0

Bài 22. Đo lường âm thanh

Đo lường âm thanh. Audio Mesurement.

1.  Thuật ngữ và khái niệm (Terms and Concepts)

Đo lường âm thanh và các tín hiệu điện đại diện cho nó đã có từ khi khởi đầu lĩnh vực âm thanh, giới thiệu những thách thức đặc biệt. Các tính chất phi tuyến và bản chất của thính giác rất cá biệt làm cho việc chia sẻ các số đo – khía cạnh thậm chí cho đến ngày nay- là một nhiệm vụ khó khăn nhất. Mặc dù đã có, nói chung, đã chấp nhận những phương pháp trao đổi dữ liệu về âm thanh, tín hiệu âm thanh và đặc điểm nghe, một công việc rất khách quan (objectifying) của luồng thông tin kỹ thuật trong lĩnh vực này. Chương này tập trung vào một vài trong những chuyện đó, và cũng cung cấp nền tảng vật chất bổ sung. (Chúng tôi sẽ cố tỏ ta khoan dung (merciful). Một số người có thể muốn bỏ qua các phần của chương này, và sử dụng nó ngay, thay vì để nói sau này khi cần)..

2.  Đáp ứng tần số (Frequency Response)

Khả năng của một thiết bị sản xuất ra âm thanh trong một giải tần số cụ thể (có nghĩa là, để đáp ứng với các tần số đó) được gọi là đáp ứng tần số (đáp tần). Một đồ thị đo lường đầu ra của các thiết bị theo tần số, so với các tín hiệu đầu vào, trình bày trong hình 4.1, được gọi là đường biểu diễn đáp ứng tần số. Đây là loại đường biểu diễn, khi mô tả chính xác, cho phép người dùng thiết bị biết trước khoảng cách gấn đúng, các thiết bị sẽ ảnh hưởng đến chất lượng âm của âm thanh hay tín hiệu đến với nó.

do luong am thanh

Hình 4.1. Tần số đáp ứng của amply và micro chất lượng cao

Khi một thiết bị tái tạo tần số trong giải tần nhất định với tầm quan trọng ngang nhau, so với cường độ của tần số có trong tín hiệu input, đường biểu diễn đáp ứng của thiết bị này được gọi là phẳng (flat) trong giải tần đó (bởi vì các đường biểu diễn đáp ứng trong giải đó đi ngang , hay phẳng, trên loại đồ thị này). Bạn sẽ thấy đường biểu diễn đáp ứng phẳng khá khan hiếm trong phổ âm thanh thường là đặc trưng duy nhất của bộ khuếch đại (amplifier). Loa phóng thanh gần như không bao giờ đạt được điều này trong dung sai rất gần (ngoại trừ trong giải tần giới hạn). May mắn thay, đó không phải là điều hoàn toàn cần thực hiện. Một vài micro condenser gần đạt độ lý tưởng này, nhưng như đã nói ở trên (trong chương 1), micro thường không cần phải có đáp ứng tần số flat.

Các thiết bị như mixer và thiết bị xử lý tín hiệu lý tưởng khác sẽ hiển thị đặc tính này trong suốt toàn bộ phổ âm thanh, nhưng trong thực tế, nhiều thiết bị thay đổi chất lượng âm đáng kể, thậm chí khi EQ đã được thiết lập ở vị trí flat của nó. (Nói cách khác, đáp ứng của nó không nhất thiết phải flat mặc dù các mixer chất lượng cao nhất và thiết bị xử lý tín hiệu khác có khuynh hướng đi tới rất gần điều này.)

Vậy làm thế nào có được điều đó, có hai thiết bị của các hãng sản xuất khác nhau, mà cả hai đều yêu cầu phải có đáp ứng tần số phẳng (flat) (và lần lượt đưa vào trong một hệ thống đồng nhất với một trở kháng phù hợp), trong một số trường hợp, âm thanh ra rất khác biệt khi nó được cung cấp các tín hiệu input giống nhau không? Hầu hết câu trả lời đơn giản là, nó có đường biểu diễn đáp ứng tần số thực tế khác nhau, bất kể các thông số kỹ thuật có thể khẳng định vấn đề gì. (Và trong vài trường hợp, trong các thiết bị kinh phí thấp, đáp ứng tần số có thể thay đổi đáng kể như là thay đổi mức độ tín hiệu).

Rất cơ bản, bất kỳ đặc điểm kỹ thuật đáp ứng tần số không được hiển thị như đồ thị trong hình 4.1 đều có một dung sai tối thiểu, mà ở loa thường là ±3dB (cộng thêm hay trừ đi 3dB). Qui cách kỹ thuật cũng phải hội đủ điều kiện toàn giải (full-range) của đáp ứng này để vẫn trong giới hạn dung sai quy định. (Với thông số ±3dB, đây sẽ là một tổng 6dB lên xuống trong giải tần số trích dẫn). Trong trường hợp một bộ khuếch đại, hay bộ xử lý tín hiệu chất lượng rất cao, dung sai quy định có thể nhiều hơn, vào khoảng ±1dB khắp hầu hết phổ âm thanh.

Với thông số kỹ thuật của micro và loa, một số các vấn đề phức tạp sẽ xảy ra. Điều này là do các đường biểu diễn đáp ứng thường được đo trực tiếp trên trục. Rời khỏi trục đáp ứng, có thể đi chệch rất nhiều so với những đường biểu diễn đã công bố trên trục, ngay cả những đường biểu diễn chính xác và trung thực tiêu biểu. Sẽ tập trung xử lý điều này nhiều hơn nữa trong chương 5 và 10. Các hình thức đo cơ bản của dB liên quan được giới thiệu sau trong chương này.

Việc giảm cường độ âm thanh như: người nghe di chuyển xa hơn từ nguồn là do hai yếu tố: (1) sự lan truyền hình học của âm thanh, và (2) tổn thất do ma sát giữa các hạt không khí. Qua khoảng cách ngắn ở (1) (được mô tả bởi luật bình phương nghịch đảo) có khuynh hướng chiếm ưu thế. Qua khoảng cách dài hơn ở (2) (suy giảm trong không khí) ngày càng trở nên quan trọng.

3.  Luật bình phương nghịch đảo (Inverse Square Law)

Mỗi lần tăng xa gấp đôi khoảng cách đến nguồn âm thanh dẫn đến giảm đi bốn lần công suất âm thanh (bằng 6dB). (Chính xác hơn, mỗi sự gia tăng tỉ lệ khoảng cách từ nguồn cho ra một kết quả giảm mức âm thanh theo tỷ lệ nghịch với bình phương của sự gia tăng khoảng cách tương đối). Điều này được minh họa trong hình 4.2, và được gọi là luật bình phương nghịch đảo.

