Những vấn đề mà các thiết kế loa hiện đại thường gặp

Tuy đã giải quyết được vấn đề về chất lượng driver và thiết kế phân tần của thập niên 50 – 60, các thiết kế loa ngày nay vẫn còn tồn đọng vài vấn đề cần được xử lý.

Vấn đề âm hình và năng lượng

Loa stereo hi-fi ngày nay vẫn còn một khoảng cách rất xa mới có thể trở thành một công cụ âm học với chất âm chân thực đúng nghĩa. Những gì mà hầu hết loa có thể tạo được chỉ là một âm hình giả, kích thước nhỏ và khi phải tập trung quá lâu để nhận biết, người nghe sẽ dễ mệt mỏi. Xét ở các mặt như tương quan với vị trí người nghe, phân bố năng lượng trên toàn phổ âm và đặc tính âm học phòng nghe, âm hình này rất không ổn định.

loa pylon ruby 25 mkll dep

Ngay cả âm hình của một loa mono đơn giản cũng bị ảnh hưởng khá rõ bởi hiện tượng comb-filter (hiện tượng âm thanh bị chồng lấn bởi chính âm phản hổi, khiến ở một vài dải âm năng lượng bị triệt tiêu, trong khi ở một số dải khác năng lượng được tăng cường dẫn đến việc âm thanh không đồng đều), đặc biệt là ở trong khoảng giữa 1kHz và 4kHz. Đây là lý do giọng ca sĩ sẽ khác nhau khi so sánh giữa một loa mono với một cặp loa thông thường. Các thí nghiệm về tâm thính học cho thấy các bản nhạc stereo cần tối thiểu 3 loa để có thể tái tạo lại âm thanh một cách trung thực nhất.

Các loại méo tiếng

Một lượng rất lớn các méo hài âm, méo điều biên và méo giao biên kết hợp với cộng hưởng cơ học của driver để tập trung năng lượng phổ vào những dải âm nhất định. Các kỹ thuật giảm chấn cho driver thường cải thiện đặc tính phổ (dẫn đến đường cong đáp tuyến tần số nhìn tốt hơn) nhưng không cải thiện được nhiều cho hiện tượng vỡ tiếng, như vậy thực tế méo tế có thể trải dài trên một khoảng phổ âm rất rộng.

Đặc điểm dải hẹp của méo cộng hưởng là lý do việc đo méo hài tổng trên 1 tần số hay đo méo điều biên là vô nghĩa. Chúng đòi hỏi cần phải có những hệ thông đo sử dụng công cụ rất đắt đỏ để tảo biểu đồ dải tần số với méo hài có thể sử dụng được. Những biểu đồ này thường hiển thị phổ tần số khác nhau cho méo hài bậc hai và bậc ba, cũng như đường cong đáp tuyến dưới hình dạng rất phức tạp.

loa AR 3a hay

Màng loa cần phải có khả năng đẩy khối khí phân bồ đều trên bề mặt, đồng thời khả năng tăng tốc đồng đều trên toàn bộ bề mặt, ở tất cả các dải tần số nếu muốn loại bỏ hoàn toàn méo cộng hương. Ngay cả với công nghệ bây giờ, các driver hiện nay còn rất lâu mới có thể đáp ứng được tiêu chí ấy. Điều này dẫn đến việc tất cả các loa đều có mức độ lên màu riêng, có thể rất nhẹ, mà cũng có thể rất mạnh.

Tích tụ năng lượng

Năng lượng cộng hưởng của sóng vuông được tích lại ở driver (ngoại trừ màng loa plasma), thùng loa và ở ngay chính phòng nghe. Để xả nhanh những năng lượng không mong muốn, người ta thường dùng các cách sau: đặt loa lên một cơ chế liên kết cơ học cực kỳ chắc chắn tiếp xúc với mặt đất (từ đó tạo thành một lối thoát vững chắc đi từ nam châm xuống chân đế, rồi sàn nhà và lòng đất), và xả năng lượng dưới dạng nhiệt nhờ các vật liệu như chì, cát sorbothane… Năng lượng không xả được sẽ phát lại dưới dạng nhiễu ồn rất dễ phát hiện, tỏa ra từ từng bộ phận cơ học của loa hay thùng loa, mà những bộ phận này cũng có tần số cộng hưởng của riêng mình.

