BẢN CHẤT CỦA ÂM THANH

THE NATURE OF SOUND

NHA TRANG PROSHOW EVENT 

 Chương này là những thông tin cơ bản tiếp theo về âm thanh, một số trong đó là quan niệm sai lầm đã lây lan trong nhiều học viên thiếu kinh nghiệm được đào tạo tại lớp pro-sound thật sự. Trong số những học viên học âm thanh nói chung. Các bạn nên đọc lại toàn bộ chương này ít nhất hai lần thật triệt để bảo đảm hiểu rõ nội dung tường tận.

• Sóng âm thanh (Sound Waves)                                                         

Hình 2.1 và 2.2 hiển thị chuyển động của một cái loa đang tái tạo lại âm thanh cơ bản nhất, chẳng hạn như của âm thoa hay trong những thiết bị organ điện tử và synthesizer đơn giản

HÌNH 2.1 Một chu kỳ chuyển động của cone loa. (E, cone loa trở về A.) Những cái minh họa ở đây không gợn sóng, nhưng là sự nén và giãn nở không khí, đưa ra phía ngoài. Dưới đây là một phần nhỏ của tần số một sóng tiến ra phía ngoài. Thật tế, mức độ của việc bung ra sang một bên dĩ nhiên sẽ là ba chiều (thí dụ, trái, phải, hướng lên trên, và đi xuống từ các hướng của cone loa), và mức độ phân tán của nó có thể thay đổi tùy thuộc tần số của sóng

Khi cone (vành loa hình nón) loa di chuyển ra phía ngoài (Hình 2.1-B) không khí ngay trước mặt loa bị nén vượt quá áp suất không khí bình thường. Sau đó dòng khí nén di chuyển ra ngoài và tăng thêm áp lực lên những hạt không khí ở mặt trước, lần lượt di chuyển ra phía ngoài và nén với những hạt sau, và lập lại. Như thế, làn sóng nén tạo ra trong áp lực này bị biến thiên nhanh thành tập hợp nhiều hạt không khí và tiếp theo là sóng bị dịch chuyển ra phía ngoài. Khi cone loa di chuyển vào bên trong (Hình 2.1-D) nó tạo ra một phần chân không, hay giãn nở (còn gọi là loãng khí).

Những hạt không khí ở phía trước cone loa sẽ quay trở lại để lấp đầy chỗ giãn nở, những hạt này cũng bắt đầu di chuyển trở lại, vì vậy sau đó, những hạt phía sau sẽ vòng ra phía ngoài. Theo cách này, sóng bị giãn nở cũng bị biến thiên từ một tập hợp hạt không khí cho tới khi nó theo sau những lực nén cùng tốc độ. Mỗi lần cone loa tạo ra sự nén và giãn nở, sau đó trở lại điểm khởi đầu, là đã hoàn thành một chu kỳ (cycle) của sóng âm thanh.

Cone loa tiếp tục di chuyển theo cách tương tự (hình 2.2), nó tạo ra hằng hà việc nén và giãn nở liên tục ra phía ngoài, biến thành hiệu ứng gợn sóng. Những gợn sóng này giống như sự biến thiên của áp suất không khí là những cái tai chúng ta nghe được và phát hiện ngay lập tức, sau đó phiên dịch ra đó là một loại âm thanh. Mặc dù những đợt sóng di chuyển ra ngoài nguồn của nó, hạt không khí tự nó không di chuyển xa hơn mức cần thiết để tiến tới một sự nén bên ngoài, thay vào đó nó bị hút trở lại bằng cách giãn nở, kế tiếp, lập đi lập lại tiến trình suốt thời điểm có âm thanh.

Trong khu vực mở, trống trải, sóng âm thanh đi xa khỏi nguồn của nó theo cách chúng ta có thể tạm ví như sóng bề mặt trong ao nước, khi ném vào đó một cục sỏi. Khi sóng di chuyển ra phía ngoài, nó lan tỏa năng lượng của mình trên diện tích ngày càng lớn hơn, giảm bớt chiều cao lại cho đến khi không còn phát hiện khoản cách từ nguồn được nữa. Sóng âm, tỏa ra trong bất kỳ mô hình 3 chiều nào,hơn là trên mặt phẳng thí dụ như trên bề mặt của nước.

Trong khu vực kín, chẳng hạn như trong phòng hay thính phòng, âm thanh có khuynh hướng hoạt động khá giống như sóng tạo ra bởi một viên sỏi rơi vào bể cá (hình 2.3). Nếu những bức tường, sàn và trần nhà trống trải, âm thanh trải qua sự phản dội rất nhiều trước khi nó biến ra ngoài. (Điều này cũng tương tự như cách ánh sáng hoạt động trong căn phòng lót bằng kính, ngoại trừ một điều là với ánh sáng, nó xảy ra nhanh hơn nhiều). Kết quả này gọi là reverbration (vang dội), nhiều tiếng lập lại (echo) rất gần nhau không thể phân biệt, có thể nghe giống như sự phân rã (decay) liên tục theo sau những âm thanh ban đầu. Với mỗi sự dội âm, một số năng lượng trong những sóng này sẽ bị mất dần đi bởi bề mặt phản dội, cho đến khi nó bị hấp thu hoàn toàn.

Người trong phòng, đầu tiên sẽ nghe những âm thanh trực tiếp từ nguồn, sau đó là những âm thanh phản dội từ những bề mặt trong phòng. Cách xảy ra điều này là phần lớn nguyên nhân do những cái thường gọi là âm cách (acoustic – tính âm) của phòng. Khi phòng có thêm nội thất, rèm, thảm, v.v, tác động này sẽ xảy ra tương tự như trong hồ cá khi có thực vật và vật liệu xốp nhô lên mặt nước hay không (hình 2.3 ). Ở phòng như vậy, sóng tiếp tục khuếch tán và bị hấp thụ bởi những vật thể bổ sung và bề mặt xốp, đã làm âm thanh phân rã nhanh hơn. Mức độ và loại reverberation trong phòng rất quan trọng với âm thanh.

Tùy thuộc vào tình huống, nó sẽ đem đến cả hai điều: hạnh phúc lẫn tai họa. Nếu thêm reverberation đủ lượng, việc biểu diễn sẽ hoàn hảo hơn. Nhưng, có số lượng quá mức thì có thể là ác mộng cho cả người biểu diễn lẫn khán giả . Số lượng reverb tối ưu trong bất kỳ mối trường nào cũng có thể thay đổi tùy theo việc chúng ta đang khuếch đại tiếng nói hay âm nhạc, và còn liên quan tới loại âm nhạc nào nữa.

Hình 2.2

Đây là thời gian tiếp xúc thật của một phần sóng âm thanh phát ra từ loa.

Được thực hiện rất sáng tạo bằng phương pháp quét một micro nhỏ gắn với một bóng đèn neon đồng bộ với ánh sáng, để hiện ra giai đoạn sóng nén dần dần khi đi qua camera. Giả sử loa 15”, tần số phát ra liên tục sẽ có trình tự khá cao, thí dụ là 5.000 Hz. Lưu ý, đây là mô hình phần sóng rất hẹp lớn nhất (những điểm ở vùng phía trên và dưới, độ dB sẽ thấp hơn nhiều, và hầu như không nghe được). Điểm đặc trưng này là lý do chính, tại sao âm thanh phải dùng loa horn tần số cao, dùng để phát tán tần số cao cho khán giả thích hợp, đồng đều hơn. Tuy nhiên, không phải mọi hệ thống thực hiện việc này đạt được cùng một mức độ hiệu quả, chủ đề này sẽ thảo luận trong chương 9.