Vì vậy, trong một khu vực mở (với một bề mặt mặt đất dễ hấp thụ), nếu một một nguồn âm thanh di chuyển ra xa từ 4ft sang 8ft, mức độ bị giảm 6dB. Nếu di chuyển một lần nữa từ 8ft sang 16ft, lại giảm thêm 6dB nữa (tổng cộng là 12dB). Lại di chuyển một lần nữa từ 16ft sang 32ft, tổng cộng giảm tất cả 18dB, v.v.. Nếu ngay bây giờ di chuyển từ 32 ft sang 64ft , sự khác biệt là …. bạn nghĩ ra chưa?.

Rõ ràng, một trong những âm thanh cách xa nguồn, di chuyển gần hơn hay xa hơn một chút, sự khác biệt sẽ tương đối ít. (Bất ngờ, vào khoảng 1.000 feet, khoảng một phần năm của một mile, cường độ vẫn chỉ giảm 48dB, có thể đưa ra sự xem xét về lý do tại sao âm thanh được mang đi quá xa. Ngoài 48dB đã đề cập trên, âm thanh sẽ giảm thêm phần nào, đặc biệt ở tần số cao hơn, bằng sự suy giảm sẽ mô tả trong phần sau).

Trong nhà, khi khoảng cách tăng vượt quá một điểm nhất định, phản dội từ các bề mặt chung quanh góp phần tạo nên cường độ tổng thể. Vì vậy, sự kết hợp của âm thanh trực tiếp và phản dội cho ra kết quả của sự giảm cường độ càng lúc càng ít đi cho mỗi lần nhân đôi khoảng cách, khi những âm thanh phản dội đến càng ngày càng phát huy sự tham gia.

Thông số kỹ thuật tần số đáp ứng không được biểu diễn trên đồ thị nên có dung sai tối thiểu khi sử dụng từ “phẳng” ”flat”. Trong những đồ thị ở trên, chú ý cẩn thậnrằng, thường sử dụng sự phân ranh giới giữa dB khác nhau. Kiểm tra các đường biểu diễn mà không chú ý đến sự phân ranh giới này có khuynh hướng khá vô nghĩa.

Một số hãng sản xuất bảo thủ và trung thành với thông số kỹ thuật tiêu biểu của họ hơn những hãng khác. Thông thường, một đường biểu diễn, vào lúc chúng tanhìn thấy nó, sẽ phải trải qua những lời nói đùa gọi là “bộ phận tiếp thị người đầm phẳng (flattener) đường biểu diễn”. Nhưng giống hay không, thậm chí trong trường hợp kỹ thuật tốt nhất cũng thường gây hiểu nhầm vì nhiều lý do. Các công ty nổi tiếng trong lĩnh vực này thường hay bị vì lý do tốt, trước khi đưa ra một quyết định quan trọng dựa trên sự công bố thông số kỹ thuật, nên hỏi thăm những người đang làm công tác thực tế trong lĩnh vực pro-sound thường có ích, hay thật sự nghe kỹ các thiết bị để so sánh với những cái mà bạn đã quen dùng.

luat binh phuong nghich dao

Hình 4.2. Luật bình phương nghịch đảo.

Mỗi lần nhân đôi khoảng cách khoảng -6dB. Trong nhà, âm thanh phản dội sẽ phát huy, việc giảm mức độ âm thanh đi bị phản tác dụng bởi mức độ âm thanh phản dội.

4.  Sự suy giảm tần số cao trong không khí (High Frequency Attenuationin in Air)

Sự suy giảm tần số cao là một yếu tố đặc biệt quan trọng trong các môi trường lớn. Các tần số cao hơn bị mất mát lớn hơn, do đó nó phát tán có hiệu quả qua khoảng cách xa khó hơn. Nói đơn giản, tần số thấp được mang đi xa hơn so với tần số cao. Hình 4.3 cho thấy tỷ lệ gần đúng của sự hao hụt, trên mỗi đơn vị khoảng cách, cho các giải tần số ở phần trên cao của phổ âm thanh.

Loại hao hụt này do ma sát giữa các phân tử không khí, xảy ra ngoài sự lan truyền hình học của âm thanh được mô tả bởi luật bình phương nghịch đảo. Năng lượng này được biến đổi thành nhiệt năng (thực tế giá trị của nhiệt rất nhỏ, ước tính rằng sản lượng công suất toàn bộ âm thanh của một trận bóng đá trong một sân vận động đông người chỉ cho ra khoảng năng lượng đủ nung nóng một tách trà). Sự suy giảm này xảy ra theo đơn vị khoảng cách, chứ không phải bởi tỷ lệ khoảng cách.

Loại hao hụt này làm tăng mức độ nghiêm trọng khi tần số gia tăng bởi vì có sự tương tác nhiều hơn giữa các phân tử riêng làm tăng tần số. Số lượng suy giảm tần số cao cũng thay đổi đáng kể theo độ ẩm ướt, như minh họa trong hình 4.3.

Ảnh hưởng thực tế của loại suy giảm này là, trong môi trường rất lớn như sân vận động ngoài trời và công trường lớn khác, khán giả ở xa hơn sẽ có khuynh hướng nhận được một âm thanh thiếu tiếng sít (zip) đáng kể. Một cách tiếp cận phổ biến khá hiện đại để giải quyết vấn đề này (thể hiện trong chương 14) là sử dụng các thiết bị bổ sung tần số cao được đặt tương đối gần với các bộ phận khán giả phía sau, với output của nó bị delay, do đó, nó sẽ đồng bộ với sự xuất hiện của âm thanh từ các cụm loa chính.

Sự suy giảm của âm thanh trong không khí trên 100ft (30m).

Hình 4.3. Sự suy giảm của âm thanh trong không khí trên 100ft (30m).

 Sự suy giảm tần số cao luôn luôn cần phải được xem xét trong hoạt động của hệ thống âm thanh trong môi trường rất lớn. Loại suy giảm này gia tăng một cách trầm trọng trong các tần số cao nhất. Nó cao hơn đáng kể trong khoảng độ ẩm tương đối 10% đến 25% (ít hơn mức này chỉ thấy trong khí hậu khô cằn nhất). Lưu ý, thí dụ, 12kHzlà suy giảm nhiều bằng 10dB hơn ít nhất là 100ft, tùy thuộc vào độ ẩm. Thật thú vị, khi không khí trở nên ẩm ướt hơn, lượng suy giảm thật sự giảm.

5.  Đo điện cơ bản (Basic Electric Mesurement)

Đối với người đọc không quen, đây là sự mô tả về vài khía cạnh rất cơ bản của điện. Trong hình 4.4, nước chạy bằng cánh gàu được dùng để cung cấp năng lượng cho động cơ vào điểm cuối đối diện nó. Bằng cách này, một dòng chảy liên tục theo một hướng được tạo ra, do đó năng lượng áp dụng ở một nơi bị chuyển đến một thiết bị ở một nơi khác. Điều này cũng tương tự như dòng điện một chiều (Direct Current) (DC) .

