หากเพิ่งเริ่มสนใจเครื่องเสียงไฮไฟ เราอาจคุ้นเคยกับคำว่าขั้วต่อสัญญาณแบบอันบาลานซ์ (บางทีก็เรียก ซิงเกิ้ลเอนด์) ซึ่งส่วนมากจะเป็นขั้วต่อแบบ RCA ขณะเดียวกันก็มีคำว่าขั้วต่อสัญญาณแบบบาลานซ์ซึ่งส่วนมากจะเป็นขั้วต่อแบบ XLR บางครั้งในอุปกรณ์พกพาสมัยใหม่ก็อาจจะเป็นขั้วต่อแบบโฟนแจ็ค 2.5mm หรือ 4.4mm (pentaconn)
สำหรับเครื่องเสียงไฮไฟโดยเฉพาะในระดับไฮเอนด์หลาย ๆ รุ่น มีอยู่คำหนึ่งที่มักจะพบเจอในสเปคฯ ของมันนั่นคือ คำว่า “Truly Balanced” หรือ “Fully Balanced” ซึ่งความหมายในภาษาไทยเราบ่อยครั้งก็มักใช้คำว่า “บาลานซ์แท้” นั่นเอง
บาลานซ์และอันบาลานซ์
ก่อนอื่นขอทำความเข้าใจให้ตรงกันเสียก่อนว่า “บาลานซ์” ในที่นี้มิได้หมายถึงเรื่องของปรับปุ่ม balance บนหน้าปัดเครื่องเสียงหรือการปรับสมดุลเสียงสเตริโอข้างซ้ายและขวา
แต่บาลานซ์ในที่นี้คือการพูดถึง ‘รูปแบบของสัญญาณเสียงที่อยู่ในรูปแบบของคลื่นสัญญาณไฟฟ้า’ โดยทั่วไปแล้วรูปแบบของคลื่นสัญญาณไฟฟ้าหรือคลื่นสัญญาณเสียงแบ่งได้เป็น 2 รูปแบบด้วยคือ อันบาลานซ์ (Unbalanced) และบาลานซ์ (Balanced) หากจะยกตัวอย่างให้เข้าใจง่ายก็จะอธิบายได้สัญญาณรูปคลื่นไซน์หรือ sine wave ที่มีลักษณะเหมือนภูเขาที่มียอดเขาชี้ขึ้นด้านบนและชี้ลงด้านล่าง
ยอดเขาที่ชี้ขึ้นด้านบนนั้นคือคลื่นสัญญาณเฟสบวก (non-inverted signal) ให้เห็นภาพชัดเจนกว่านั้นก็คือเวลาที่กรวยลำโพงดันมาข้างหน้า ขณะที่รูปคลื่นที่เป็นภูเขาชี้ลงด้านล่างนั้นเรียกว่า คลื่นสัญญาณเฟสลบ (inverted signal) เวลาลำโพงได้รับคลื่นสัญญาณในรูปแบบนี้กรวยลำโพงนั้นจะผลุบเข้าด้านใน
สำหรับสัญญาณแบบอันบาลานซ์ทั่วไป รูปคลื่นสัญญาณทั้งเฟสบวกและเฟสลบ นั้นถูกนำมารวมกันแล้วฝากไปในตัวนำสัญญาณไฟฟ้าเพียงชุดเดียวโดยใช้งานร่วมกับสัญญาณกราวด์อีกหนึ่งชุด ขั้วสัญญาณไฟฟ้าของสัญญาณแบบอันบาลานซ์จึงมีเพียงแค่ 2 ขั้วเท่านั้น คือขั้วสัญญาณกับกราวด์ (ขั้วบวกกับขั้วลบ)
ดังที่ได้เรียนไว้ข้างต้นว่าในระบบเครื่องเสียงไฮไฟเรามักจะพบเห็นขั้วต่อสัญญาณแบบอันบาลานซ์ในรูปแบบของขั้วต่อ RCA ซึ่งมีใช้กันทั่วไปอย่างแพร่หลาย ทำให้มันถูกสรุปว่าเป็นขั้วต่อสัญญาณเสียงสามัญประจำเครื่องเสียงบ้าน
ขณะที่สัญญาณแบบบาลานซ์นั้น การเชื่อมต่อสัญญาณจะเป็นแบบที่มีความสมดุลสมกับชื่อ สัญญาณเฟสบวกจะถูกฝากไปในตัวนำ 1 ชุด ขณะที่สัญญาณเฟสลบก็จะถูกฝากไปในตัวนำอีก 1 ชุด โดยแต่ละสัญญาณจะมีสัญญาณกราวนด์แยกต่างหาก ซึ่งสัญญาณกราวนด์นี้อาจะเป็นแบบแยกอิสระหรือเป็นแบบกราวนด์ร่วม (common ground) ก็ได้ ขั้วต่อสำหรับสัญญาณแบบบาลานซ์จึงอาจมี 4 ขั้วหรือ 3 ขั้ว
