Ampli – Điều gì làm nên sự khác biệt về chất âm (phần 3)

Ở kỳ trước, chúng ta đã điểm qua những thông số, đại lượng quan trọng có thể ảnh hưởng đến chất âm của ampli. Trong kỳ này, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về hiện tượng méo (distortion), đặc biệt là xén ngọn tín hiệu

Méo tín hiệu

Méo tín hiệu có thể hiểu là bất cứ thay đổi nào xuất hiện trên tín hiệu khi đi từ nguồn phát tới đích đến. Nếu như có phần nào của tín hiệu bị thay đổi hoặc bị mất, đó chính là méo. Hài âm được thêm vào cũng được coi là méo tín hiệu.

Có một trường hợp khá thú vị, đó là đáp tuyến tần số không hoàn hảo thường không bị coi là méo, nhưng thực chất nó vẫn là méo tín hiệu. Chúng ta nói về đáp tuyến tần số, về đảo pha và rất nhiều thông số, nhưng tất cả vấn đề có thể quy chung về một loại – méo tín hiệu.

Meo hai tong

Cuối cùng, bất cứ ampli nào cũng sẽ phải đối mặt với hiện tượng méo tín hiệu dù ít hay nhiều. Tuy nhiên, nếu hai ampli được so sánh và không xuất hiện hiện tượng méo tín hiệu dù dưới hình thức nào, các thông số đo được và chất âm cảm nhận được sẽ phải giống nhau.

Tất nhiên, trên thế gian không có cái gọi là chiếc ampli hoàn hảo, thế nhưng cũng đã có một vài thiết kế gần chạm được đến ngưỡng ấy, ít nhất là ở khoảng nghe được. Trong loạt bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu xem những yếu tố khác biệt nào làm nên sự khác nhau trong chất âm của từng ampli. Chú ý rằng cụm từ “bán dẫn” sẽ được dùng để phân biệt giữa ampli đèn với các ampli dùng điện trở bipolar, MOSFET và những ampli không sử dụng đèn khác.

Xén ngọn tín hiệu (Clipping Distortion)

Làm thế nào mà xén ngọn tín hiệu có thể khiến chất âm của một ampli này khác với những ampli khác? Mọi người thường nghĩ rằng xén ngọn tín hiệu là một điều rất khó chịu, không nên diễn ra dù ở bất cứ thời điểm nào, dưới hình thức nào. Điều này rất đúng, thế nhưng có một điều không phải ai cũng biết, đó là ngay cả những ampli được sử dụng ở những hệ thống cao cấp cũng có thể bị xén ngọn tín hiệu ngay cả khi đang hoạt động bình thường. Tất nhiên, chúng ta không nhắc đến quá tải, vì khi ampli bị quá tải thì tiếng nghe sẽ rất tệ và cực kỳ dễ nhận ra.

Xen ngon tin hieu tapchihifi

Giữa những ampli khác nhau, cách chúng bị xén ngọn tín hiệu cũng khác nhau một chút, thế nhưng điều đó có thể ảnh hưởng lớn đến chất âm của thiết bị. Ampli đèn là thiết kế xử lý vấn đề này tốt nhất, có hiện tượng xén ngọn khá “mềm”, không đem đến cảm giác khá chịu cho người nghe. Thế nhưng điều này cũng có cái giá của nó. Đối với những ampli đèn có độ hồi tiếp thấp, mức độ méo có thể thấp khi âm lượng thấp và sẽ cao hơn khi âm lượng bắt đầu tăng lên. Trạng thái từ “không xén ngọn” sang “xén ngọn” không diễn ra quá đột ngột, nhưng lượng hài âm trước xén ngọn sẽ rất cao và nghe khá rõ, cảm giác rất khó chịu. Tiếp theo là những ampli đèn class A mang hồi tiếp thấp, cạnh của đường biểu diễn tín hiệu có thể sắc hơn chút khi bị xén ngọn, nhưng bù lại không có bất cứ âm thanh khó chịu nào bị thêm vào chất âm tổng thể.

Ampli SimAudio 860A v2 tapchihifi

Tiếp theo chúng ta có ampli class AB. Hầu hết (không phải tất cả) đều có khả năng xử lý âm thanh tốt, dù xén ngọn tín hiệu tương đối rõ nhưng hậu quả mà nó gây ra không quá nghiêm trọng, vì khi tín hiệu đầu ra thấp hơn mức điện áp cung cấp, ampli vẫn hoạt động như bình thường. Đây là chiếc ampli khá lý tưởng vì khi có xén ngọn tín hiệu, âm thanh cũng không trở nên khó chịu hơn. Nhắc đến xén ngọn tín hiệu, chúng ta cũng cần nhớ lại một điều, đó là khi giá trị tức thời của tín hiệu đầu ra vượt quá điện áp nguồn mà ampli cấp, nó sẽ dừng lại, bởi vì giá trị tức thời của tín hiệu đầu ra không thể lớn hơn nguồn cung cấp. Thế nhưng điều đáng quan tâm là làm thế nào nó dừng lại và ampli sẽ làm gì trong khoảng thời gian ngắn ngủi khi xén ngọn tín hiệu xảy ra và cả thời điểm sau đó nữa.