Trong hình 4.4, cánh gàu liên tục di chuyển theo các hướng thay đổi, trước tiên hướng tới, sau đó ra phía sau, để cung cấp điện cho một thiết bị được thiết kế để đáp ứng với sự thay đổi như vậy. Điều này tương đương với dòng điện xoay chiều (Alternating Current) (AC). Máng với đường đôi của nó khá tiêu biểu cho cable điện với hai dây dẫn dòng tải , do đó có thuật ngữ mạch điện (circuit).

Có sự quan hệ khá trực tiếp giữa các lực tác dụng bởi một nguồn điện và luồng dẫn của các điện tử thông qua mạch điện. Điều này được mô tả bằng công thức nổi tiếng gọi là định luật Ohm:

V / (R hay Z) = l
V = Volttage (điện áp tính bằng volt)
R hay Z = điện trở hay trở kháng (tính bằng ohms, ký hiệu là )
I = dòng cảm ứng (dòng chảy điện tử, tính bằng ampe)

Ở đây, dòng chảy của điện tử (dòng, cường độ) được thể hiện tỷ lệ thuận với năng lượng phát sinh (điện áp, voltage) và tỉ lệ nghịch với điện trở hay trở kháng trong mạch. Bằng công thức thông thường, một sự tăng gấp đôi điện áp –voltage- (điện năng, hay áp lực) sẽ gây ra dòng (cường độ) tăng gấp đôi (số lượng điện tử chảy qua mạch). Khi nhân đôi trở kháng (hay điện trở) sẽ cắt giảm một nửa dòng điện.

Thuật ngữ điện trở (resitance) áp dụng đối với dòng điện một chiều.Impedance (trở kháng) (ký hiệu là Z) áp dụng cho bất kỳ loại dòng điện xoay chiều nào, bao gồm cả tín hiệu âm thanh. Với ý nghĩa đó, trở kháng có thể được hiểu như là sức đề kháng của mạch điện với sự chuyển động sóng sine (sine-wave motion) của một tần số nhất định. Nó bao gồm điện trở DC kết hợp với mạch điện kháng bổ sung tới dòng điện xoay chiều. Kết quả là, trở kháng bình thường đo được sẽ cao hơn điện trở.

Trong khi định luật Ohm mô tả sự quan hệ giữa điện áp, trở kháng và các kết quả của các điện tử, một công thức khác cơ bản được sử dụng để hiển thị giá trị thực tế của công suất-power (rất khác với từ áp lực-pressure) sinh ra vào trong một mạch điện. Power (năng lượng-công suất) có khả năng làm một số công việc (chẳng hạn như di chuyển một cone loa hay truyền động một mạch điện tử). Điều này được thể hiện bởi:

V x l = 
V      = điện áp (tính bằng volt).
I       = dòng cảm ứng (đo bằng ampe) A
P     = Power-công suất (đo bằng watt)

Công thức này cho thấy lượng điện năng thật sự tiêu tan (sử dụng hết) trong mạch điện tại thời điểm nhất định là cân xứng với cả áp lực điện (điện áp) và dòng điện tử (dòng). Bằng sự quan hệ này, một tín hiệu có điện áp tương đối cao / dòng thấp có thể liên quan đến mức công suất tương tự như một tín hiệu có điện áp tương đối thấp / dòng cao. Nếu có liên quan cùng một công suất, nó có thể là cả hai, khi khai thác đúng cách, sẽ thực hiện cùng một số lượng công việc.

Một số lượng công suất nhất định có thể được chuyển đổi để thay đổi số lượng tương đối của điện áp và dòng điện. Loại chuyển đổi (transforming) này thường được sử dụng, thí dụ trong sự phân phối hệ thống âm thanh liên quan đến nhiều loa mức độ từ thâp đến trung bình, cũng như trong nhiều khía cạnh khác về sự của hoạt động âm thanh, đặc biệt trong các thiết bị điện tử.

Một mô phỏng tương tự (analogy)

4.4. Một mô phỏng tương tự (analogy)

Một mô phỏng tương tự (analogy) cho người chưa quen với các thuật ngữ điện cơ bản.

Máng A được dùng ở đây để dễ minh họa. Dòng điện sẽ được so sánh phần nào với nước qua ống (mặc dù so sánh này chưa hoàn hảo). Áp lực nước sẽ tiêu biểu cho điện áp. Số lượng dòng chảy thực tế sẽ tiêu biểu cho dòng, đo bằng ampe hay milli ampe (một phần nghìn của ampe).

Tín hiệu âm thanh là một dạng  điện AC, mặc dù thường là ở mức điện áp thấp hơn nhiều so với hệ thống điện 115 (hay 230) volt (trừ đầu ra loa của ampli công suấtcao, một trong số đó có thể cung cấp điện áp hơn 115 volt khi đẩy lên công suất tối đa khả năng xảy ra nguy hiểm và có thể bị sốc khi xử lý vật liệu không cách điện hay tiếp xúc với thiết bị nối đầu cuối của dây loa trong hệ điều hành). Trong thảo luận tình cờ liên quan với pro-sound mặc dù điện AC được hiểu là sự cung cấp nguồn điện 115 volt. Tần số điện AC chuẩn ở Mỹ là 60Hz, và một hệ thống có dây nối đất không đúng cách thường có khuynh hướng tạo ra tần số này, cùng với nhiều họa âm của nó sẽ xuất hiện tại các output âm thanh. (60Hz, 120Hz, 180Hz, v.v thường biểu hiện như hum (ù), các họa âm cao hơn là những tiếng rì rầm-buzz.

Vật lý tương tự (analogy) đơn giản của định luật Ohm

4.5. Vật lý tương tự (analogy) đơn giản của định luật Ohm.

Đẩy một thùng chạy dọc sàn nhà liên quan đến năng lượng có phần so sánh với định luật Ohm. Với một số lượng nhất định áp lực (điện áp), tăng gấp đôi ma sát (trở kháng} sẽ cắt giảm các chuyển động của một thùng (hay loa) đi một nửa. Trong decibel, sự khác biệt này tương đương với 3dB.

Mạch nối tiếp và song song (Series and parallel circuit).

Hình 4.6 . Mạch nối tiếp và song song (Series and parallel circuit).

Để hiểu trở kháng là gì khikết nối nhiều loa, sự tương tự (analogy) trong hình 4.5không hữu ích lắm. Ở đây,tưởng tượng ra một cặp ốngnước có thể làm sáng tỏ vấn đề hơn.

Chú thích: Trong mạch song song, với một lượng áp suất nhất định (bộ khuếch đại điện áp), chứa nước gần gấp đôi (dòng). Dòng chảy qua hệ thống, chia đều giữa hai thiết bị(loa).
Hãy giả định các máy bơm (amplilier) có khả năng cung cấp đủ nước (công suất output). Ngoài một điểm giảm trở kháng gần đúng, khả năng cung cấp nước (công suất output) thật sự bắt đầu giảm (giống như quay bánh xe của nó). Tổng số trở kháng ở đây bị giảm một nửa.