ในระบบเครื่องเสียงไฮไฟ โดยเฉพาะเครื่องในระดับไฮเอนด์เรามักจะพบเห็นขั้วต่อสัญญาณแบบบาลานซ์ในรูปแบบของขั้วต่อ XLR ซึ่งมีขั้วต่อแบบ 3 ขา (3-pin XLR) โดยขั้วหรือขาที่ 3 มักจะเป็นขั้วต่อสำหรับกราวนด์ร่วม ขณะที่ขั้วต่อที่ 1 และ 2 จะเป็นสัญญาณเฟสบวกและเฟสลบตามลำดับ (ในบางมาตรฐานขั้วต่อที่ 1 และ 2 อาจถูกใช้งานสลับกันได้ กล่าวคือเป็นสัญญาณเฟสลบและเฟสบวกตามลำดับ)
ขั้วต่อแบบบาลานซ์นั้นเป็นที่มาตรฐานขั้วต่อสำหรับระบบเสียงระดับมืออาชีพหรือระบบเครื่องเสียงสำหรับสตูดิโอ เรียกว่าอุปกรณ์ในสตูดิโอล้วนแล้วแต่เลือกใช้เชื่อมต่อในรูปแบบของสัญญาณแบบบาลานซ์ทั้งสิ้น เนื่องจากต้องการ noise floor หรือสัญญาณรบกวนในระดับต่ำสุด
นั่นก็อาจเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้เครื่องเสียงบ้านระดับไฮเอนด์นิยมเลือกใช้ขั้วต่อแบบบาลานซ์ด้วยเช่นกันเนื่องจากมีจุดเด่นทางเทคนิคหลายประการ และมักจะถ่ายทอดคุณภาพเสียงออกมาได้ดีกว่า
Common-Mode Rejection Ratio (CMRR)
โดยทฤษฎีสัญญาณแบบบาลานซ์นั้นมีจุดเด่นเหนือกว่าสัญญาณแบบอันบาลานซ์ทั้งในแง่ของเกนขยายสัญญาณ และการจัดการกับสัญญาณรบกวน (noise) โดยเฉพาะเรื่องหลังนี่แหละที่ทำให้มันถูกเลือกใช้เป็นมาตรฐานของเครื่องเสียงระดับโปรฯ และเครื่องเสียงบ้านระดับไฮเอนด์
ในระบบเสียงที่เป็นสัญญาณแบบอันบาลานซ์หากว่าสัญญาณหลักถูกรบกวนจาก noise ใด ๆ เมื่อนำไปทำการขยายสัญญาณให้มีขนาด amplitude ใหญ่ขึ้น (เสียงดังขึ้น) noise ที่แฝงตัวเข้ามาก็จะถูกขยายให้ดังขึ้นตามไปด้วย
ขณะที่สัญญาณแบบบาลานซ์หากถูกรบกวนจาก noise ภายนอก สังเกตว่า noise ในสัญญาณแต่ละเฟสจะอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อนำไปผ่านกระบวนการขยายสัญญาณในรูปแบบของการขยายความแตกต่าง (differential amplifier) noise เหล่านั้นจะหักล้างกันเอง ส่งผลให้สัญญาณที่ได้ปลายทางมีความบริสุทธิ์ปราศจากการรบกวน ซึ่งคุณสมบัตินี้มีชื่อเรียกทางเทคนิคว่า Common-Mode Rejection Ratio (CMRR)
ด้วยเหตุผลนี้ระบบเสียงมืออาชีพและสตูดิโอที่ต้องการความสงัดของเสียง ด้วยการรักษา noise floor ให้อยู่ในระดับต่ำที่สุด ปราศจากเสียงฮัม เสียงจี่ หรือเสียงรบกวนส่วนเกินใด ๆ เครื่องเสียงที่มีมาตรฐานสูงจึงได้เลือกใช้สัญญาณบาลานซ์เป็นมาตรฐานในการเชื่อมต่อสัญญาณ เครื่องเสียงไฮไฟในบ้านโดยเฉพาะระดับไฮเอนด์ก็เลือกใช้การเชื่อมต่อสัญญาณแบบบาลานซ์ด้วยเหตุผลเดียวกัน
บาลานซ์แท้คืออะไร ? ทำไมเครื่องเสียงระดับไฮเอนด์จึงเลือกใช้
อย่างไรก็ดีแม้ว่าระบบสัญญาณแบบบาลานซ์นั้นมีคุณสมบัติในการขจัดสัญญาณรบกวนที่มีประสิทธิภาพ แต่นั่นหมายถึงการขจัด noise ที่แพร่เข้ามาจากภายนอก ไม่ใช่การขจัด noise ที่เกาะมากับตัวสัญญาณเสียงตั้งแต่ต้นทาง
