน และเผยแพร่สู่ที่สาธารณะ
หรือพูดง่าย ๆ ก็คือไมโครโฟน เครื่องขยายเสียง และลำโพง โดยสิ่งแรกที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นนั่นคือ ไมโครโฟน เช่นเดียวกับสิ่งประดิษฐ์อื่น ๆ ที่มักมีการโต้เถียงกันว่า ใครเป็นคนทำก่อนคนแรก ?
นักประวัติศาสตร์ส่วนใหญ่ ให้น้ำหนักไปกับ David Edward Hughes ด้วยไมโครโฟนคาร์บอนของเขา ในปี ค.ศ. 1875 ซึ่งเขาไม่เคยขอสิทธิบัตรสำหรับการประดิษฐ์ เหมือนกับว่าต้องการให้มันเป็นของขวัญแก่มนุษยชาติ
ไมโครโฟนของ Hughes ประกอบด้วยแท่งคาร์บอน ที่ยึดระหว่างถ้วยคาร์บอนทั้งบนและล่าง เชื่อมต่อกับวงจรและแบตเตอรี่ นี่คือวิธีการทำงาน:
- คลื่นเสียงจะทำให้แท่งคาร์บอนสั่นสะเทือน
- ความต้านทานที่เกิดขึ้นระหว่างถ้วยคาร์บอนทั้งสองจะผันผวน
- ความผันผวนจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า
ไมโครโฟนคาร์บอน ถูกแทนที่ด้วยการออกแบบที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ก็ยังถูกใช้ในโทรศัพท์จนถึงปี ค.ศ. 1980 และโดยรวมแล้ว การออกแบบนี้ เป็นต้นแบบสำหรับไมโครโฟนสมัยต่อ ๆ มา
สองถึงสามทศวรรษต่อมา ลำโพง Dynamic Moving-coi รุ่นแรกของโลก ถูกคิดค้นโดย Oliver Lodge นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ สิ่งประดิษฐ์นี้รู้จักกันในชื่อ “Bellowing Telephone” มีคุณสมบัติพื้นฐานเหมือนกับลำโพงในปัจจุบัน นั่นคือไดอะแฟรมที่สั่นด้วย Voice coil จากนั้นเสียงจะถูกขยายด้วย flared horn
ชิ้นสุดท้ายของปริศนาระบบ PA เกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1906 เมื่อนักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน Lee DeForest ได้คิดค้น Audion ซึ่งเป็นอุปกรณ์เครื่องแรกที่สามารถขยายสัญญาณกำลังไฟฟ้าได้ การขยายสัญญาณนี้เกิดขึ้นได้ด้วย Electrodes สามตัวของอุปกรณ์ ได้แก่ ไส้หลอดที่ให้ความร้อน กริด และเพลท
ผู้บุกเบิกระบบ PA
เมื่อองค์ประกอบทั้งสามนี้ถูกประดิษฐ์ขึ้นแล้ว การผลิตเสียงก็เริ่มต้น
Edwin Jensen และ Peter Pridham วิศวกรจากบริษัทอิเล็กทรอนิกส์ Magnavox ของอเมริกาเป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกการสร้าง และขยายเสียงในยุคแรก ๆ ระหว่างการทดสอบหลายครั้งในห้องปฏิบัติการ ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1911 – 1915 พวกเขาได้เชื่อมต่อไมโครโฟน และลำโพงเข้ากับแบตเตอรี่ขนาด 12 โวลต์ ซึ่งส่งผลให้เกิดการตอบสนองทางเสียงเป็นครั้งแรก
จากการวิจัยของพวกเขา Jensen และ Pridham ได้พัฒนา “Magnavox” ซึ่งเป็นระบบ PA ไฟฟ้าระบบแรกของโลกที่ใช้ในการขยายเสียงพูด นี่คือลำโพง Dynamic Moving-coi ที่มี Voice Coi ขนาด 1 นิ้ว Corrugated Diaphragm ขนาด 3 นิ้ว และ Horn ขนาด 34 นิ้ว ระบบ Magnavox ได้รับการเปิดเผยต่อสาธารณชนที่ San Francisco City Hall เมื่อวันที่ 24 ธันวาคม ค.ศ. 1915 โดยมีผู้คน 100,000 คนหันมาฟังการออกอากาศเพลงคริสต์มาส และสุนทรพจน์
ในปีถัดมา Jensen และ Pridham ยังคงพัฒนาระบบ PA ต่อไป ซึ่งหนึ่งในนั้นถูกใช้โดยประธานาธิบดีสหรัฐ Woodrow Wilson เพื่อจัดการกับฝูงชนจำนวน 75,000 คนใน San Diego ซึ่งถือเป็นครั้งแรกที่ประธานาธิบดี ใช้ระบบดังกล่าวเพื่อพูดกับสาธารณชน