Trong một mạch nối tiếp có hai loa giống nhau, trở kháng tăng gấp đôi. Tổng trở khángcủa mạch phải phù hợp với khả năng trở kháng thấp nhất của một bộ khuếch đại, vì vậycần làm thường xuyên cho series mạch. Điều này sẽ tiếp tục thảo luận trong chương 10.

6.  Áp lực và công suất (Pressure and Power)

Cho cả sóng âm thanh lẫn tín hiệu điện (cũng như cho tất cả các loại chuyển động khác), có một sự quan hệ cơ bản giữa số lượng của lực (áp lực) ứng dụng theo một hướng nhất định và sự đo lường của công suất thực tế (khả năng sản xuất ra điện hay chuyển động âm thanh) dẫn tới.

Cho dạng điện này, có thể trình bày bằng cách kết hợp định luật Ohm với các công thức trước đây đã giới thiệu để tính toán công suất. Định luật Ohm cho thấy rằng, nếu điện áp bị thay đổi một lượng nhất định, nó sẽ tạo ra kết quả cường độ sẽ thay đổi có tỷ lệ thuận với lượng đó. Thí dụ, nếu điện áp tăng gấp đôi, dòng điện cũng tăng gấp đôi. Và theo công thức P = E x I, điện áp này sau đó nhân với dòng (cường độ) để tìm sự gia tăng năng lực (công suất), trong trường hợp này tăng theo gấp bốn lần.

Nói cách khác, mọi thứ khác đều không thay đổi, chỉ có công suất sẽ liên quan đến bình phương áp lực. Bằng phương pháp tương tự của máy tính, gia tăng điện áp gấp ba lần sẽ gây ra tăng công suất chín lần (3²); gia tăng điện áp gấp bốn lần sẽ gây ra tăng công suất mười sáu lần (4²); tăng điện áp gấp mười lần sẽ gây ra tăng công suất gấp trăm lần (10²), v.v. (dĩ nhiên phải giả định rằng trở kháng vẫn không đổi).

Công suất âm thanh tương tự liên quan đến bình phuơng áp lực âm thanh. Công suất không đo được trực tiếp. Nó thường phát sinh bằng cách đo áp lực và sau đó sử dụng công thức số học trên.

Decibel, cơ bản là xoay quanh tỷ lệ công suất. Mỗi mười decibel (một bel) tương đương với tỷ lệ của một khoảng dưới dạng lũy thừa 10 (tỷ lệ công suất 10-1).

Đối với tỷ lệ áp lực, phải điều chỉnh sự chia độ. Ưu điểm của decibel (khi chia độ loagarithm) là nó có thể dùng để đối phó với tỷ lệ áp lực bằng cách tăng gấp đôi số lượng decibel. Sự liên quan bình phương với áp lực công suất là như vậy, đã được tự động tính đến. Điều này được minh họa trong hình 4.7.

Khi decibel được dùng để mô tả điện áp trong hệ thống âm thanh, nó được thực hiện với giả định rằng một tỷ lệ điện năng chính xác liên quan đến tỉ lệ bình phương của điện áp. Sự quan hệ này cần cẩn thận lưu ý, không phải lúc nào cũng chính xác. Thông thường là gần đúng, trừ khi một thiết bị hoạt động gần giới hạn tối đa. Sự gia tăng dòng điện có thể gây ra sự tăng trở kháng, đặc biệt khi mức năng lượng cao do tăng nhiệt độ. (Đây là một trong một số yếu tố có thể làm giảm hiệu quả của việc sử dụng ở mức độ cao-high level). Tình huống như thế này làm giảm tỷ lệ công suất dẫn đến quan hệ bình phương chính xác ít hơn. Ngoài ra, trở kháng thường thay đổi rất trầm trọng theo tần số (điều này được thảo luận thêm trong các chương 9, 10).

Cũng có thể có sự thay đổi trong trở kháng âm thanh (acoustical impedance), tương tự như nguyên tắc để tính trở kháng của điện. Sự thay đổi này là một sự kiện xảy ra tự nhiên trong và chung quanh loa horn và thùng loa, và cũng có khi âm thanh gặp trở ngại nào đó, bao gồm cả các cấu trúc vật lý bao quanh nguồn của nó. (Nói chung, trị số decibel bắt nguồn từ các tỷ lệ áp lực âm thanh hợp lý khá chính xác cho các sóng âm trong không gian lộ thiên).

7.  Trở kháng đầu ra (Nguồn) và trở kháng đầu vào (Tải). Output (Source) Impedance and Input (Load) Impedance

Trở kháng trong mạch điện là một kết quả của sự kết hợp giữa trở kháng và cả thiết bị lẫn dây dẫn. Trong dây nối loa, trở kháng của dây dẫn có thể đáng kể, vì nó tăng lên khi điện áp output cao hơn. Trong mạch điện ở mức độ thấp, trở kháng của dây dẫn có khuynh hướng khá nhỏ, trừ phi một trong những jack nối hay chính bản thân dây dẫn bị lỗi.

Nguồn (source), hay trở kháng đầu ra (output impedance), Tải (Load), hay trở kháng đầu vào (input impedance), chạm trán ở chặng input của các thiết bị mà tín hiệu đã gửi đến. Nói chung, trở kháng tải phải lớn hơn đáng kể so với trở kháng ở nguồn. Một trở kháng từ tải đến nguồn có tỷ lệ 10:01 hay nhiều hơn thường được coi là tối ưu giữa các thiết bị trong một hệ thống. Một vài khía cạnh cụ thể của sự kết hợp trở kháng hữu hiệu giữa các thiết bị được xử lý trong phần hai và ba.

Như đã chỉ thị, đường đi của loa gần như là một câu chuyện riêng. Khi mức công suất cao (nghĩa là rất nhiều cường độ) đều tham gia, dòng tải phụ được tăng thêm bằng cách đường dây loa dùng dây dẫn đúng qui cách. (Đây là một thí dụ về sự quan hệ bình phương điện áp công suất có thể làm suy giảm hay tăng trở kháng với công suất. Chuyện này có phần giống như sự cố ép buộc nhiều nước thông qua một ống hẹp sẽ xuất hiện áp lực mà tất cả các bạn đều thích. Nhưng rất khó và vất vả hơn nữa để thúc ép ngày càng nhiều nước thông qua nó). Một số năng lượng điện thực tế bị mất trong trường hợp này, đưa đến tăng nhiệt. (Chương 16 bao gồm một biểu đồ về tổn thất điện năng của dây loa). Tỷ lệ trở kháng từ tải đến nguồn, của loa đến amplifier là một hướng dẫn ngoại lệ 10-1 đã cho biết. Ở đây, tỷ lệ lý tưởng là vào khoảng từ 100 trên 1 hay nhiều hơn nữa, tùy thuộc vào tần số. (Điều này được quy định như hệ số làm giảm âm (damping factor) trong bộ khuếch đại công suất-power amplifier).