ดังนั้นเพื่อให้ระบบสัญญาณแบบบาลานซ์มีความสมบูรณ์แบบมากยิ่งขึ้น กระบวนการทำให้สัญญาณเป็นบาลานซ์จึงถูกนำไปใช้ตั้งแต่สัญญาณที่วิ่งอยู่ในแผงวงจร ตั้งแต่ต้นทางไปจนถึงปลายทาง ด้วยการออกแบบให้วงจรขยายเสียงแต่ละส่วนจะถูกแยกขยายสัญญาณเฟสบวกและสัญญาณเฟสลบตลอดทั้งทาง
และนั่นจึงเป็นที่มาของคำว่า Fully Balanced หรือบาลานซ์แท้ ซึ่งมักจะพบเจอได้ในเครื่องเสียงระดับสูงที่มีความพิถีพิพันกับการออกแบบมาก ๆ และไม่ได้ห่วงเรื่องของต้นทุนเป็นหลัก
ที่เป็นเช่นนั้นเพราะว่า วงจรแบบบาลานซ์แท้นั้น จำเป็นต้องเพิ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในแต่ละส่วนเพิ่มอีกเป็นเท่าตัว แอมป์สเตริโอ 2 แชนเนลที่เป็นบาลานซ์แท้นั้น จึงเสมือนกับว่ามีแอมป์แบบอันบาลานซ์อยู่ในตัวถึง 4 แชนเนลทำงานร่วมกัน
ขณะที่แอมป์แบบอันบาลานซ์นั้น สามารถมีอินพุตหรือเอาต์พุตแบบบาลานซ์ได้ง่าย ๆ เพียงแค่ใส่ขั้วต่อ XLR ไว้ที่อินพุต แล้วนำสัญญาณมาผ่านวงจรรวมเฟสสัญญาณ ก่อนส่งไปขยายด้วยแอมป์แบบอันบาลานซ์ ทางด้านเอาต์พุตก็เพียงแค่นำสัญญาณอันบาลานซ์ที่ขยายมาแล้วไปผ่านวงจรแยกเฟสสัญญาณก่อนจะออกไปที่ขั้วต่อ XLR
ดังนั้นเราจึงไม่สามารถบอกได้ว่าเครื่องเสียงนั้น ๆ เป็น บาลานซ์แท้หรือไม่ โดยการดูแค่ขั้วต่อสัญญาณขาเข้าและสัญญาณขาออกว่าเป็นขั้วต่อประเภทใด หากแต่ต้องพิจารณาจากองค์ประกอบภายในวงจรว่ามีการแยกสัญญาณแต่ละเฟสตลอดทั้งวงจรหรือไม่
จุดหนึ่งที่สังเกตได้ง่ายคือ ส่วนของ attenuator หรือ volume control แอมป์สเตริโอที่เป็นแบบบาลานซ์ สัญญาณข้างซ้ายและขวา จะมีการแยกเฟสบวก-ลบออกจากกัน ทำให้อุปกรณ์ในส่วนนี้ต้องแยกออกเป็น 4 ชุด สำหรับสัญญาณทั้งหมด (แชนเนลซ้ายเฟสบวก, แชนเนลซ้ายเฟสลบ, แชนเนลขวาเฟสบวก และ แชนเนลขวาเฟสลบ)
เครื่องเสียงที่เป็นบาลานซ์แท้ปัจจุบันพบได้ทั้งใน DAC, ปรีโปรเซสเซอร์, อินทิเกรตแอมป์, ปรีแอมป์, เพาเวอร์แอมป์ หรือแม้กระทั่งลำโพงแบบแอคทีฟ
ในทางทฤษฎีและทางปฏิบัติเครื่องเสียงที่เป็นบาลานซ์แท้มักจะให้คุณภาพเสียงที่ดีกว่าแบบอันบาลานซ์ อย่างไรก็ดีในซิสเตมหนึ่ง ๆ อาจมีปัจจัยด้านอื่นที่มีความเกี่ยวพันกับคุณภาพเสียงด้วย ไม่ว่าจะเป็นเรื่องการแมตชิง การเซ็ตอัป หรือแนวทางในการปรับแต่งเสียง
ดังนั้นการมองหาเครื่องเสียงแบบบาลานซ์แท้นั้นจึงเป็นเพียงการเริ่มต้นอย่างเหมาะสมตามหลักการที่ได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลาย แต่อาจมิได้เป็นคำตอบสุดท้ายสำหรับทุกซิสเตมเสมอไป
*ภาพประกอบจากหนังสือ The Complete Guide to High-End Audio เขียนโดย Robert Harley