Harmonic (ฮาร์มอนิก) และ THD คืออะไร?

สารบัญ

• Harmonic คืออะไร?
  • ทำไม ฮาร์มอนิก ถึงสำคัญ?
• THD คืออะไร?
  • ทำไม THD ถึงสำคัญ?
  • การดูค่า THD ในระบบเสียง
• สรุป

Harmonic คืออะไร?

คำว่า “ฮาร์มอนิก” ภาษาไทยในทางดนตรี หมายถึง คลื่นเสียงที่เกิดจากความถี่พื้นฐาน (fundamental frequency) และมีความถี่ที่เป็นทวีคูณของความถี่พื้นฐาน เช่น 2 เท่า, 3 เท่า ซึ่งช่วยให้เสียงฟังดูมีมิติและสมบูรณ์มากขึ้น ส่วนในทางวิศวกรรมไฟฟ้า ฮาร์มอนิกหมายถึงความถี่ที่ไม่ต้องการในระบบไฟฟ้า

ทำไม ฮาร์มอนิก ถึงสำคัญ?

การวัดคุณภาพเสียงของลำโพง ฮาร์มอนิก ถูกใช้เป็นตัวชี้วัดคุณภาพเสียงของลำโพง โดยเราเรียกกันว่าค่า ค่า THD ซึ่งเป็นค่าที่บอกว่า ลำโพงมีการบิดเบือนคลื่น ฮาร์มอนิก มากน้อยแค่ไหน โดยค่า THD ที่ต่ำ จะให้เสียงที่ใกล้เคียงกับต้นฉบับ ฟังดูชัดเจนและไพเราะ ในทางตรงกันข้าม ค่า THD ที่ต่ำที่สูง จะให้เสียงเพี้ยน ฟังดูแตกหรือมีเสียงรบกวน นั่นเองครับ

ตัวอย่างง่ายๆ
ถ้าลำโพงสร้างฮาร์มอนิกได้ดีเสียงดนตรีจะฟังดูเต็มและมีมิติ เช่น เสียงกีตาร์จะมีความก้องกังวานและมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว แต่ถ้าลำโพงมีฮาร์มอนิกไม่ดี (Harmonic Distortion) เสียงกีตาร์อาจฟังดูแตกหรือผิดเพี้ยน ทำให้เสียอรรถรสในการฟังได้

THD คืออะไร?

THD (Total Harmonic Distortion) เป็นค่าความผิดเพี้ยนของกระแสสัญญาณโดยรวม เมื่อเปรียบเทียบกับความถี่พื้นฐาน (fundamental frequency) โดยพื้นฐานแล้วมันเป็นวิธีการวัดว่ารูปแบบของสัญญาณถูกเปลี่ยนแปลงไปจากรูปแบบดั้งเดิมมากน้อยเพียงไหน เช่น ค่า THD : <0.09% หมายความว่า เสียงที่ออกมาจากลำโพง 100% จะมีความผิดเพี้ยน หรือความปนเปื้อนของสัญญาณน้อยกว่า 0.09% ซึ่งค่า THD ที่ต่ำจะให้เสียงที่ใกล้เคียงกับต้นฉบับฟังดูชัดเจนและไพเราะ ส่วนค่า THD ที่ต่ำที่สูงจะให้เสียงผิดเพี้ยนมากขึ้นในสัญญาณเสียง ทำให้ฟังดูแตกหรือมีเสียงรบกวน

ค่า THD มีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพและคุณภาพของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ในระบบเสียง ค่า THD ที่สูงอาจทำให้เกิดเสียงเพี้ยน ส่งผลให้เสียงเพลงหรือเสียงพูดฟังดูไม่เป็นธรรมชาติและสร้างความไม่สบายหู ส่วนในระบบไฟฟ้า ค่า THD ที่สูงเกินไปสามารถนำไปสู่การสิ้นเปลืองพลังงาน การเกิดความร้อนที่มากเกินไป และอาจทำให้อุปกรณ์เสียหายได้ แม้ว่าคุณจะมีเครื่องเล่นที่มีคุณภาพดีแค่ไหน ถ้าลำโพงหรือระบบเสียงมีค่า THD สูง ก็ไม่สามารถแสดงประสิทธิภาพได้อย่างเต็มที่

• ระบบเสียง
  ในอุตสาหกรรมระบบเสียง ค่า THD นั้นถูกใช้ในการประเมินคุณภาพของแอมป์ (amplifiers), ลำโพง และอุปกรณ์เสียงอื่น ๆ ค่า THD ที่ต่ำแสดงว่า เสียงที่ออกมามีความใกล้เคียงกับการบันทึกต้นฉบับมากขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับระบบเสียงคุณภาพสูงหรือที่เราเรียกว่า Hi-Fi
• ระบบไฟฟ้า
  ในระบบไฟฟ้า ค่า THD มีความสำคัญในการประเมินคุณภาพของแหล่งจ่ายไฟ ฮาร์มอนิกส์ที่สูงเกินไปอาจทำให้ระบบไฟฟ้าทำงานไม่ดี ทำให้เกิดความร้อนเพิ่มขึ้น และอาจถึงขั้นทำให้อุปกรณ์เสียหายไวกว่าปกติ เพราะเหตุนี้ทำให้มีการตรวจเช็ค ค่า THD ในอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น อินเวอร์เตอร์ หม้อแปลงไฟฟ้า และอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ
• ระบบการสื่อสาร
  ในระบบสื่อสาร ค่า THD สามารถส่งผลต่อความชัดเจนและความน่าเชื่อถือของสัญญาณ การบิดเบือนที่มากเกินไปอาจทำให้เสียงและข้อมูลที่ส่งไปมีคุณภาพแย่ลง ส่งผลให้การทำงานไม่มีประสิทธิภาพและเกิดความผิดพลาดบ่อยขึ้น

การดูค่า THD ในระบบเสียง

เวลาเลือกซื้อเครื่องเสียงดีๆ อย่างเครื่องขยายเสียง ลำโพง หรือหูฟัง คนมักจะดูค่า THD หรือค่าการบิดเบือนของเสียง ซึ่งยิ่งค่าต่ำก็ยิ่งดี เพราะเสียงจะออกมาใกล้เคียงกับต้นฉบับมากที่สุด แต่จริงๆ แล้ว หูของคุณอาจจะไม่ได้ไวต่อการบิดเบือนที่น้อยมากๆ ถ้าให้เห็นภาพง่ายๆ อย่างในเครื่องเสียงทั่วไป ถ้า THD ต่ำกว่า 1% ก็ถือว่าโอเคแล้ว เพราะส่วนใหญ่คนฟังจะไม่รู้สึกถึงการบิดเบือนนั้นเลย แต่สำหรับเครื่องเสียงระดับไฮเอนด์ ที่เน้นความแม่นยำของเสียงแบบสุดๆ ผู้ผลิตจะพยายามลด THD ให้ต่ำมากๆ เช่น ต่ำถึง 0.001% เพื่อให้เสียงที่ออกมานั้นเหมือนกับต้นฉบับที่สุดเท่าที่จะทำได้

THD มักจะมีให้ดูที่ สเปค (Specification Sheet) ของลำโพง, หูฟัง หรือ แอมป์

แบรนด์ที่แสดงค่า THD ในสเปคพี่พบเห็นได้บ่อยๆ เช่น Yamaha, Denon, Marantz, Sony, Bose, Klipsch, JBL เป็นต้น

สรุป

Harmonic คือ คลื่นเสียงที่เกิดจากความถี่พื้นฐาน (fundamental frequency) และมีความถี่ที่เป็นทวีคูณของความถี่พื้นฐาน ซึ่งช่วยเติมเต็มให้เสียงมีมิติและสมบูรณ์มากยิ่งขึ้น ในการวัดคุณภาพเสียงของลำโพง หูฟัง หรือแอมป์ เรามักใช้ค่า THD (Total Harmonic Distortion) เป็นตัวชี้วัด โดยค่า THD ที่ต่ำจะให้เสียงที่ใกล้เคียงกับต้นฉบับ ฟังดูชัดเจนและไพเราะ ในทางกลับกัน ค่า THD ที่สูงจะทำให้เสียงเพี้ยน ฟังดูแตกหรือมีเสียงรบกวน การเข้าใจความสำคัญของ Harmonic และ THD จะช่วยให้คุณเลือกอุปกรณ์เสียงได้ง่ายและตรงใจมากขึ้น อย่างไรก็ตาม แม้จะเลือกอุปกรณ์ที่มีค่า THD ต่ำที่สุด แต่ประสบการณ์การฟังเสียงยังขึ้นอยู่กับการรับรู้ของแต่ละบุคคล การลองฟังด้วยตัวเองจึงเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการตัดสินใจ

ขอบคุณของมูลจาก AUDIOPHILE ON