8.  Các giá trị RMS (RMS Values)

Để xác định sự thay đổi biên độ nhanh chóng của một sóng như là của một loại cường độ đặc biệt, phải sử dụng một giá trị trung bình. Bình quân đơn giản của biên độ tích cực và tiêu cực trong sóng bình thường sẽ cho ra kết quả cuối cùng là bằng zero. Những gì yêu cầu là là một phương pháp quân bình để cung cấp một đánh giá có ý nghĩa cho biên độ, dù là tích cực hay tiêu cực. Thuật ngữ root mean square (RMS) (bình quân thành hình sóng vuông) có nghĩa đây là phương pháp tính toán sử dụng mức cường độ tương đương với điện DC, trong một chu kỳ đầy đủ hay nhiều hơn, để mô tả năng lực quân bình của một sóng (xem hình 4.8).

Giá trị RMS của một sóng sin là khoảng 0,7 lần so với biên độ đỉnh của sóng đó. Trong khi sự quan hệ giữa RMS và giá trị đỉnh (peak) luôn luôn như nhau đối với sóng sine thuần khiết, giá trị đỉnh của một dạng sóng phức tạp có thể khác xa so với giá trị RMS của nó. Kết quả là, giá trị đỉnh có thể là một chỉ báo vô cùng sai lệch của điện áp hay công suất của một thiết bị có khả năng cung cấp trên cơ sở liên tục. Con số RMS có khuynh hướng chỉ là đánh giá khách quan hơn là cho mức cường độ.

Tuy nhiên, đánh giá RMS mà không xác định thêm nữa có thể gây ra sự hiểu lầm, bởi vì thiết bị có thể chịu đựng được một vụ nổ âm sắc ngắn và nếu đo bằng giá trị RMS, có thể không phản ảnh chính xác những gì mà thiết bị có khả năng chịu đựng được trên cơ sở lâu dài.

Đỉnh cao tức thời (instantaneous peak) so với RMS.

Hình 4.8. Đỉnh cao tức thời (instantaneous peak) so với RMS.

Giá trị đỉnh tức thời của một sóng sine luôn luôn là 1,4 lần giá trị RMS. Tuy nhiên, mức cao nhất của đỉnh cao tức thời của một dạng sóng phức tạp có thể khác xa so với giá trị RMS. Cơ bản nhất, đây là lý do tại sao giá trị RMS được sử dụng khi định giá mức độ tín hiệu âm thanh. Thí dụ, bằng cách dùng một giá trị đỉnh như ở bên phải sẽ cho phép dễ dàng phóng đại khả năng của một thiết bị. Nhưng sự tồn tại của dạng sóng như ở bên phải là một trong những lý do quan trọng để có hệ thống headroom như mô tả trong hình 4,12. không nên nhầm lẫn các đỉnh tức thời (instantaneous) với công suất đỉnh RMS (peak power) (còn gọi là peak program). Công suất đỉnh RMS chỉ đề cập đến đỉnh tạm thời như đã mô tả trong hình 3.6.

Tìm hiểu sự khác biệt giữa RMS và program, đánh giá program liên tục liên quan đến một quan điểm khác. Trong nhiều năm, các hãng sản xuất đã hiểu rằng một sóng sine quét tần số hay sóng sin liên tục cung cấp một cơ sở hợp lý để đánh giá khả năng có thể xử lý công suất của loa phát ra trong lĩnh vực này. Kinh nghiệm đã dạy rằng, compress mix (trộn nén) khi thu âm có nhiều đỉnh ít nghiêm trọng hơn so với các tình huống thổi phồng hoạt động khuếch đại điển hình. Vì vậy, các program xếp hạng cao.

9.  Đơn vị âm lượng (Volume Units)

Đơn vị đo âm lượng dựa trên khuynh hướng của tiến trình thính giác để nén các cường độ khác biệt và bỏ qua hay hạ thấp rất nhanh đỉnh (tạm thời). Bảng chia này được điều chỉnh để hiển thị các giá trị decibel trong cách chúng ta nghe sự khác biệt của cường độ. Bằng cách sử dụng sự thỏa hiệp giữa cácgiá trị liên tục và đỉnh, khuynh hướng của tai là lờ đi các đỉnh cao đã giải thích qua. VU viết tắt ở đây là đơn vị tham chiếu được dùng cho máy đo VU.

Các máy đo VU (VU meter) là chỉ thị trực quan của mức tín hiệu tại một hay nhiều điểm trong mạch điện của các thiết bị âm thanh. Trong khi +4dBmlà tiêu chuẩn cho 0 VU, máy đo thường được hiệu chuẩn cho các mức vận hành thích hợp của thiết bị mà nó tạo nên.

Trên một thỏa hiệp hoàn toàn rất khả thi, phương pháp đo lường này cũng có nhược điểm của nó, thực tế trong tiến trình thính giác có khuynh hướngbỏ qua đỉnh (peak) rất nhanh, đôi khi có thể gây ra sự biến dạng tạm thời có thể dễ dàng nhận thấy sự thay đổi trong chất lượng âm thanh, chẳng hạn nhưbộ trống jazz. Vì lý do này, VU meter thường được bổ sung bằng một chỉ báo mức cao nhất, thường gọi là Peak Program Meter (PPM).

Đáp tuyến của máy đo VU và peak

Hình 4.9. Đáp tuyến của máy đo VU và peak.

Lưu ý tại sao âm thanh thoáng qua như của bộ trống không hiển thị đầy đủ trên VU meter. Các đáp tuyến củaVU khá tiêu biểu cho sự nhận thứcâm lượng theo thời gian của con người cho một âm thanh nào đó.(thuật ngữ peak program có một nghĩa khác biệt đáng kể so với đỉnhtức thời (instaneous peak), như thể hiện trong hình trước đây. Nếu cần thiết, xem lại chú thích đi kèm vớihình đó).

Đường biểu diễn weight của máy đo mức độ âm thanh

Hình 4.10. Đường biểu diễn weight của máy đo mức độ âm thanh

Những đường biểu diễn gần đúng được dùng trong máy đo SPL gần giống đáp tần nghe của người trung bình (theo hình 3.4). Đường biểu diễn A được dự định để tiêu biểu cho thính giác ở 40 phons, đường biểu diễn B tiêu biểu cho 70 phons, và đường biểu diễn C 100 phons. (Định nghĩa của phon được minh họa trong hình 3.5). Phép đo được thực hiện bằng cách dùng những đường biểu diễn này thường được gọi là dBA, dBB và dBC.

Đường biểu diễn tương ứng với dBA đã trở thành chuẩn chính thức để đo lường các mức độ áp lực âm thanh, mặc dù thực tế là thính giác thay đổi đáp tần theo SPL. Chắc chắn điều này là lợi ích đơn giản cho những người thiết lập các tiêu chuẩn và những người cần sử dụng chúng. Có thể hình dung, một tiêu chuẩn thay đổi cuối cùng sẽ được nhất trí nhờ vào nó tiếp cận đặc điểm của người nghe trung bình. Nhưng trong tương lai gần, các đường đè (weight) A sẽ là một chuẩn chính thức.

