Âm lượng và decibel

Để thể hiện độ lớn tiếng của một cặp loa, người ta thường sử dụng thước đo là áp suất do âm thanh từ loa tạo ra, với đơn vị là decibel (dB).

Khi nói về âm thanh tồn tại trong không khí và nghe được (hoặc thu được bằng micro), mức âm lượng thường được thể hiện thông qua áp suất âm thanh, viết tắt là SPL. Tai của chúng ta phản ứng trước thay đổi áp suất không khí do màng nhĩ bị tác động, từ đó gửi cảm nhận về âm thanh đến não bộ. Đơn vị cơ bản của SPL là decibel, viết tắt là dB. Chữ B ở đây là để chỉ Alexander Graham Bell (1847–1922). Đơn vị đo thực sự vốn là Bel, nhưng 1 Bel vốn quá lớn đối với hầu hết các ứng dụng âm thanh, do đó đơn vị dB (tức 1/10 của 1B) trở nên phổ biến đến ngày nay.

decibel ò speaker 2

Trên lý thuyết, decibel thể hiện tỉ lệ giữa hai mức âm lượng, nhưng trên thực tế, decibel có thể đại diện cho mức âm lượng tuyệt đối. Trong trường hợp đó, người ta thường tham chiếu một mức 0dB – âm thanh nhỏ nhất mà tai người nghe được, đồng thời cũng là ngưỡng tối thiểu. Vì thế khi nói âm lượng của một buổi hòa nhạc lên đến 100dB khi đo ở khoảng cách 6m trước sân khấu, điều đó có nghĩa là âm thanh nghe được lớn hơn mức thấp nhất mà mọi người có thể nghe tầm 100dB. Vì âm lượng ở đây có liên quan đến một giá trị tuyệt đối, các máy đo âm lượng phải được chỉnh theo một tiêu chuẩn âm học nhất định tại chính nhà máy.

Để trọn vẹn, 0dB âm lượng tương đương với áp suất 20 micropascal (phần triệu của 1 Pascal, viết tắt μPa). Pascal là đơn vị chung của áp suất, không phải chỉ đẻ nói riêng về áp suất không khí, và nó được đặt theo tên của nhà toán học người Pháp Blaise Pascal (1623–1662).

decibel ò speaker

 Cần lưu ý rằng decibel vốn tịnh tến theo thang logarit. Mỗi giá trị dB thêm vào thường đại diện cho bội số của áp suất âm thanh, hoặc điện áp khi xét đến tín hiệu điện. Mỗi lần tăng âm lượng thêm vài dB, thay đổi về mức độ áp suất âm thanh trong không khí hoặc điện áp trong mạch điện thường phải tăng lên vài lần, cụ thể:

·         +6dB = gấp đôi áp suất âm thanh hoặc điện áp.

·         +20dB = gấp 10 lần áp suất âm thanh hoặc điện áp.

·         +40dB = gấp 100 lần áp suất âm thanh hoặc điện áp.

·         +60dB = gấp 1000 lần áp suất âm thanh hoặc điện áp.

·         +80dB = gấp 10 nghìn lần áp suất âm thanh hoặc điện áp.

Cứ như vậy, khi giảm dB đi thì kết quả sẽ như sau:

·         -6dB = 1/2 áp suất âm thanh hoặc điện áp.

·         -20dB = 1/10 áp suất âm thanh hoặc điện áp.

·         -40dB = 1/100 áp suất âm thanh hoặc điện áp.

·         -60dB = 1/1000 áp suất âm thanh hoặc điện áp.

·         -80dB = 1/10000 áp suất âm thanh hoặc điện áp.

Như vậy, cứ mỗi lần điện áp hoặc áp suất âm thanh tăng gấp 10 lần thì âm lượng sẽ được cộng thêm 20dB. Thế nhưng nếu nhân giá trị ban đầu với 100 thì âm lượng vẫn chỉ tăng thêm 20dB, và tiếp tục nhân với 1000 thì lại thêm 20dB. Sử dụng đơn vị dB thay thế cho tỉ lệ khiến việc mô tả mức âm lượng nghe được trở nên dễ dàng hơn. Khoảng cách từ mức âm lượng nhỏ nhất cho đến khi bắt đầu xuất hiện các cơn đau vật lý là khoảng 140dB. Nếu dùng con số tỉ lệ mô tả thay vì logarit, tỉ lệ ấy sẽ là 1/10 tỷ, một con số rất dài và dễ nhầm lẫn. Bên cạnh đó, thang logarit được sử dụng vì đó là cách mà tai chúng ta nghe. Tăng thêm 3dB đòi hỏi phải gấp đôi công suất, thế nhưng mức âm lượng tăng thêm ấy thực sự không quá to lớn. Để âm thanh cảm nhận được lớn hơn gấp đôi, âm lượng sẽ phải tăng thêm từ 8 đến 10dB, tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.

Có nhiều ý kiến khác nhau về giá trị nhỏ nhất mà con người cảm nhận được khi thay đổi mức âm lượng. Có người nói nó là 1dB, cũng có người cho rằng phải tới 3dB. Trên thực tế, mức thay đổi âm lượng nhỏ nhất mà ta bắt đầu chú ý còn phụ thuộc nhiều yếu tố, trong đó có dải tần số. Những thay đổi nhỏ nhất ở khoảng trung âm thường sẽ rõ hơn so với dải trầm hoặc dải cao, một phần vì đây là khoảng mà tai người cực kỳ nhạy cảm. Phòng nghe cũng đóng vai trò quan trọng không kém. Khi phòng được xử lý bằng vật liệu tiêu tán âm để tránh hiện tượng phản hồi từ các bề mặt gần kề nhau như tường – sàn nhà, chúng ta sẽ dễ dàng nhận ra thay đổi về âm lượng vì giờ đây vang âm không lấn át âm thanh trực tiếp từ loa. Ở những phòng được xử lý âm học tốt, đôi khi ta có thể nghe thấy những thay đổi âm lượng cực nhỏ, chỉ khoảng 0.5dB ở các dải trung âm.

Đến đây, chúng ta cũng cần nhắc đến quy luật bình phương nghịch đảo. Khi âm thanh tỏa ra từ một nguồn âm, càng đi xa tiếng sẽ càng nhỏ dần. Nguyên nhân của hiện tượng này một phần là do không khí cũng có tính chất hút âm, vốn ảnh hưởng đến dải cao nhiều hơn dải trầm. Nhưng quan trọng hơn, đó còn là vì âm thanh di chuyển theo quỹ đạo hình cung tròn. Mỗi khi khoảng cách tăng lên gấp đôi, năng lượng âm thanh (với giá trị không đổi) sẽ phải trải rộng trên 1 vùng có diện tích lớn gấp đôi. Do đó, mức âm lượng bị giảm cũng phải tương ứng, và trong trường hợp này là 6dB.

Các bạn có thể tham khảo các sản phẩm khác tại đây

Lựa chọn số lượng loa hợp lý cho hệ thống âm thanh

Nguyễn Hào