Tìm hiểu thiết kế loa ván hở sao cho hay

Ván hở, có lẽ không xa lạ gì với các bác chơi loa D.I.Y. Âm thanh của ván hở thì còn khá nhiều tranh luận. Người thích, người chê… nhưng thôi, đó là gu thẩm mỹ. Với em, âm thanh từ “thùng” loa ván hở luôn là thứ âm thanh mình cảm thấy dễ chịu nhất. Có thể âm thanh của nó không cuộn trào mạnh mẽ như những thùng loa cộng hưởng vent, có thể ngạt ngào, sắc sảo như những thùng loa kín, nhưng nó lại nhẹ nhàng bay bổng như những cơn gió nhẹ khiên lòng người nghe có một cảm giác bồng bềnh mơ mộng.

Bản chất của thùng loa ván hở là nó không sử dụng cộng hưởng của thùng loa như vent hay sealed vì thế nó mang rất ít màu âm do vật liệu, kết cấu của thùng đem lại, hay nói dễ hiểu hơn, là hài âm của thùng là không có (vì làm gì có thùng), tuy nhiên là cơ chế chuyển điện thành cơ nên ít nhiều những rung động của vách (baffle), chân đế… khi màng loa dao động cũng làm tác động đến âm thanh của nó phần nào. Nhiều hay ít do kết cấu mang lại. Hay ngắn gọn, âm thanh mà ta nghe được là thứ âm thanh gần như 100% được phát ra từ màng loa. Chính vì vậy việc chọn củ loa làm ván hở cũng có những tiêu chí khá khác biệt. Nó hót thế nào, ta sẽ nghe gần được như thế nên chất âm của “thùng” ván hở sẽ phản ảnh chất âm của củ loa là rất rất nhiều. Tuy nhiên, về chất âm sẽ bàn sau vì cái này có liên quan đến gu thẩm mỹ âm thanh của người nghe. Giờ là lúc bàn đến việc đầu tiên là chọn củ loa sẽ sử dụng trong dự án con con này.

DIY loa chưa bao giờ là dễ, nếu không nói là khó nhất trong các trò DIY thiết bị âm thanh. Lý do thì muôn vàn. Nhưng một trong những lý do khoai nhất là anh em chơi nghiệp dư không hoặc khó có thể đo đạc được tương đối chính xác thứ âm thanh (ít nhất là thông số KT) của cặp loa mình đang làm ra. Lý do không đo đạc được tương đối chính xác là: Hạn chế về thiết bị đo đạc và quan trong nhất là môi trường đo đạc. Không như các thiết bị âm thanh khác, anh em có các thiết bị hỗ trợ đo đạc khá nhiều (V, A, R, L, C) để từ đó tìm ra được những thông số chưa phù hợp với tính toán ban đầu và đưa ra PA điều chỉnh. Vi vậy, khả năng làm ra một đôi loa D.I.Y có một âm thanh chuẩn như thiết kế mong muôn khá khó khăn. Do vậy, vụ đo đạc chủ yếu bằng “tai” là chính, thế nên thành công thì ít mà thất bại thì nhiều. Các tổ hợp sản xuất bánh chưng thì lại luôn luôn rình rập.

Nhưng mẫu thùng loa ván hở thường đưa tới cảm giác đơn giản nhưng vẫn nghệ thuật

Biết là khó khăn chồng chất như vậy, nhưng cũng vì đam mê mà mọi cản trở đó đã không ngăn cản được nhưng công trình để tiếp tục khiến anh em lãng phí khá nhiều tiền bạc và thời gian. Nhưng bù lại, sản phẩm do bàn tay mình làm ra, tuy chưa hoàn hảo nhưng là một sự động viên vô bờ bến để thúc giục anh em tiếp tục đốt.

Em cũng vậy, chả thể ngoại lệ. Tưởng như đã dừng môn này lại sau khi đã nuôi béo các tổ hợp sản xuất bánh chưng (mà giờ bánh chưng nấu quanh năm chứ không riêng gì Tết), nhưng sự đam mê sau bao năm gác kiếm lại nổi lên. Và lần này, theo trào lưu đang rất nổi, em tiếp tục làm một cặp loa ván hở thứ hai sau khi đã khá tự mãn nguyện với cặp loa ván hở trước đây đã từng làm. Cặp loa BO trước đây được em dành rất nhiều công sức và nó đã không phụ lắm lòng mình. Những bác nào chơi ở VNAV lâu đời chắc không lạ với cặp loa này của em. Vậy, Em xin khoe lại tý coi như mở đầu topic này.

Có thế nhiều bác đã biết và nắm rõ, nhưng em vẫn điểm lại sơ bộ một chút đỉnh về lý thuyết của loa ván hở (sau này em sẽ viết tắt là OB = Open Baffle).