Ở bất cứ cặp loa nào, dù cơ chế hoạt động như thế nào, lúc nào cũng có cộng hưởng sóng đứng, kéo dài trong khoảng thời gian từ vài mili giây cho đến vài giây. Những cộng hưởng này tiếp tục đè lấn vào cấu trúc của bản nhạc, làm thay đổi âm sắc, gây méo tiếng và che mất đi độ âm vang của bản nhạc gốc, đồng thời khiến âm hình mờ nhạt, không còn trọn vẹn nữa.

Ở các mẫu loa, loại cộng hưởng này chính là nguồn gốc chính của hiện tượng lên màu âm thanh. Nó cũng khiến các kỹ thuật đo đạc bằng nhiễu ồn hồng 1/3 quãng tám trở nên lỗi thời, buộc phải thay thế bằng các kỹ thuật như TDS, FFT, MLS…

loa Dynaudio Evoke 10 white

Phạm vi tỏa âm và nhiễu xạ

Phạm vi tỏa âm (radiation pattern) dịch chuyển rất mạnh dựa vào dải tần số, và có thể thay đổi hoàn toàn tạo điểm cắt tần. Bên cạnh đó, phạm vi tỏa âm còn bị biến dạng vì hiện tượng tỏa âm lại ở những cạnh sắc của thùng loa (bất kể thùng loa có mang kích thước lớn đến đâu. Kể cả loa từ phẳng cũng gặp vấn đề này.)

Nhiễu xạ xảy ra ở tất cả các cạnh sắc của thùng, tạo thành âm thanh bị trễ và đảo pha tương tác với âm thanh trực tiếp từ driver. Khi hiện tượng này diễn ra, những gợn sóng rất lớn sẽ xuất hiện ở đáp tuyến của các dải trung (lên đến 6dB) và tạo ra âm thanh bị trễ, can thiệp vào các yếu tố thời gian cần thiết để tạo thành âm hình stereo. Các vấn đề này đều có thể nghe được dưới dạng màu âm, midrange thô cứng, âm hình bị kéo lệch về phía thùng loa.

Kết luận

Những hiện tượng nêu trên chỉ là một số vấn đề mà loa gặp phải. Còn có một số vấn đề khác, không nghiêm trọng bằng nhưng vẫn nhận ra được đối với người nghe có kinh nghiệm. Các vấn đề trong bài viết xảy ra ở tất cả các loại loa, từ loa điện động tỏa âm trực tiếp, họng kèn, ribbon, màng phẳng dùng nam châm điện hay màng phẳng tĩnh điện. Chúng có rất nhiều hài âm, méo điều biên tập trung ở những tần số nhất định, chúng tích tụ và xả năng lượng cộng hưởng, đồng thời phạm vi tỏa âm tùy theo tần số bị biến dạng do tỏa âm lại mang tính nhiễu xạ

Đó là lý do vì sao chúng ta cần phải cẩn thận trước những nhận định như “hoàn hảo” hay “đột phá về công nghệ”. Chỉ đơn giản, các công nghệ mới hiện đã đủ để giải quyết triệt để chỉ một trong số các vấn đề nêu trên chưa? Sau nhiều năm, chúng ta chỉ mới thấy sự tiến bộ đều đặn trong công nghệ vật liệu, với những thay đổi về phương pháp đo đạc cùng tạo dựng mẫu từ máy tính.

Bạn có thể tham khảo sản phẩm khác tại đây

Bí mật của thùng loa kim loại

Nguyễn Hào