Thiết kế phòng nghe nhạc : Từ Lý thuyết tới thực hành.

Số là em đang định setup cho mình một phòng nghe nhạc xem phim tương đối chuẩn để yên tâm mà thưởng thức âm nhạc.
Trong quá trình tìm hiểu em đã xem lại các bài viết trên VNAV, trên net, một số sách tham khảo của nước ngoài, trong nước, sau khi tổng hợp lại thì tình hình đang rất là tình hình : sắp tẩu vì nghiên quá cứu không nổi. :shock:
Bây giờ em xin được tổng hợp lại những điều đơn giản và đi từ những lý thuyết căn bản để các bác sau này có nhu cầu setup phòng nghe của mình có thể dựa vào đó mà thực hiện và bản thân em khi thực hiện cho mình cũng không bị rối . Trong quá trình tổng hợp, mong các bác bổ sung các phần còn thiếu, chỉnh sữa các phần bị sai để hoàn thiện hơn, chân thành cám ơn các bác !

 

Cảm ơn Bác dành thời gian chia sẽ. Ủng hộ Bác hết mình.

 

Hay đó bác, em cũng đang quan tâm, lý thuyết trước hy vọng cuối năm sẽ thực hành được

 

Đầu tiên em giải quyết một số câu hỏi saU:

1. Bản chất của âm thanh.
2. Đường đi của âm thanh từ loa tới tai người nghe như thế nào.
3. Âm thanh đi tới tai audiophile như thế nào thì đạt tiêu chuẩn.
4. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng âm thanh.
5. Làm thế nào để đạt được tiêu chuẩn đó.

Em sẽ trình bày các câu trả lời thật đơn giản, không chú trong phần chi tiết kỹ thuật mà chỉ tập trung làm sao hiểu rõ vấn đề để ứng dụng thực tế cho riêng mình. Đến phần nào em bí nhờ các bác bổ sung giúp.
Phần nào em sai nhờ các bác sữa giúp. .

 

Em cũng đang đau đầu cái vụ phòng nghe đây. Hy vọng từ các thông tin của bác em sẽ khắc phục được các yếu điểm của phòng nghe chung với phòng sinh hoạt. Thanks in advance.

 

1. Bản chất âm thanh là sự truyền sóng.
- Loa chính là nguồn sóng. gây ra kích động sóng, khiến các phân tử dao động và lan truyền sự dao động trong môi trường không khí (sóng âm truyền đi nhanh hơn khi nhiệt độ tăng , nên khi nghe nhạc máy lạnh có cảm giác chậm rãi nhẹ nhàng hơn ), phương truyền sóng vuông góc mặt loa, khi sự lan truyền sóng tới tai làm rung màng nhĩ thì con người nghe được âm thanh.
- Các đặc trưng của sóng âm : vận tốc truyền sóng, bước sóng, chu kỳ, và quan trọng là tần số.(hz)
( tai người có thể nghe được từ 16hz-20.000hz.)
- Một số tính chất của sóng âm :
+ Hiện tượng nhiễu xạ sóng: tia sóng đổi phương khi đi qua chướng ngại (ứng dụng để khoét lỗ tán âm)
+ Sự giao thoa sóng âm: (ứng dung xác định vị trí loa - vị trí ngồi.)
+ Sự phản xạ và hấp thu sóng âm : (ứng dụng tán âm - tiêu âm) khi sóng âm đi tới một mặt ngăn cách thì một phần bị phản xạ (tán âm), một phần bị hấp thu (tiêu âm), một phần tiếp tục xuyên qua (cách âm).
Do phản xạ qua lại liên tục nhiều lần giữa các bề mặt trong phòng nên có thể có thể nghe được âm kéo dài thêm vài giây sau khi nguồn âm đã ngừng tác dụng. Nếu âm vang quá dài thì sẽ bị vọng (âm cao trung) dội (âm bass). Tuy nhiên nếu âm vang quá ngắn âm sẽ bị yếu, khô, không rõ.
Mỗi vật liệu trang trí có một Hệ số hấp thu, hệ số phản xạ, hệ số xuyên qua khác nhau đối với mỗi tần số âm khác nhau và chúng tỉ lệ nghịch với nhau. (hấp thụ cao thì phản xạ thấp).
*Cái này bác nào có bảng thống kê hệ số hấp thu, phản xạ, xuyên qua của các loại vật liệu thì đưa lên giúp em nhé!
+ Tính định hướng của nguồn âm: âm có tần số càng cao thì tính định hướng càng rõ.
vd: tần số 100hz có bức xạ 180 độ quanh nguồn âm, tần số 1000hz bức xạ 120 độ quanh nguồn âm, tần số 2000hz bức xạ 30độ quanh nguồn âm. ( điều này ứng dụng để chỉnh góc nghe của loa để tăng giảm âm rtung và âm cao.)

 

*Một số đặc điểm quan trọng của tai người khi nghe âm thanh có liên quan tới thiết kế phòng nghe:
- Âm điệu : là chỉ âm cao, trung , trầm phụ thuộc vào tần số cao hay thấp.
- Âm sắc : chỉ sắc thái âm thanhdu dương hay khô cứng, thanh hay đục, .....phụ thuộc vào cấu tạo của sóng âm điều hòa.(các họa âm).Sự hay dở của âm thanh phụ thuộc rất nhiều vào các họa âm này.
- Thính giác định vị (hiệu ứng stereo) : khi nghe mắt không cần nhìn cũng có thể hình dung vị trí của nguồn âm, là do cường độ , âm sắc, thời gian âm đến hai tai không giống nhau.cho nên khi nghe bằng hai tai ta có thể tập trung vào nguồn âm, bỏ qua những âm không cần nghe. hay là hệ thống thính giác là một hệ thống thu âm định hướng.
- Quan trọng nhất là đặc tính lưu âm : nếu 2 âm như nhau đến tai người cách nhau nhỏ hơn 50ms
(mili giay=1/000sec) thì tai người không phân biệt được và xem như là một âm duy nhất.
Trong phòng nghe, khi một âm phát ra, do phản xạ âm qua lại nhiều lần giữa các bề mặt sẽ liên tục đến tai người với những thời điểm khác nhau. Nếu khoảng thời gian này <50ms thì sẽ tạo ra tiếng vang và làm cho âm sắc du dương, âm thanh đầy đặn, .... nếu khoảng thời gian phản xạ kéo dài hơn 50ms, thì sẽ tạo ra tiếng vọng.
Vậy điều cốt lõi trong việc thiết kế phòng nghe là : làm sao nuôi dưỡng âm phản xạ (tán âm) để âm phản xạ và âm trực tiếp đều đến tai người nghe trong vòng 50ms. những âm phản xạ sau 50ms phải được triệt tiêu (tiêu âm).
- Với vận tố âm trung bình là 340m/s thì ta có thể tính ra quãng đường chênh lêch cho phép giữa âm phản xạ (tán âm ) và âm trực tiếp trước khi đến tai người là 17m. nếu dài hơn phải làm tiêu âm.

 

Phần này bác viết giúp em hiểu được nhiều hiện tượng mà trước giờ em vẫn không hiểu, cám ơn bác về bài viết rất bổ ích

 