ผู้บุกเบิกระบบ PA ที่สำคัญอีกรายหนึ่งคือ Marconi บริษัทโทรคมนาคมของอังกฤษ ตลอดช่วงทศวรรษ ค.ศ. 1920 Marconi ได้ผลิตระบบ PA จำนวนมาก เพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นของตลาด ที่ Marconi PA ถูกใช้โดย King George V เพื่อพูดคุยกับผู้คน 90,000 ในระหว่างนิทรรศการ British Empire ที่ Wembley ในปี ค.ศ. 1925
การเอาชนะข้อจำกัด
แต่การใช้ระบบ PA ในการแสดงดนตรีสด มักจำกัดอยู่เพียงการขยายเสียง เพื่อให้สามารถได้ยินเสียง เหนือวงดนตรีเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ข้อจำกัดนี้อาจเป็นส่วนหนึ่ง เนื่องจากเครื่องขยายเสียงแบบ Valve (หลอด) ที่ค่อนข้างเล็กในยุคนั้น
ในการทำงาน Valve จะใช้พลังงานจำนวนมาก และสร้างความร้อน ดังนั้นหากประกอบหลาย ๆ อย่างเข้าด้วยกัน เพื่อให้ได้กำลังขยายที่มากขึ้น ทำให้มีความเสี่ยงที่เครื่องขยายเสียงจะร้อนเกินไป ดังนั้นเครื่องขยายเสียงแบบ Valve ในช่วงเวลานี้จึงมีกำลังจำกัด ที่ประมาณ 20 วัตต์
ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง ระบบ PA ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว เนื่องจากความต้องการที่สูง และการแข่งขันที่รุนแรง
John Bardeen, Walter Brattain และ William Shockley ได้ให้กำเนิดเครื่องขยายเสียงแบบทรานซิสเตอร์ ทำให้ได้กำลังไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น ทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กกว่า Valve และไม่สร้างความร้อนมาก ดังนั้นจึงสามารถสร้างเครื่องขยายเสียงที่เล็กกว่า และมีประสิทธิภาพมากกว่าได้
ดนตรี Rock N Roll
การปรับปรุงและปรับแต่งเทคโนโลยี PA ยังคงดำเนินต่อไป สิ่งต่าง ๆ เริ่มน่าสนใจขึ้นอย่างมากในช่วงทศวรรษ 1950 เนื่องจากการประดิษฐ์กีตาร์ไฟฟ้า และความนิยมที่เพิ่มขึ้นของดนตรีร็อกแอนด์โรล ทำให้ความต้องการในการขยายเสียงเพิ่มมากขึ้น
ประวัติศาสตร์ของระบบ PA เกิดขึ้นในเดือนสิงหาคม ปี ค.ศ. 1965 เมื่อ The Beatles เล่นที่สนามกีฬา Shea Stadium ใน New York ในการเตรียมพร้อมสำหรับเหตุการณ์พิเศษนี้
ใช้เครื่องขยายเสียง Altec 1570 สี่ตัว แต่ละตัวให้เสียง 175W พร้อมลำโพง Electro-Voice LR4 ถูกแจกจ่ายไปทั่วสนามกีฬา ในขณะนั้น ระดับกำลังขับดังกล่าวแทบไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนในการแสดงคอนเสิร์ต
อย่างไรก็ตาม แนวคิดนี้ไม่เป็นไปตามแผน เนื่องจากกลุ่มเสียงที่กรีดร้องจำนวน 42,000 คน ได้กลบระบบ PA ไปอย่างสิ้นเชิง คาดว่าเสียงที่มาจากฝูงชนจะอยู่ที่ 135 เดซิเบล (dB) ซึ่งมากกว่าเสียงที่ส่งมาจากอุปกรณ์เสียงของ The Beatles กว่าสองเท่า
อีกหนึ่งปีต่อมา Fab Four ได้หยุดการเดินทาง คอนเสิร์ตนี้จึงถูกมองว่าเป็นหายนะของดนตรีสดในหลาย ๆ ด้าน อย่างไรก็ตาม หากไม่เป็นเช่นนั้น มันก็ไม่เกิดการเปลี่ยนแปลง
ดังกว่าดีกว่า
แน่นอนวงดนตรีต้องการเสียงที่ดังกว่าเสียงจากฝูงชน เพื่อทำให้การแสดงของพวกเขา เป็นประสบการณ์ที่น่าจดจำ ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ การแสดงของเดอะบีทเทิลส์ แทบจะไม่น่าจดจำ เนื่องจากระบบ PA ที่ล้าสมัย
โชคดีที่มีผู้บุกเบิก เพื่อนำเข้าสู่ยุคของ PA ขนาดใหญ่ นั่นคือ Charlie Watkins แห่ง WEM (Watkins Electric Music) ในลอนดอน Watkins ได้รับการขนานนามว่าเป็น ‘บิดาแห่ง PA ของอังกฤษ’