10.     Mức độ lớn (Loudness Level)

Phương pháp đo lường dựa trên những đường nét âm lượng cho người nghe loại trung bình. Mức âm lượng được đo bằng phons. Khi đó khó đo lường chính xác (vì lý do các đường nét âm lượng này có trị số đo không rõ ràng), mức âm lượng có tác dụng như là một hướng dẫn hợp lý trong trao đổi thông tin về sự nhận thức cường độ ở các tần số khác nhau (Hình 4.10).

Máy đo mức âm thanh thường được thiết kế để đè nặng (weight) thang chia độ của nó cho xấp xỉ với các mức độ lớn. Sự đè xuống tiêu biểu sử dụng các đường biểu diễn dựa trên các đường nét độ lớn bằng nhau cho 40 phons (đường A), 70 phons (đường B) và 100 phons (đường C) như mô tả trong hình 4.10. Trong khi mức độ âm lượng cách xa hơn thính giác con người tiêu biểu hơn là đo SPL đơn giản, đáng nhớ rằng nó là phép tính gần đúng dựa trên mức thống kê trung bình, do đó nó không nhất thiết phải chính xác cho một người nhất định. Cho dù nó là một hướng dẫn rất hữu ích.

Decibel

Như đã giải thích trong chương 3, decibel là một số lượng tương đối. Về mặt kỹ thuật, việc sử dụng các phép đo bằng decibel (dB), không có tiêu chuẩn nào khác, nó chỉ đơn giản là so sánh hai mức cường độ trên một bảng chia loagarithm.

Thông thường, mặc dù, thuật ngữ này được hiểu là đề cập đến một trong những bảng chia giới thiệu trong các phần sau. Thí dụ, nói rằng: “hệ thống sản xuất khoảng 100dB tại 10 feet” là suy đoán của một kỹ sư để chỉ số dB SPL tại 10 feet. Tương tự như vậy, khi nói: “đầu ra (output) danh định của mixer là 4 dB”, sẽ thường được đoán là +4 dBu (hay tương đương).

 dB SPL

Bảng chia trước đây giới thiệu của các mức áp lực âm thanh sử dụng một điểm tham chiếu tiêu chuẩn, để từ đó có thể thực hiện sự đo lường và dễ chia sẻ. Điều này đã được lập ra để có 0,0002 dynes trên mỗi cm vuông, tuơng đương với mức ngưỡng thính giác trung bình của trẻ em tại 1kHz. Mức công suất ở ngưỡng này là vào khoảng 10-16 watts âm lượng/cm2 (bằng mười triệu, của một triệu, của một phần triệu của một watt / cm2) của công suất âm thanh. Các ngưỡng cảm giác, mức độ xấp xỉ trung bình mức nghe bão hòa, là khoảng 2000 dynes/cm2, tương đương với một công suất âm thanh khoảng một phần nghìn của một watt âm / cm2, hay 1 / 10 watt âm cho mỗi mét vuông (không nên nhầm lẫn với watt điện). Các phép đo trên thang điểm này thường được xác định bởi chữ viết tắt dB SPL.

Các phần sau đây về dBu, dBm, dBV và dBv giới thiệu các tiêu chuẩn thường được dùng để xác định mức độ tín hiệu trong hệ thống âm thanh. Nếu lối hành văn có vẻ tối nghĩa (gobbledygook), không nên quá nản lòng, vì nó đã làm điên đầu một số kỹ sư giỏi nhất trong lĩnh vực này.

Phần lớn sự nhầm lẫn tồn tại bởi vì các tổ chức khác nhau ban đầu đã làm việc độc lập với nhau, và mỗi tổ chức đó cho ra các nguyên tắc của riêng mình để đo sức mạnh tín hiệu trong loại hình cụ thể mà họ đang làm việc. Ngoài ra, khi công nghệ thay đổi, các phương pháp đo lường quá cần thiết để thay đổi, để có ý nghĩa hơn với các kỹ sư đang sử dụng thiết bị. Đương nhiên, một số phương pháp đo lường trước đây được thực hiện qua trong quá khứ và đôi khi còn được trích dẫn khi hãng sản xuất quyết định nó thích hợp. Đồng thời, nhiều đơn vị và thông số kỹ thuật cũ hơn vẫn tiếp tục được phát hiện trong lĩnh vực này.

Nhưng sự nhầm lẫn không hoàn toàn lớn như đôi khi nó có vẻ vậy. Thông thường, trừ khi thiết bị này là không phù hợp với các thiết bị khác trong hệ thống, hay trừ khi các thông số kỹ thuật bị gian lận để che giấu những khiếm khuyết trong thiết kế của thiết bị hay để cường điệu hóa khả năng của mình, thì các hình thức khác nhau của qui cách, đánh đồng vẫn khá tốt. Thí dụ, một đơn vị thiết bị trong đó có một năng lực xuất ra đã biết, nói rằng, +4 dBm, hay +4 dBu, hay +4 dBv (với một số lượng ngưỡng headroom nhất định) sẽ có khuynh hướng có sẵn mức độ output tương tự (ít nhất là cho tai nghe). Và sự khác biệt giữa những điều này và dBV (chú ý chữ viết hoa V) dưới trường hợp tiêu biểu là chỉ 2.2dB.

Trong thực tế, những cái có khuynh hướng quan trọng nhất là trở kháng phù hợp thích đáng giữa các thiết bị, và mixer, EQ ngoài (outboard) và / hay output của crossover phải đủ mức cần thiết để khởi động các amplifier công suất. Hầu hết các thiết bị hiện đại, âm thanh chuyên nghiệp (trái ngược với hi-fi, thiết bị âm thanh nổi dân dụng) thường có khả năng tương thích với nhau khá tốt. Sự bất xứng trở kháng triệt để giữa các thiết bị hiện đại rất hiếm, mặc dù sau đó kết quả thường không nghe được. Sử dụng một thiết bị với trở kháng phù hợp, thường chỉ cần thiết khi dùng một thiết bị tube amp loại lớn hay thiết bị có ghi rõ output trở kháng cao ở đâu đó trong chuỗi tín hiệu hiện nay là một trường hợp cực kỳ hiếm có. Do đó chủ đề chính có khuynh hướng tạm đạt hiệu quả (hay cấu trúc lại) giữa các thiết bị trong hệ thống, sẽ thảo luận trong phần “Basic Gain Structures” của chương này và trong chương 7.

dBu

Đơn vị dBu là  phép đo dựa trên điện áp, được dùng để báo mức độ hoạt động bình thường và khả năng tối đa của các thiết bị. Đây là một thuật ngữ khá hiện đại, hữu dụng nhất trong việc xử lý vừa phải trở kháng đầu vào vô cùng cao khoảng 2.000 ohms trở lên ( bao gồm hầu hết các hãng hiện đang sản xuất thiết bị âm thanh). 0dBu tương đương 0,775 volt RMS.