Như đã biết, khi màng loa dao động, sóng âm thanh sẽ được tạo ra từ cả trước và sau màng loa. Về biên độ, tần số là hoàn toàn như nhau, nhưng về pha là ngược nhau 180 độ. Chính vì thế, khi một củ loa đang phát âm tự do ngoài không khí thì ta luôn thấy âm lượng khá nhỏ và đặc biệt là tiếng trầm rất yếu, thậm chí cả với những củ loa có đường kính lớn với những thông số đáp tần của dải trầm được công bố rất thấp ta vẫn cảm thấy không rõ rệt. Đó là do sóng âm từ trước và sau màng loa đã tự triệt tiêu nhau do ngược pha 180 độ, dẫn đến việc biên độ sóng âm tổng (là sóng âm đến tai ta) bị suy hao do tự triệt tiêu. Đặc biệt là dải trầm có bước sóng lớn thì sự triệu tiêu càng rõ rệt. Về lý thuyết nếu 2 nguồn âm giống hệt nhau về tần và biên độ nhưng ngược pha 180 độ mà được truyền đi trong điều kiện lý tưởng không có phản xạ, không có nhiễu âm thì âm thanh tổng sẽ hoàn toàn “câm”, nhưng thực tế ta vẫn nghe được vì do âm thanh đi ra đã phản xạ qua lại rất nhiều các vật cản trong phòng gây nên sự triệt sóng âm do ngược pha là không hoàn toàn.

Chính vì vậy, để âm thanh từ màng loa được phát đi hiệu quả thì người ta sẽ phải tìm cách “nhốt” lại âm thanh từ trước hoặc sau màng loa lại. Và phương án phổ thông nhất là cho nó vào một cái thùng như chúng ta vẫn thấy. Tuy nhiên thùng loa không phải chỉ có mỗi công năng này, cò nhiều công năng khác có thể một dịp nào đó em sẽ trình bày sau (để đi gúc tiếp đã 😀 )

Để hạn chế tối đa sự giao thoa ảnh hưởng của sóng âm phía sau màng loa với sóng phía trước, người ta làm một tấm chặn để cắt giao thoa này. Đó chính là tấm vách bắt loa. Hiệu quả của việc chặn này tuy không khử được 100% sự giao thoa vì thanh sau khi ra khỏi màng loa phía sau còn bị phản xạ vào vách tường sau loa và dội lên phía trước. Tuy nhiên, sóng âm này sau khi phản xạ đã bị nhiễu không còn nguyên dạng sóng nguyên bản từ màng loa phát ra, đồng thời sẽ xuất hiện thêm một hiện tượng mới là time delay hay nôm na là trễ pha thời gian, khiến cho sự lệch pha của sóng tới với sóng phản xạ bị thay đổi nên hiện tượng tự triệt tiêu sóng chính cũng có hạn chế. Quay trở lại với cái vách ngăn. Nó chính là vật cản để ngăn cách sự giao thoa giữa sóng âm phía trc và sau màng loa tốt nhất. Độ rộng của vách ngăn này bao nhiêu là hiệu quả nhất là một con số không cố định. Nó phụ thuộc vào tần số mà loa sẽ hoạt động. Tần số sẽ liên quan đến bước sóng và độ rộng vách này là bao nhiêu để cho các bước sóng ngược pha ngay từ trước và sau màng loa ko giao thoa với nhau nhiều nhất. Thậm chí nó còn cái vách này còn có thể dùng để “cải tạo” dc pha của sóng sau phối kết hợp với sóng trước dc tốt hơn mà trong kỹ thuật ta vẫn thấy thuật ngữ Open Baflle Dipoles (loa ván hở lưỡng cực). Làm dc vậy là đã thành công lắm rồi :).

Trở lại việc sử dụng vách ngăn để hạn chế sóng giao thoa gât phá vỡ âm thanh nguyên gốc, ta hay xem một vài mô hình. Ở đây phải nói trước các mô phỏng đều dựa trên những điều kiện được coi là lý tưởng, sự ảnh hưởng của đồ đạc trong nhà được bỏ qua. mặt phảng sau loa được coi tuyệt đối và không tạo những hài âm và phản xạ hoàn toàn từ 0hz đến vô cùng :).

Trên mô phỏng nguồn âm từ củ loa được coi như phát ra từ 2 nguồn điểm đỏ và xanh. Âm thanh phát ra mọi hướng nhưng bị phân cực, hay nói cách khác khi một nguồn âm (đỏ) phát ra áp suất tối đa thì nguồn âm kia (xanh) lại tạo ra áp suất tối thiểu và ngược lại. Và nếu nhìn nhận dưới dạng sóng thì nó ngược pha nhau 180 độ. Đặc tính của hiện tượng lưỡng cực này được đặc trưng bởi khoảng cách trực tiếp giữa 2 nguồn âm gọi là trục phân cực (D). Nhưng những gì chúng ta nghe được xác định bởi độ lệch Dl. (Hình 1)

Để dê hình dung hơn trong trường hợp lưỡng cực (Dipoles), ta bắt đầu trường hợp đơn giản nhất là trục lưỡng cực trùng với hướng nghe. Khi đó D=Dl. Tổng hợp hay nguồn sóng đỏ và xanh là màu đen trên đồ thi chính là âm thanh chúng ta nghe thấy. Ở đây, đã có những thực nghiệm trên các bước sóng khác nhau (tần số). Ta xem xét 4 trường hợp.

Trường hợp 1: Bước sóng Lamda (λ) lớn hơn rất nhiều D (D/λ<<0,5)

Trong khi nguồn màu đỏ ở mức tối đa biên độ, thì nguồn màu xanh vẫn ở mức tối thiểu. Tổng kết quả màu đỏ và màu xanh là sóng màu đen đến tai người nghe. SPL kết hợp của nó nhỏ hơn đáng kể so với SPL của các sóng tạo riêng lẻ.

Trường hợp 2: Bước sóng λ= 2 lần D (D/λ=0,5) Hình 3
Một lần nữa nguồn màu đỏ ở mức tối đa, trong khi nguồn màu xanh lá cây ở mức tối thiểu. Nhưng lúc này hai sóng đều đồng pha nên ta thấy SPL của nó gấp đôi sóng tạo ra.

Trường hợp 3: Bước sóng λ=D (D/λ=1) Hình 4
Nếu bước sóng bằng với chiều dài lưỡng cực D thì âm thanh sẽ không thể nghe thấy.

Xét trường hợp cuối cùng: D/λ=2 Hình 5
Lúc này giống trường hợp D/λ=1, hai sóng triệt tiêu nhau.

Nhưng vậy, bằng những mô phỏng trên, các bác đã bắt đầu thấy mỗi quan hệ giữa bước sóng và trục lưỡng cực của củ loa khi đặt ngoài không khi trong trường hợp trục lưỡng cực trùng với trục nghe. Tơi đây lờ mờ sẽ hiểu tại sao loa đặt tự do ngoài không khí, nếu phát đơn tần các bác sẽ nghe thấy lúc to lúc bé là vì vậy.

Chiều rồi rãi, em sẽ trình bày thêm một vài mô phỏng khi trục Dipoles không trùng trục nghe. Những lý thuyết này sẽ giúp chúng ta lựa chọn điểm cắt cho của loa cũng như tính toán độ rộng hay vị trí kê loa OB. Trên thực tế có thể không hẳn giống 100% nhưng ít nhiều bám theo nó thì kết quả thành công có vẻ cao hơn.

Như trên em đã trình bày về việc trục dipole trùng với hướng nghe, khi đó việc SPL của âm thanh nghe được sẽ phụ thuộc vào bước sóng và khoảng cách điểm phát. Giờ thử xem vài trường hợp trục dipole không trùng với trục nghe.
Ví dụ góc lệch là 60 độ, D/λ=1 Hình 1 và D/λ=2 Hình 2 ta thấy sự khác nhau của SPL tổng cộng phụ thuộc bước sóng như thế nào.

Thật ra vấn đề này nó mang tính lý thuyết suông và gần như các bác đều nắm được. tuy nhiên em vẫn đưa ra để mở đầu cho cái thiết thực hơn. Đó là nghiên cứu về nguồn điểm trên Open Baffles. Đo mới thực sự là điều đang quan tâm

Dear các bác đang theo dõi, mấy hôm nay em hơi lắm việc nên chưa dành thời gian viết dc tiếp. Các bác thừa biết thời đại internet này chỉ cần search vài từ khóa là tài liệu ngập tràn mà tham khảo. Bản thân em cũng vây, cũng tự search, tự đọc, tự nhờ Gúc rồi mình chọn lọc ra cái gì mình cần.

Tuy nhiên, cia công cụ và sử dụng công cụ hiệu quả là 2 vấn đề khác hẳn nhau. Em có đảo qua nhiều diễn đàn đóng loa trên facebook cũng như ngay trên vnav này thì thì còn nhiều bác vẫn làm khá cảm tính. Tuy rằng từ lý thuyết đến thực tế phải điều chỉnh khá nhiều, nhưng có tý lý thuyết thì cơ hội cho bọn bánh chưng thu gom sẽ giảm đi. Tuy nhiên, cón nhiều rào cản, đặc biệt là ngôn ngữ nên khiến người đọc khi có một tập tài liệu quý tiếng tây trong tay nhưng vẫn loay hoay. Vậy, khi em biên topic này, em ko phải chỉ là biên dịch đơn thuần mà em viết theo cái em lĩnh hội và đã thực hành được để truyền tải dưới ngôn ngữ thật đơn giản nhất. Tuy nhiên em thấy các bác đã dẫn link những tài liệu vào đây nghĩa là các bác cũng đã nghiên cứu kỹ rồi. Vậy nên sẽ ko viết tiếp theo hướng lý thuyết nữa đỡ mất thời gian và dài dòng. Có lẽ nên chuyển sang cách tương tác khác là thảo luận thì hơn. Có nghĩa các bác trong quá trình thực hiện dự án của mình, nếu còn vướng mắc chỗ nào thì cùng đặt vấn đề và cùng giải đáp. Có lẽ như thế sẽ chuẩn hơn là cách em đang tiếp cận.

RFT e định cắt dải trên 4khz. Như hình ạ. Dải dưới rft thì e k cắt. Không biết có khả thi không ạ. E quấn đc cuộn 0.8mH. Cuộn 0.8 này nối tiếp, tụ 0.47 hoặc 1u // cho rft.

 

Nguồn: syen/vnav

5/5 - (1 bình chọn)