Hình dạng cơ bản của tín hiệu bị xén ngọn

Ở hình trên, chúng ta có thể thấy dạng sóng của tín hiệu bị xén ngọn, trong đó “A” là ampli đèn mạch kéo đẩy, “B” là ampli bán dẫn mạch class AB và “C” biểu diễn dạng sóng bị méo ở một vài thiết kế đặc thù. Có thể thấy ở ampli đèn, dạng sóng vẫn gần với hình dáng cũ, chỉ khác ở chỗ độ lợi ở những chỗ vượt giới hạn đã giảm đi. Trong khi đó, ở ampli bán dẫn, đường cắt tương đối phẳng khiến sóng gần giống với dạng sóng vuông hơn. Nhiều người tin rằng điều này liên quan mật thiết đến nguồn cấp điện của ampli và chỉ có thể tránh được bằng cách dùng nguồn điện điều chỉnh (regulated supply) hoặc pin. Cả hai cách đều rất tốn kém và hiếm khi được sử dụng trong thiết kế ampli.

Ampli Vitus SIA-030 tapchihifi

Mặc dù đồ hình ở trên sử dụng sóng sine để người đọc dễ hình dung, trên thực tế những tế những tín hiệu nhạc bị xén ngọn thường là những tín hiệu tức thời với dạng sóng rất “sắc” chứ không mềm và kéo dài như ở đồ hình, vì thế tốc độ rất nhanh và chúng ta thường không nghe thấy được. Dù vậy, một tín hiệu tức thời khi tách riêng và bị xén ngọn khó có thể bị phát hiện ra, nhưng nếu đặt trong toàn thể vẫn ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh. Điều đáng tiếc là để có thể “nghe” ra được tín hiệu bị xén ngọn không dễ, và rất ít ampli có thước chỉ báo để báo hiệu rằng tín hiệu đang bị xén ngọn, vì thế trong hầu hết trường hợp, chúng ta thường không biết rằng xén ngọn tín hiệu đang diễn ra.

Meo tuyen tinh

Để hình dung ra được tác động thật sự của xén ngọn tín hiệu, chúng ta cần phải nhìn vào dạng sóng hoàn chỉnh của tín hiệu, với các dải tần số thấp nhất và cao nhất xuất hiện cùng lúc. Nếu ampli xuất hiện xén ngọn vì tín hiệu tức thời của dải bass (trường hợp hay gặp nhất), dạng sóng bị xén ngọn sẽ kéo dài ngay cả khi tín hiệu bị xén ngọn chỉ kéo dài 5 mili giây. Điều đó cũng đồng nghĩa với việc 5 chu kỳ hoàn chỉnh của dải 1000Hz, hoặc 50 chu kỳ của dải 10kHz bị cắt đi. Đấy là một lượng thông tin rất lớn bị loại bỏ và thay thế vào đó là một loạt hài âm bậc cao. Hài âm là tần số với độ cao là bội số của độ cao tần số gốc, giả dụ hài âm bậc 2 của tín hiệu 10kHz sẽ là 20kHz. Trường hợp hài âm bậc chẵn sẽ dễ nghe hơn vì nó cùng một nốt nhạc nhưng chỉ khác quãng tám, nhưng hài âm bậc lẻ sẽ tạo ra những nốt nhạc khác hoàn toàn, không liên quan gì đến nốt nhạc gốc nữa. Đây chính là nguồn gốc của việc vì sao xén ngọn tín hiệu nếu kéo dài sẽ rất khó nghe, vì trong đó hàm lượng của hài âm bậc lẻ xuất hiện quá nhiều.

Và cũng bởi vì ampli khác nhau sẽ có những hàm lượng tín hiệu bị xén ngọn khác nhau, do đó đây là một trong những nguyên nhân khiến cho ampli có chất âm trở nên khác biệt

(Hết kỳ 3)

Xem:

Ampli – Điều gì làm nên sự khác biệt về chất âm (phần 1)
Ampli – Điều gì làm nên sự khác biệt về chất âm (phần 2)
Ampli – Điều gì làm nên sự khác biệt về chất âm (phần 4)
Ampli – Điều gì làm nên sự khác biệt về chất âm (phần 5)

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

Audio Hungary và bộ đôi APR 204 APX 200

Bách Diệp