ที่งาน Windsor Jazz & Blues Festival ในปี ค.ศ. 1967 Watkins ได้เปิดตัวระบบ PA ของเขา ซึ่งสามารถผลิตพลังงานได้ 1,000 วัตต์ วงดนตรีที่รู้จักกันในชื่อ Fleetwood Mac ได้แสดงดนตรีสดเป็นครั้งแรกในงานเทศกาลนี้ และเสียงของพวกเขาได้รับการออกแบบโดยใช้ระบบของ Watkins เพียงแต่ Watkins ไม่ได้อยู่ด้วยเพื่อสนุกกับมัน เพราะเขาถูกจับในข้อหาก่อกวนความสงบ นับจากนั้นเป็นต้นไป ระบบ PA 1000 วัตต์ได้กลายเป็นบรรทัดฐานในเทศกาลดนตรีของอังกฤษ
เครื่องผสมสัญญาณเสียง 5 ช่องสัญญาณ WEM Audiomaster
ในปี 1968 WEM ได้เปิดตัวมิกเซอร์ Audiomaster จำนวน 5 ช่องสัญญาณ โดยแต่ละช่อง มีปุ่มควบคุมสำหรับระดับเสียง เบส กลาง เสียงแหลม และรีเวิร์บสปริง
ในยุคนั้นไมโครโฟนที่มีความต้านทานสูง การสูญเสียสัญญาณจึงเป็นปัญหาหลัก
Hanley และวิศวกรด้านเทคนิค John Chester ได้เกิดแนวคิดว่าการวางหม้อแปลงไว้ที่ปลายสายเคเบิล จะช่วยให้สามารถส่งสัญญาณไมโครโฟนที่มีความต้านทานสูง ไปได้ในระยะทางที่ไกลกว่า โดยไม่ทำให้เกิดสัญญาณรบกวน
ซึ่งวิธีการนี้มีขนาดใหญ่เกินไปที่จะออกทัวร์ นำมาสู่การพัฒนาไมโครโฟนอิมพีแดนซ์ต่ำที่มีหม้อแปลงไฟฟ้าในตัว เช่น Shure Unidyne III (1965), SM57 (1965) และ SM58 (1966)
จากนั้นในปี ค.ศ. 1967 Crown ได้เปิดเครื่องขยายเสียง solid state (ทรานซิสเตอร์) DC300 ที่สามารถส่งพลังงานได้ 300 วัตต์ สิ่งสำคัญสู่ความสำเร็จของ DC300 คือเหนือกว่าพลัง ความชัดเจน และการบิดเบือนที่ต่ำ คือขนาดที่สูง 7 นิ้วและน้ำหนัก 45 ปอนด์ ซึ่งมีเพียง 1/4 ของขนาด และน้ำหนักของเครื่องขยายเสียงหลอด ที่มีกำลังเท่ากัน
ณ จุดนี้ ระบบลำโพงสำหรับการแสดงคอนเสิร์ตส่วนใหญ่ค่อนข้างเรียบง่าย ซึ่งประกอบด้วยลำโพงรุ่นเดียวกันหลายตัว (มักจะจัดเรียงเป็นคอลัมน์) หรือชุดลำโพงและฮอร์น (เพื่อรองรับความถี่ต่ำ และสูงตามลำดับ)
จากนั้นยุค 70 เรียกได้ว่าเป็นยุคทองแห่งการขยายเสียง ในเดือนกุมภาพันธ์ปี ค.ศ. 1970 Bob Hall วิศวกรเสียงชาวอเมริกันได้รับมอบหมายให้สร้างระบบเสียง 4 ทางที่แยกสัญญาณออกเป็นเบส กลางล่าง กลางบน และความถี่สูง ให้กับวงร็อค The Grateful Dead ก่อนการแสดงที่ Fox Theatre ใน Missouri สหรัฐอเมริกา ผลลัพธ์ที่ได้คือระบบเสียงรวม 20,000W และทำลายสถิติโลก
ต่อมา The Who และ Deep Purple ได้ต่อสู้กันเพื่อชิงตำแหน่ง “วงดนตรีที่ดังที่สุดในโลก” โดย The Who ขึ้นอันดับหนึ่ง การแสดงในปี ค.ศ. 1976 ที่ The Valley ในลอนดอน ให้ความดังเสียงสูงถึง 126 dB
Line Array (ไลน์อาเรย์)
ความสามารถของลำโพงยังคงพัฒนาต่อไปในช่วงปี ค.ศ. 1980 และ 1990 โดยมีผู้ผลิตเครื่องเสียงจำนวนมากขึ้นเรื่อย ๆ ที่ย้ายเข้ามาในตลาดคอนเสิร์ต หนึ่งในนั้นคือผู้ผลิตสัญชาติอเมริกัน Easter Acoustic Works ซึ่งสร้างชื่อโดยการพัฒนาระบบลำโพง KF580 ในปี 1985 ลำโพง “Arrayable” แบบ 3 ทาง ระบบนี้เป็นเกณฑ์มาตรฐาน สำหรับการแสดงสดมาจนถึงทุกวันนี้
ในฝรั่งเศส Dr. Christian Heil และทีมวิศวกรเสียงของเขาผู้ผลิตลำโพง L’Acoustics ได้ปฏิวัติการผลิตเสียงสมัยใหม่ โดยการพัฒนาลำโพง line source array ที่ทันสมัย V-DOSC ในปี 1993 ระบบนี้เอาชนะการรบกวนที่เกิดจากลำโพงที่อยู่ติดกันหลาย ๆ ใบ ทำให้มีความดังเสียงที่สูง เพิ่มเติมด้วยการตอบสนองความถี่ที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้น