Cộng hưởng âm:
Trong phòng nghe, công hưởng âm xuất hiện khi có hai bề mặt song song nhau, làm xuất hiện sự giao thoa bước sóng tới và sóng phản xạ đối với tần số có bước sóng bằng số nguyên lần khoảng cách hai mặt song song (tương ứng chiều cao,chiều rộng , chiều dài, mỗi chiều có một tần số công hưởng riêng) khi đó các âm có chung tần số cộng hưởng sẽ bị tăng áp suất âm nhiều lần gây ra hiệu ứng dội bass, chói, ré, ù,....
Vấn đề là loại trừ không cho hiện tương cộng hưởng xuất hiện làm ảnh hưởng tới chất lượng âm trong phòng nghe.
Có 3 cách căn bản để xử lý :
1. Không tạo ra các bề mặt song song.
2. Không cho âm phản xạ quá 3 lần (tiêu âm, bẫy âm, ....)
3. Khuếch tán âm ra các phía.(tán âm)
=> kết hợp cả ba cách làm trên cho phòng nghe.
1. Hai tường bên không song song mà nghiêng 5 độ, (hẹp phần nguồn âm, rộng phần vị trí nghe)
2. Trần hoặc nền xử lý vật liệu có hệ số hút âm cao > 0,3.
3. Tường trước xử lý tiêu âm hệ số hút âm cao >0.3 để làm tiêu các âm phản xạ lần 4 trở đi .
tường sau xử lý tán âm ra các phía nhằm cung cấp âm phản xạ lần 2 từ phía sau lưng người nghe tới (tạo hiệu quả âm thanh đầy đủ, lan tỏa và phân bố đều các tần số)

Điều đó cho thấy hình dáng, kích thước phòng có tầm quan trong rất lớn đối với chất lượng âm thanh
Qua các thực nghiệm, tỷ lệ chiều cao, chiều rộng, chiều dài lý tưởng của phòng xấp xỉ 2:3:5.
Nếu lấy chiều cao thông thường là 2,8m thì kích thước phòng là : 2.8 : 4,2 : 7
Nếu lấy chiều rộng thông thường là 4m thì kích thước phòng là : 2.6 : 4,0 : 6.5
Nếu lấy chiều dài thông thường là 5,5m thì kích thước phòng là : 2,4 : 3,5 : 5,5

 

Em cung cấp một số hệ số hút âm của một vài vật liệu, bác nào có tài liệu bổ sung giúp em nhé!

 

thêm trang nữa!

 

Mô tả phạm vi - tên gọi của các dãi tầng (Hz):
Từ 16 - 40 Deep bass (Bass sâu)
40 - 100 Mid bass (Bass trung)
100 - 250 Upper bass (Bass cao)
250 - 500 Lower Midrange (Trung trầm)
500 - 1.000 (Middle) Midrange (Trung)
1.000 - 2.000 Upper Midrange (Trung cao)
2.000 - 3.500 Lower Treble (Treble thấp)
3.500 - 6.000 Midle Treble (Treble)
6.000 - 10.000 Upper Treble (Treble cao)
10.000 - 20.000 Top Octave (Quãng tám cao nhất)

Thật ra trong thiết kế trang âm, người ta căn cứ vào thời gian âm vang tối ưu của tần số 500Hz để tính toán, thiết kế.
Sau khi thiết kế cần thay đổi theo ý người nghe thì có thể dựa vào bảng tra hệ số hút âm ở trên để tăng hay giảm tần số nào đó bằng cách tán âm hay tiêu âm. Khi đó hệ số phản xạ = (1-hệ số hút âm).
Bảng tra trên chỉ thực hiện đối với các tần số 125,250,500,1000,2000,4000. vì 2 lý do:
1. Đối với các tần số > 4000Hz, tính định hướng của nó hầu như chỉ có một khoảng nhỏ <15 độ trước nguồn âm.
(Vì vậy muốn nghe tần số cao điều duy nhất có thể làm là xoay loa để hướng nguồn âm hướng thẳng về phía người nghe)
2. Đối với các tần số <125 Hz, thì các tần số này có tính phân bố đều khắp, và độ dài bước sóng của các tần số này đều lớn hơn chiều dài nhất của phòng nghe, vì vậy tiêu âm hay tán âm đối với các bước sóng này hầu như không có tác dụng.
*Một điều lưu ý: để tăng phản xạ âm trầm (nói chung) thì bề mặt phản xạ phải đủ độ cứng và độ nặng, (khoảng >2kg/m2).

 

Ngày mai em sẽ bắt đầu áp dụng các lý thuyết trên vào thiết kế trang âm một phòng nghe cụ thể.
Trong quá trình thiết kế em sẽ bổ sung hình vẽ và một số công thức tính đơn giản.
Có bác nào chuẩn bị làm phòng nghe thì đưa kích thước lên cùng em thiết kế, thảo luận nhé.
Em đi ngủ đây.

 

Cám ơn bác!
Một topic hứa hẹn nhiều điều bổ ích, em hy vọng sẽ học hỏi được phần nào để áp dụng vào trường hợp cụ thể của em.

 

hấp dẫn !

 

Hic, sao tới đây rồi ngưng vậy. Tiếp đi bác. Thanks !

 

nếu đã dùng tiếng Việt thuần túy từ 1 số bài dịch/ tài liệu nước ngoài, bác có thể dùng như này :

- treble : âm bổng
- mid : âm trung
- bass : âm trầm

thân,


ps: nếu bác trích dẫn nguồn gốc tài liệu nữa thì tốt quá.

 

Em thấy quen quen, có phải bác lấy trong sách của trường ĐH kiến trúc TP. HỒ CHÍ MINH không?

 

Nguồn tài liệu :

1. Giáo trình âm học kiến trúc - Nguyễn Ngọc Gỉa (giáo trình này em có xem qua các tài liệu trích dẫn gốc từ nhà bác Đại, nhưng vì tiếng Anh không tốt lắm phải tra tự điển nên em hạn chế trích dẫn.)
2. High-end Audio - Robert Harley (tra từ điển khùng luôn)
3. Goog soud - Laura Dearborn. (tra từ điển chết luôn)
4. Tổng hợp từ các bài viết trên VNAV, ....., các đường link. (dĩ nhiên là em chỉ sử dụng những bài viết theo ý em là chuẩn).

Em xin phép nhắc lại, về phần lý thuyết em chỉ mang tính tổng hợp có chọn lọc những phần quan trọng nhất, phù họp nhất và đơn giản nhất, dễ hiểu, dễ ưng dụng nhất để có cơ sở, nền tảng cho việc thiết kế.
Khi đó việc thiết kế cho mỗi phòng nghe sẽ như giải một bài toán mà mỗi người sẽ giải theo một cách khác nhau. miễn sao phải cựa trên những định đề, định lý, .... làm căn bản.
(Trong quá trình viết bài em sẽ tiếp tục cập nhật thêm những tài liệu có tác dụng ứng dụng cụ thể trong việc tính toán và theo yêu cầu cụ thể của các bác.)

Thật ra việc thiết kế âm thanh phòng nghe là dựa vào điều kiện thực tế hiện có như kiến trúc phòng, điều kiện kinh tế , gu thẩm mỹ, gu nghe, và các thết bị âm thanh có sẵn. Dĩ nhiên khi thiết kế sẽ dựa hoàn toàn trên lý thuết, khi thiết kế xong bắt buộc phải có quá trình thẩm âm, (hoặc đo đạc bằng máy). Khi đó tuỳ theo yêu cầu cụ thể của gia chủ gia giảm, thêm bớt âm trầm, âm trung hay âm cao sẽ được thực hiện dễ dàng bằng các tấm tiêu tán âm chủ động. Cuối cùng mới tới : thưởng thức âm nhạc.
Em đảm bảo bác nào sau khi thực hiện (hoặc cùng thực hiện) việc thiết kế ba phòng nghe trở lên thì sẽ có kinh nghiệm đầy mình và bỏ qua luôn giai đoạn thẩm âm chỉnh sữa mà đi thẳng tới việc thưởng thức luôn.

P/S:
Lưu ý các bác KTSư : Gíao trình âm học kiến trúc của thầy Nguyễn Ngọc Gỉa có đối tượng khác hoàn toàn, đó là các không gian kiến trúc lớn như nhà hát, sân khấu nhạc, sân khấu kịch, giảng đường,......
đặc điểm âm học của các không gian đó hoàn toàn khác không gian phòng nghe nhạc Highend tại gia chỉ có kích thước thông thường 15-40m2.
Tuy nhiên về mặt nguyên lý âm học thì hoàn toàn như nhau. Do đó nếu sử dụng tài liệu này em lưu ý các bác phải cực kỳ thận trọng và nên tiếp thu chủ động có chọn lọc theo mục đích của mình.

 

Em chọn một tỷ lệ phòng tương đối lý tưởng là 2,6:4:6,5 để khảo sát thiết kế.

 

Em đưa ảnh rõ hơn.

 

Bước đầu tiên trong việc thiết kế là chọn vị trí đặt loa.
Theo em cứ phía đối diện cửa vào mà đặt, vì nhiều lý do. trong đó quan trọng nhất là không ảnh hưởng tới việc mở của và việc cắm rút, ngoài ra yếu tố thẩm mỹ: khi mở của bước vào sẽ thấy nguyên dàn âm thanh đập vào mắt, hơn là phải lén lén quay vòng vào trong mới ngồi xuống và nhìn thấy dàn âm thanh.
Đầu tiên ta phải vẽ bản vẽ nhà như trên, sau đấy sử dụng tần số 1000Hz để xác định vị trí ghế ngồi cho phòng nghe.(nằm trong vùng giao thoa giưca hai loa trái phải)
Khoảng cách đặt loa cách tường bên và tường trước là bao nhiêu không mang tính quyết định vì nó chỉ là yếu tố đầu tiên để xác định các yếu tố khác.
Tuy nhiên khoảng cách ngồi nghe nên cách tường sau một khoảng 1-1.5m để có thể nhận thêm âm phản xạ lần 2, 3 từ tường sau bổ sung cho âm trực tiếp đầu tiên.
Sau khi vẽ sơ đồ như trên , em nhận thấy có hai điều:
1. trong mặt bằng, nếu để nguyên vị trí loa thì vị trí nghe sẽ không nhận dược các âm trực tiếp của các tần số cao hơn 2000hz mà chỉ nhận được các âm phản xạ của các tần số đó.
Điều này giải thích một số thiết kế loa sau này có hãng đã tách phần trung, trung cao trở lên thành một khối riêng và có thể xoay riêng phần này trên một trục đứng để hướng về phía vị trí nghe.
2. Trong mặt đứng, nếu giữ nguyên mặt loa vuong góc nền thì rõ ràng vị trí ngồi nge không nhận được phần âm phản xạ lần 1 từ trần xuống, (trong khi số lần phản xạ âm trung bình giữa trân và nền nhiều gấp đôi giữa hai tường bên do có khoảng cách ngắn nhất).
Điều này giải thích thêm một phần cho các thiết kế loa có mặt nghiêng khoảng 5 độ như avalon, thiel,....
3.

 

Topic bổ ích quá, cảm ơn bác HungAR2, mong bác tiếp tục chia sẻ thêm thông tin.

 

Em quyết định xoay loa hai bên về phía vị trí nghe 10 độ, sử dung loa có bề mặt nghiêng 5 độ.
Kết quả cho ra hợp lý hơn nhiều khi cả âm trực tiếp và âm phản xạ tới vị trí người nghe đều đầy đủ và phân bố đều hơn kể cả phạm vi giao thoa cũng tăng lênhuwsa hẹn cho ta một khu vực nghe rộng hơn.

 

Tạm hài lòng với bố trí này, tiếp theo em bắt đầu đi vào tính toán tiêu tán âm .
Chỉ riêng việc tiêu âm tán âm này thôi em đánh giá có thể thay đổi 50% chất âm theo từng gu nghe của mỗi người cho dù chỉ là trên cùng một bộ dàn. (với điều kiện cả dàn phải cho ra đủ cả dãi tần từ 20Hz-20Khz để ta có thể điều chỉnh nó theo gu nghe của mình.). Khi đó ta sẽ xem như mình đang ở trong một thùng loa kín khổng lồ, và điều này đặc biệt quan trọng với loa fullrange đóng thùng O.B.
Bây giờ em xin phép đi ăn cơm.Em đói!