dBm

Các phép đo dựa trên đơn vị dBm rất hữu ích trong khả năng thể hiện công suất trong một mạch điện trở kháng thấp. Đơn vị dBm là một tính toán dựa trên công suất. 0dBm = 1 miliwatt (0,001 watt) RMS. Con số này tương đương với 0,775 V RMS trong một mạch điện có trở kháng 600 Ohm. Con số 600 ohm là một điểm tham chiếu được chấp nhận chung cho các mạch trở kháng thấp, mặc dù thực tế mạch 600 ohm hiếm khi được sử dụng nữa ngoại trừ trong vài hệ thống âm thanh pro rất lớn và trong một số khía cạnh của công việc phát sóng. Trong nhiều năm, thuật ngữ dBm giữ vai trò chuẩn trong ngành, và gần đây ngày càng được thay thế bằng dBu, có khuynh hướng là một phép đo sức mạnh tín hiệu thích hợp hơn với trở kháng hơi cao hơn trở kháng thường sử dụng hiên nay. (Điều này không nên nhầm lẫn với từ “trở kháng cao” “high impedance”, được sử dụng để mô tả micro unbalance sử dụng trong nhiều hệ thống PA nhỏ, rẻ tiền. Xem giải thích trong chương 5).

dBV và dBv

Đơn vị dBV dựa trên số đo điện áp, tham chiếu với 1 volt RMS (0dBV). Điều này thể hiện một áp lực điện độc lập của mạch trở kháng. Đơn vị này ngày nay thường được sử dụng bởi các hãng sản xuất hifi, thiết bị âm thanh nổi tại nhà, và thường không phải là một thoả thuận khi tham khảo cho các thiết bị âm thanh chuyên nghiệp (mặc dù nó có thể thỉnh thoảng vẫn được tìm thấy trong thông số kỹ thuật của các thiết bị khá cũ).

Đơn vị dBv (chú ý v chữ thường) cũng là một phép đo điện áp, nhưng được tham chiếu với 0,775 volt RMS. Phép đo lường này là một cách thể hiện dBu; dịch thuật chính xác trong mọi hoàn cảnh. (dBv là cách sử dụng chuyển tiếp trước đây đã được thay thế bằng tiêu chuẩn dBu hiện hành).

Sự khác biệt giữa dBv (hay dBu) và dBV là 2.2dB. Nói cách khác, một phép đo của 0dBV bằng 2.2dBu hay 2.2dBv. Những cái liên quan ra sao đến dBm phụ thuộc rất nhiều vào trở kháng mạch thực tế đã tận cùng (nối tới) khi thực hiện phép đo. Như đã đề cập trước đây, chừng nào làm đúng cách các yêu cầu trở kháng của thiết bị, các hình thức qui cách khác nhau có khuynh hướng đánh đồng khá tốt, nếu các hãng sản xuất trung thành với các mức độtrích dẫn mà thiết bị có khả năng hoạt động.

11.     Cấu trúc gain cơ bản (Basic Gain Structure)

Tín hiệu âm thanh mạnh có thể được nhóm lại thành một giải cường độ cơ bản: (1) mức độ micro, (2) mức độ đường dẫn (line level), và (3) mức khuếch đại công suất output hay mức độ ra loa.

Mức độ đầu ra (output level) của microphone thường đo bằng millivolts (mV = 1 phần nghìn volt). Micro thường có mức output trong khoảng -70dBu đến -30dBu.

Mức độ đường dẫn (line level) được coi là từ giữa 1 và 2 volt RMS (+2 dBu đến 8 dBu) trở lên trong các thiết bị chuyên nghiệp. Điều này nói đến mức độ vận hành danh nghĩa (nominal), hay đề nghị trung bình; mức đỉnh (peak level) có thể có trong một số trường hợp mở rộng lên đến hơn 10 volt RMS (22 dBu). Nói chung, tiêu chuẩn đã được công nhận cho các mức vận hành danh nghĩa cho thiết bị âm thanh pro là +4 dBu. Dù muốn hay không, mặc dù nhiều thiết bị rẻ tiền hơn vẫn nằm trong mức độ này, vì vậy nếu sử dụng bất kỳ cái nào trong số đó bạn có thể cần phải nuông chiều (baby) nó về mức độ và tìm cách khác để có được cường độ tín hiệu cần thiết khi dùng bộ khuếch đại công suất “power amplifier”, chẳng hạn như tại các crossover điện tử.

Mức độ output của power amplifier dĩ nhiên phụ thuộc vào yêu cầu của các máy biến năng lượng (transducer) đã sử dụng. Các mức này đôi khi có thể mở rộng lên đến 1000 watt (khoảng 90 volt tại 8 ohms) hay nhiều hơn cho mỗi loại power amplifier, nhưng phụ thuộc rất nhiều vào ứng dụng và mức cường độ yêu cầu. Việc tổ chức một cấu trúc thích hợp trong hệ thống âm thanh pro (một tiến trình đôi khi được gọi là gain staging) là sự quan trọng sống còn đối với hoạt động hiệu quả của nó. Đơn giản, nếu sự tăng mức độ (gain level) trong một hay nhiều thiết bị quá thấp, tiếng nhiễu (noise) hệ thống có thể được nghe trong những âm thanh output trong phần nghe nhỏ hơn so với chương trình âm thanh (audio program), nếu gain quá mạnh, một hay nhiều điểm trong hệ thống mạch có thể tạo ra sự biến dạng âm thanh khi một hiện diện tín hiệu mạnh. Do đó nhiệm vụ là cố gắng đưa vào input của mỗi thiết bị một tín hiệu đủ mạnh để nó cao hơn mức độ nhiễu của thiết bị (còn gọi là sàn nhiễu – noise floor), trong khi rời khỏi ngưỡng headroom đủ cho đỉnh tức thời (rapid peak) và các tín hiệu mạnh nhất có thể sẽ đụng độ bởi mỗi channel riêng biệt của thiết bị tại một sự kiện nhất định. Tiến trình này rất quan trọng vì tiếng nhiễu hệ thống điện tử được tích lũy qua một hệ thống. Thêm vào đó, toàn bộ giải động (dynamic range) của một hệ thống không bao giờ tốt hơn so với liên kết yếu nhất của nó. Hình 4.11 minh họa một cấu trúc đặc trưng cơ bản cho một hệ thống âm thanh.

Cấu trúc gain cơ bản trong một hệ thống đơn giản.

Hình 4.11. Cấu trúc gain cơ bản trong một hệ thống đơn giản.

Dải động (dynamic range) hữu dụng của một thiết bị âm thanh.

Hình 4.12. Dải động (dynamic range) hữu dụng của một thiết bị âm thanh.

Thực chất sô lượng headroom có khả năng trên mức vận hành danh nghĩa (hay vận hành ở mức độ trung bình theo trích dẫn của hãng sản xuất) nằm trong sốnhững điều khác có thể phản ảnh khả năng của các thiết bị xử lý đỉnh peak tức thời, chẳng hạn như âm thanh của bộ trống, mà không có sự biến dạng (dirtortion) đáng chú ý. Thông thường, mức độ vận hành danh nghĩa tiêu biểu là 0dB trên máy đo (unit’s meter). Mức độ hoạt động danh nghĩa của +4 dBu, có lẽ là 20dB của headroom, thường xemlà tối ưu cho các thiết bị hiện đại, mặc dù nhiều thiết bị rẻ tiền đột ngột rơi xuống những mức này (hay hy sinh headroom trên mức độ danh định của nó). Khi gặp các thiết bịloại bị hạn chế này, bạn có thể cần nuông chiều (baby) bằng cách giảm số lượng tín hiệu cung cấp cho chúng từ các thiết bị trước trong chuỗi tín hiệu, sau đó tạo nên sự khác biệt ở một nơi nào đó như là EQ phụ outboard hay crossover điện tử.

12.     Distortion (Méo dạng)

Tín hiệu âm thanh bị méo (distortion) có thể nằm trong một số dạng thức, phát sinh từ bất cứ nguyên nhân nào trong hệ thống âm thanh. Nói đúng ra, các biến thể của bất kỳ loại nào giữa một tín hiệu input và tín hiệu output của âm thanh là một hình thức biến dạng. Từ góc độ thực tế, mặc dù, sự biến dạng nghĩa là bất kỳ sự thay đổi nào mà lại có thêm các tần số không có trong các âm thanh gốc hay sự thay đổi thời gian duy trì bất kỳ của các tần số đó, hay các đặc tính nào khác làm thay đổi tính chất của âm thanh ngoài ý muốn.

Sự méo họa âm (harmonic distortion) là việc bổ sung các tần số không hiện diện trong dạng sóng gốc, nó có sự quan hệ về họa âm với các tần số trong dạng sóng input. Méo họa âm thường kết hợp với sự quá tải của các mạch điện, mặc dù nó vẫn có thể xảy ra ở các mức độ tốt bên dưới giới hạn tối đa của các mạch nữa.

Khi một mạch điện bị quá tải, các đỉnh của dạng sóng bị hạn chế một cách triệt để, như thể hiện trong hình 4.13. Điều này thường được gọi là cắt (clipping) phần đỉnh của sóng, là nghĩa đen của việc cắt bớt đồ thị (graph) của tín hiệu output. Kết quả của clipping là cộng thêm các tần số họa âm bổ sung không có trong dạng sóng input. Ở mức độ bên dưới sự quá tải trọn vẹn, cả hai: méo họa âm lẫn họa âm phụ (subharmonic) cũng thường xảy ra trong loa. Sự cố xảy ra này được chấp nhận như là tự nhiên, nhưng giữ chúng vào sự hợp lý tối thiểu là một mục tiêu cơ bản của việc thiết kế loa hợp lý.

Méo tạm thời (transient distortion) là một thiết bị bất lực để tái tạo sự thay đổi nhanh chóng trong cường độ tín hiệu. Đây là kết quả của méo dạng từ sự chậm trễ (delay) thời gian của dạng sóng output cần để hoàn thành sự thay đổi cường độ tương đương với dạng sóng input. Vì không có thiết bị nào là hoàn hảo, một số mức độ biến dạng quá độ xảy ra tại mỗi công đoạn. Thông thường, trong các thiết bị mức độ thấp, méo tạm thời không đáng kể.

Cắt (Clipping).

Hình 4.13. Cắt (Clipping).

Amplifier làm việc quá tải có thể cho ra gấp đôi mức công suất tối đa của năng lượng cho loa, và trong một số trường hợp, xảy ra rủi ro thiệt hại hay cháy hoàn toàn các loa. Trong khi méo tạm thời có thể xảy ra trong bất cứ thiết bị nào, nó là một đặc tính có khuynh hướng xảy ra hầu hết trong các power amplifier và bộ chuyển đổi (transducer), thường nặng nhất trong loa. Bởi khối lượng vật chất của phần tử dao động tương đối lớn, đặc biệt là ở sự tác động trên cone loa, lực chuyển động của cone loa có thể làm nó có thêm thời gian để bắt kịp với những thay đổi triệt để trong cường độ của các dạng sóng input. Loại biến dạng này cũng có thể là do lỗi cấu trúc hay cộng hưởng trong một loa horn hay thùng loa. Đã được xác lập vào chuyển động, nó có thể tiếp tục trong một thời gian ngắn ngay cả sau khi driver ngưng di chuyển.

Vì trước đây, đã giả định rằng một vài mức độ của sự méo tạm thời không thể tránh khỏi, nó thường được đo như là đáp ứng tạm thời (transient response). Đáp ứng tạm thời ở mức độ cao hơn có nghĩa là có sự méo tạm thời ít hơn. Thiếu đáp ứng tạm thời tốt cũng có thể xảy ra ở một mức độ đôi khi đáng chú ý bởi sự di chuyển cuộn dây micro, và trong các amplifier tương đối rẻ tiền. Trong các power amplifier, đáp ứng tạm thời được đo như tỷ lệ vặn,quay (slew rate). Về cơ bản, công suất của một power amplifier cao hơn slew rate của nó có được.

Méo điều biên (intermodulation distortion-IM) xảy ra do nhiều tần số khác xa nhau được tạo ra cùng lúc, và thường xảy ra ở  amplifier và loa. Khi méo IM xảy ra trong loa, nó thường là kết quả của hiệu ứng Doppler (Doppler effect)***. (Đôi khi méo doppler được coi là một hình thức hoàn toàn khác của distortion, mặc dù về mặt kỹ thuật nó là một hình thức méo IM). Khi méo IM xảy ra trong các amplifier, nó là kết quả của sự khó khăn cơ bản, liên quan đến việc phát ra rộng rãi các tần số khác nhau đồng thời mức sản lượng điện output cao, và nguyên nhân là các tần số mới không liên quan hài hòa (non-harmonically-related) được tạo ra.

Méo phase (phase distortion) là bất kỳ thay đổi nào giữa sự quan hệ phase của tần số với thiết bị. Méo phase có thể là quỷ quyệt nhất trong tất cả các loại méo. Loại méo này có thể có trong bất cứ thiết bị nào, nhưng có khuynh hướng hiện diện trong hầu hết các đặc tính của crossover điện tử, thường thay đổi phase output của nó. Kết quả là đôi khi nghe như các đáp ứng bị giảm nhẹ trong giải tần chung quanh các điểm crossover (giao nhau). Khi méo phase xảy ra trong amplifier hay equalizer, hiệu quả nói chung không đáng kể và có khuynh hướng thành tối thiểu, đặc biệt là khi so sánh với sự lệch phase đó là một phần tự nhiên của môi trường âm thanh tiêu biểu.

*** Doppler effect . Sự thay đổi tần số sóng âm thanh do khoảng cách giữa người nghe và vật phát sóng thay đổi. Chẳng hạn, chiếc xe cứu thương đang hụ còi thì càng đến gần bạn thì tiếng còi có tần số càng lớn, càng xa bạn thì tiếng còi có tần số càng nhỏ dần. Còn gọi là Doppler shift.

admin

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *