Luận văn đề tài thiết kế loa

A.1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀIÂm thanh là một phần không thể thiếu trong cuộc sống nó là tín hiệu giao tiếp giữa con người với thế giới xung quanh, Để thuận lợi cho việc phát ra âm thanh con ng

LỜI CÁM ƠN

Qua quá trình học tập tại trường, em đã có kiến thức cơ bản về lý thuyết

và kinh nghiệm thực tế chuyên ngành và cả về tác phong làm việc Đây lànhững hành trang kiến thức quý giá giúp em vững tin hơn trong công việcchuyên môn ở tương lai

Em kính gửi lời cám ơn chân thành nhất đến các Thầy, Cô khoa MTCNnói riêng, trong trường Đại Học Hồng Bàng nói chung Em có được kiến thức

cơ bản về lý thuyết cùng với kinh nghiệm thực tế hôm nay là nhờ sự dạy dỗ,truyền đạt nhiệt tình của các Thầy Cô

Một lần nữa em xin cám ơn sự nhiệt tình,các ý kiến đóng góp hướng dẫnsâu sắc và tình cảm gần gủi của các Thầy Cô Với kinh nghiệm còn ít ỏi và thờigian có hạn nên còn nhiều thiếu sót

Mong sự chỉ bảo và hướng dẫn của Thầy để em được hoàn thiện hơn

Em chân thành cám ơn!

Nhận Xét Của Giáo Viên



Nhận Xét Của Giáo Viên



Mục lục

  

Lời cảm ơn 1

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 2

A.1.1 Giới thiệu đề tài 5

A.1.2 Âm học 6

A.1.3 Định nghĩa – phân loại – nguyên lý hoạt động của Loa 21

A.1.3.1 Một số loại Loa 25

A.1.3.2 Một số mẫu thiết kế loa 29

B.1.1 Ý tưởng thiết kế loa 51

B.1.2 Phân tích đề tài và nhiệm vụ thiết kế 51

B.1.3 Xắp xếp công việc và quy trình làm sản phẩm mẫu 93

B.1.4 Tiến hành công việc

B.1.5 Phương án màu 98

A.1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Âm thanh là một phần không thể thiếu trong cuộc sống nó là tín hiệu giao tiếp giữa con người với thế giới xung quanh, Để thuận lợi cho việc phát ra âm thanh con người đả sáng chế ra Loa là thiết bị có thể phục vụ cho mọi nhu cầu phát thanh : tin tức , nhạc, thông tin công cộng, tín hiệu, …

Sự phát triển của nghành công nghiệp âm thanh để phục phụ cho cuộc sống đòi hỏi sản phẩm Loa ngày càng phải có chất lượng âm thanh tốt, bền và đẹp Rất nhiều hãng chế tạo và sản xuất Loa đã ra đời , nhờ khoa học kỹ thuật phát triển chất lượng âm thanh ngày càng tốt lúc này thị trường đòi hỏi sự đa dạng về mẫu mã sản phẩm

Là một sinh viên nghành tạo dáng công nghiệp với những kiến thức và kỹ năng

đã thu thập được em mong muốn được góp sức mình tạo ra thêm một sản phẩm Loa có tính thẩm mỹ - thân thiện với người sử dụng Góp phần làm phong phú thêm sự lụa chọn cho người tiêu dùng đồng thời khẳng dịnh thêm vè mặt kiểu dáng cho nhà sản xuất

Âm thanh là phương tiện trao đổi thông tin, liên lạc với nhau (communication media) phổ biến nhất của con người, bên cạnh phương tiện hình ảnh.

Như vậy nghiên cứu âm thanh có hai mặt: Đặc trưng vật lý (lý tính) và đặc trưng sinh học

• Vật lý khách quan: nguồn tạo ra âm thanh, tính chất lan truyền, đặc tính

Đặc tính sinh học của âm thanh: độ to tỉ lệ với logarit của cường độ âm thanh, ngưỡng đau tai, dải tần số nghe được và không nghe được (siêu âm, hạ âm) và

âm sắc

Biểu diễn tín hiệu âm thanh theo thời gian và theo tần số

Thông thường người ta dùng hàm toán học x(t) để biểu diễn tín hiệu âm thanh.t: thời gian x là biên độ biến thiên hay có sách gọi là ly dộ

Như vậy ta có thể biểu diễn x(t) bằng đồ thị theo thời gian.

Giả sử x(t) = A.sinΩot= A.sin 2πFot

Phổ tín hiệu là cách biểu diễn các thành phần cấu tạo nên x(t) theo tần số Với

tín hiệu sin nói trên, đồ thị phổ là một vạch có cao độ là A tại điểm tần số Fo

2 Khi nghe nhạc trên các máy nghe, trên máy tính dùng phần mềm, ta đều thấy Phổ âm thanh, là đồ thị theo tần số Mỗi khi nhạc thay đổi, đồ thị phổ thay đổi Khi tiếng trống nổi lên, các vạch bên trái vọt lên, thể hiện tiếng trống là tiếng cótần số thấp, hay tiếng trầm.

Lưu ý quan trọng: Khi nghiên cứu âm thanh hay dao động sóng nói chung, người ta thường giả định dùng một sóng đơn (tức sóng có 1 tần số nhất định) Trong khi thực tế, âm thanh hay sóng nào đó như sóng ánh sáng là sóng bao gồm nhiều tần số khác nhau Từ đó mới phát sinh ra khái niệm dải tần, phổ tín hiệu

Các Loại Âm Thanh

Những dao động cơ mà con người nghe được gọi âm thanh (sound)

Âm thanh có thể biểu diễn theo thời gian, song cũng có thể biểu diễn theo tần số

do có thể phân tích một tín hiệu âm thanh thành tổ hợp các thành phần tần số khác nhau (Chuỗi Fourier, tích phân Fourier) Hoặc nói một cách đơn giản thực tiễn hơn, một âm thanh có thể là tổ hợp từ nhiều đơn âm, từ nhiều nhạc cụ, mà mỗi cái có một tần số dao động nhất định

Dải tần số nghe được là từ 20 Hz - 20000 Hz Siêu âm là âm dao động ngoài

20000 Hz Hạ âm là các âm dao động dưới 20 Hz Tai người không nghe được siêu âm và hạ âm

• Tiếng nói (voice, speech) là âm thanh phát ra từ miệng người, được

truyền đi trong không khí đến tai người nghe Dải tần số của tiếng nói đủnghe rõ là từ 300 Hz đến 3500 Hz, là dải tần tiêu chuẩn áp dụng cho điện thoại Còn dải tần tiếng nói có chất lượng cao có thể là từ 200 Hz-7000

Hz, áp dụng cho các ampli hội trường

• Âm nhạc (music) là âm thanh phát ra từ các nhạc cụ Dải tần số của âm

nhạc là từ 20 Hz đến 15000 Hz

• Tiếng kêu là âm thanh phát ra từ mồm động vật Tiếng của Cá Heo

(dolphins) là một loại âm thanh trong dảy tần số 1-164 kHz, của Con Dơi (bats) 20 - 115 kHz, của Cá Voi (whale) 30-8000 Hz (Cần xác minh lại

số liệu)

• Tiếng động là âm thanh phát ra từ sự va chạm giữa các vật Thí dụ tiếng

va chạm của 2 cái cốc, tiếng va chạm của cánh cửa, tiếng sách rơi

• Tiếng ồn (noise) là những âm không mong muốn.

Nhìn chung lại, xét về phương diện tín hiệu và sự cảm thụ của tai người, có hai loại âm:

• tuần hoàn bao gồm tiếng nói, âm nhạc

• không tuần hoàn như tín hiệu tạp nhiễu, một số phụ âm tắc xát như sh, s

Đơn vị đo âm thanh

Người ta thấy rằng con người cảm nhận độ to của âm thanh không tỉ lệ thuận với cường độ âm thanh mà theo hàm số mũ

Bel = 10lg P2/P1 (Phát âm là Ben)

decibel = 20lg I2/I1 (Phát âm là Đề xi ben)

Trước mắt có thể tham khảo Decibel bên trang tiếng Anh

Phân tích thực nghiệm tín hiệu tiếng nói và nốt nhạc

Sau đây là hình tín hiệu thu được qua microphone vào máy tính của nguyên âm

A của tác giả

và phổ của tín hiệu này (Lưu ý: trục hoành là trục tần số) Trục đo tần số là 10.000Hz.

Nhìn vào hình vẽ tín hiệu, ta thấy rõ nguyên âm A là một hàm tuần hoàn, chu kì

To xấp xỉ = 10ms, Fo=100 Hz Song bên trong một chu kì To, ta vẫn nhìn thấy dao động ở tần số cao hơn Nhìn vào đồ thị phổ tín hiệu, ta thấy phổ vạch, khoảng cách giữa hai vạch bằng Fo=1/To Bên cạnh đó bạn có thể nhìn thấy cácđỉnh cộng hưởng, các formants

Qua đồ thị phổ tín hiệu nguyên âm A, ta cũng còn thấy rõ dải phổ tín hiệu

không vượt quá 4000 Hz, tức là ngoài 4000 Hz, năng lượng được coi bằng 0.Nếu đo phổ với trục đo tần số tập trung vào khoảng 0-5.000Hz, ta sẽ thấy rõ hơn các vạch phổ rời rạc, cách nhau Fo

Và tín hiệu của một nốt nhạc violon:

và phổ của tín hiệu này

Phân tích và nhận xét: Tín hiệu nhạc cũng có dạng tuần hoàn, chu kỳ To=1,65

ms, Fo=609 Hz Đồ thị phổ thể hiện rất rõ phổ vạch, với vạch cơ bản và các

hoạ âm (các tần số hài) Phổ vạch nói lên tín hiệu nốt nhạc này được tổ hợp từ nhiều tín hiệu điều hoà có tần số là Fo, 2Fo, 3Fo Mỗi vạch tương ứng với một dao động điều hoà nhất định

Tiếng sáo và phổ của nó Ta thấy tần số dao động cơ bản rất rõ và nổi trội hơn các hoạ âm, hay các tần số hài, nghĩa là âm này mang tính đơn âm khá rõ Một nhận xét nữa là các hài bậc chẵn khá nhỏ Bạn hãy giải thích tại sao sau khi đọc sách giáo khoa vật lý

Tiếng trống cơm và phổ của nó Ta thấy tần số dao động cơ bản rất rõ Nghĩa là khá đơn âm Fo cỡ khoảng 200 Hz, To cỡ khoảng 5 ms.

Tiếng nói

Tiếng nói là âm thanh phát ra từ miệng (người) Nghiên cứu tiếng nói gồm: Bộ máy phát âm của con người Thụ cảm âm thanh của tai người Phân loại tiếng nói

Bộ máy phát âm của con người

gồm:

• Phổi đóng vai trò là cái bơm

không khí, tạo năng lượng

hình thành âm

• Đôi dây thanh (vocal fold,

vocal cord)là hai cơ thịt ở

trong cuống họng, có hai

đầu dính nhau, còn hai đầu

dao động với tần số cơ bản

là Fo, tiếng Anh gọi là pitch,

• Thanh quản và vòm miệng: đóng vai như là hốc cộng hưởng, tạo ra sự phân biệt tần số khi tín hiệu dao động từ đôi dây thanh phát ra Đáp ứng tần số của hốc công hưởng này có nhiều đỉnh cộng hưởng khác nhau được gọi là các formant.

• Miệng đóng vai trò phát tán âm thanh ra ngoài

• Lưỡi thay đổi để tạo ra tần số formant khác nhau

• Các âm khác nhau là do vị trí tương đối của formants

Phân loại tiếng nói theo thanh:

• Âm hữu thanh (voiced, tiếng Pháp là voisé) là âm khi phát ra có sự dao

động của đôi dây thanh, nên nó tuần hoàn với tần số Fo Vì vậy phổ của nguyên âm là phổ vạch, khoảng cách giữa các vạch bằng chính Fo

• Âm vô thanh (unvoiced, tiếng Pháp là non voisé) phát ra khi đôi dây

thanh không dao động Thí dụ phần cuối của phát âm English, chữ sh cho

ra âm xát Phổ tín hiệu có dạng là nhiễu trắng, phổ phân bổ đều

Phân loại tiếng nói:

• Nguyên âm (vowel) là âm phát ra có thể kéo dài Tất cả nguyên âm đều

là âm hữu thanh, nghĩa là tuần hoàn và khá ổn định trong một đoạn thời gian vài chục ms

• Phụ âm (consonant) là âm chỉ phát ra một nhát, không kéo dài được Có

phụ âm hữu thanh và phụ âm vô thanh

Thanh điệu của tiếng Việt tương ứng với các dấu: không dấu, huyền, hỏi, ngã, sắc, nặng khi viết Phân tích máy móc cho thấy thanh điệu là sự thay đổi Fo, tần

số cơ bản pitch, trong quá trình phát âm các nguyên âm và tai người cảm nhận được Tiếng Việt có 6 thanh thể hiện sự phong phú và độc đáo, trong khi tiếng Trung quốc có 4 thanh Tuy nhiên cư dân một số vùng ở Việt Nam có thể khôngphân biệt dấu ? và dấu ~ nên hay viết sai chính tả

Giọng bổng (high voiced pitch, hay high pitched) hay giọng trầm (low voiced

pitch) là Fo cao hay thấp Như vậy Fo đóng vai trò rất quan trọng trong cảm nhận, trong thụ cảm âm thanh của con người

Tiếng bổng hay tiếng trầm tương ứng với dải tần số cao hay thấp Trong thợc

tế người ta dùng loa trầm là loa loa bass hay loa sub woofer, loa tép hay loa bổng tương ứng với loa thích ứng phát các âm trong vùng tần số cao, treble

Ứng dụng của siêu âm:

Sóng siêu âm có đặc điểm là ít suy giảm dưới nước

• Sonar: là thiết bị truyền tin, liên lạc dưới biển, sử dụng sóng siêu âm

Sóng siêu âm được dùng để làm sạch trong môi trường nước - Máy dò y tế: Máy quét thai nhi, máy quét tim - Máy dò cá, máy đo độ sâu

1 Sóng âm và cảm giác âm

Lấy một lá thép mỏng đàn hồi dài và hẹp kẹp chặt đầu dưới của nó (h 2.3a) Dùng tay gẩy nhẹ đầu kia, mắt ta thấy lá kim loại dao động Hạ dần đầu dưới của kim loại dao độn Hạ dần đầu dưới của nó xuống để phần dao động của lá ngắn bớt đi (h 2.3b), lại dùng tay gẩy nhẹ đầu trên, mắt ta thấy nó dao động với tần số lớn hơn trước Khi phần trên của lá đã ngắn tới một mức độ nào đó (tức là tần số dao động đã lớn tới một giá trị nào đó), tai ta bắt đầu nghe thấy một tiếng vu vu nhẹ: nó bắt đầu phát ra âm thanh Như vậy sự dao động của lá thép lúc phát ra âmthanh, và có lúc không phát ra âm thanh

Hiện tượng đó được giải thích như sau Khi lá thép dao động về một phía nào đó,

nó làm cho lớp không khí ở liền trước nó bị nén lại, và lớp không khí ở liền sau

nó giãn ra Sự nén và giãn của không khí như vậy lặp lại một cách tuần hoàn, tạo ra trong không khí một sóng cơ học dọc có tần số bằng tần số dao động của lá kim loại Sóng trong không khí truyền tới tai ta, nén vào màng nhĩ, làm cho màng nhĩ cũng dao động với tần số đó, và có khả năng tạo ra cảm giác âm thanh trong tai ta khi tần số sóng đạt tới một độ lớn nhất định

Tai con người chỉ cảm thụ được

những dao động có tần số từ khoảng [ đến khoảng Những dao động trong miền tần

số gọi là dao động âm, những sóng có tần số trong miền đó gọi là sóng âm, gọi tắt là

âm Môn khoa học nghiên cứuvề các âm thanh gọi là âm học

Sóng âm truyền được trong mọi chất rắn, lỏng và khí Khi áp tai trên mặt đất, với thói quen, ta có thể nghe được tiếng đoàn ngựa phi, hoặc đoàn tàu chạy ở xa, màtiếng động truyền trong không khí không đến tai ta được vì sóng âm truyền trong không khí bị nhiều vật cản và chóng bị tắt đi

thích hợp có thể phát và thu được các sóng siêu âm và sóng hạ âm, và sử dụng chúng trong khoa học và kĩ thuật.

Về bản chất vật lí, sóng âm, sóng siêu âm và sóng hạ âm không khác gì nhau, và cũng không khác gì các sóng cơ học khác Sự phân biệt như trên là dựa trên khả năng cảm thụ các sóng cơ học của tai con người, do các đặc tính sinh lí của tai con người quyết định Vì vậy, trong âm học người ta cũng phân biệt những đặc tính vật lí của âm, và những đặc tính sinh lí của âm có liên quan đến sự cảm thụ

âm của con người

2 Sự truyền âm Vận tốc âm

Sóng âm truyền được trong tất cả các môi trường khí, lỏng và rắn Vận tốc truyền

âm (vận tốc âm) phụ thuộc tính đàn hồi và mật độ của môi trường

Nói chung vận tốc âm trong chất rắn lớn hơn trong chất lỏng và trong chất lỏng lớn hơn trong chất khí Vận tốc truyền âm cũng thay đổi theo nhiệt độ

Sau đây là vận tốc truyền âm trong một số chất

và tắt hẳn

3 Độ cao của âm

Trong số những âm mà tai ta cảm thụ được, có những loại âm mà tần số hoàn toàn xác định, như tiếng đàn, tiến hát Chúng gây một cảm giác êm ái, dễ chịu,

và được gọi là nhạc âm.Cũng có những loại âm không có tần số nhất định, như tiếng máy nổ tiếng chân đi Chúng được gọi là tạp âm Về bản chất, chúng là sự

tổng hợp phức tạp của rất nhiều dao động có tần số và biên độ rất khác nhau Sau đây chúng ta sẽ chỉ nghiên cứu những nhạc âm.

Cùng một điệu hát, nhưng nghê giọng nữ cao và giọng nam trầm hát, ta có cảm thụ khác nhau Những âm có tần số khác nhau gây cho ta những cảm giác âm khácnhau, âm có tần số lớn gọi là âm cao hoặc thanh, âm có tần số nhỏ gọi là âm thấp hoặc trầm Độ cao của âm là một đặc tính sinh lí của âm, nó dựa vào một đặc tính vật lí của âm là tần số

Âm sắc là một đặc tính sinh lí của âm, được hình thành trên cơ sở các đặc tính vật lí của âm là tần số và biên độ Thực nghiệm chứng tỏ rằng khi một nhạc cụ hoặc một người phát ra một âm có tần số bằng , thì đồng thời cũng phát ra các

âm có tần số

Âm có tần số gọi là âm cơ bản hay hoạ âm thứ nhất, các âm có tần số gọi là các hoạ âm thứ hai, thứ ba, thứ bốn… Tuỳ theo cấu trúc của từng loại nhạc cụ, hoặc cấu trúc khoang miệng và cổ họng từng người, mà trong số các hoạ âm cái nào có biên độ khá lớn, cái nào có biên độ nhỏ, và cái nào chóng bị tắt đi Do hiệntượng đó, âm phát ra là sự tổng hợp của âm cơ bản vàcác hoạ âm, nó có tần số của âm cơ bản, nhưng đường biểu diễn của nó không còn là đường sin, mà trở thành một đường phức tạp có chu kì Mỗi dạng của đường biểu diễn ứng với một

âm sắc nhất định Trên hình 2.4 là đường biểu diễn dao động âm của dương cầm

và của kèn clarinet ứng với cùng một âm cơ bản Chúng có chu kì như nhau, nhưng hình dạng khác nhau

Căn cứ vào sự cảm thụ của tai, chúng ta đánh giá các giọng hát có âm sắc khác nhau là giọng ấm, mượt, trơ, chua v.v…

5 Năng lượng âm

Cũng như các sóng cơ học khác, sóng âm mang năng lượng tỉ lệ với bình phương biên độ sóng Năng lượng đó truyền đi từ nguồn âm đến tai ta.

Cường độ âm là lượng năng lượng được sóng âm truyền trong một đơn vị thời gian

qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền âm Đơn vị cường độ

âm là oát trên mét vuông (kí hiệu: )

Đối với tai con người, giá trị tuyệt đối của cường độ âm không quan trọng bằng giá trị tỉ đối của so với một giá trị nào đó chọn làm chuẩn

Người ta định nghĩa mức cường độ âm là lôga thập phân cả tỉ số

(2-3)

Đơn vị mức cường độ âm là ben (kí hiệu: ) Như vậy, khi mức cường độ âm bằng 1,

2, 3, 4, B… điều đó nghĩa là cường độ âm lớn gấp cường độ âm chuẩn

Trong thực tế người ta thường dùng đơn vị đêxiben (kí hiệu: ), bằng 1/10 en Số

đo L bằng đêxiben lớn gấp 10 số đo bằng ben, và (2-3) trở thành:

(2-4)

Khi , thì lớn gấp 1.26 lần Đó là mức cường độ âm nhỏ nhất mà tai ta có thể phân biệt được

6 Độ to của âm

Muốn gây cảm giác âm, cường độ âm phải lớn hơn một giá trị cực tiểu nào đó gọi

là ngưỡng nghe Do đặc điểm sinh lí của tai con người, ngưỡng nghe thay đổi tuỳ theo tần số âm Với các tần số , ngưỡng nghe vào khoảng Với tần số , ngưỡng nghe lớn gấp 105 lần

Như vậy một âm có cường độ (gấp 105 ngưỡng nghe) đã là một âm khá “to” ngherất rõ, trong khi đó thì một âm cũng có cường độ lại là một âm rất “nhỏ”, mới chỉ hơi nghe thấy Do đó độ to của âm (hay âm lượng) đối với tai ta không trùng với cường độ âm

Tai con người nghe thính nhất đối với các âm trong miền , và nghe âm cao thích hơn âm trầm Chính vì vậy người ta chọn các phát thanh viên chủ yếu là nữ Cũng vì vậy khi ta hạ âm lượng của máy tăng âm thì không nghe rõ các âm trầmnữa

Nếu cường độ âm lên tới , đối với mọi tần số, sóng âm gây ra một cảm giác nhức nhối, đau đớn trong tai, không con là cảm giác âm bình thường nữa Giá trị cực đại đó của cường độ âm gọi là ngưỡng đau Miền nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau gọi là miền nghe được

Khi xác định mức cường độ âm bằng công thức (2-4), người ta lấy là ngưỡng nghe của âm có tần số , gọi là tần số âm chuẩn.

Sau đây là một số mức cường độ âm đáng chú ý:

7 Nguồn âm – Hộp cộng hưởng

Xung quanh ta có rất nhiều nguồn tạp âm Đó là động cơ ô tô đang hoạt động, cánh cửa đập vào khung cửa, gió lùa qua tán lá… Nguồn nhạc âm là những nguồn phát ra nhạc âm Người ta phân biệt hai loại nguồn nhạc âm chính, có nguyên tắc phát âm khác nhau, một loại là các dây đàn, loại khác là các cột khí của sáo và kèn

Khi một dây đàn được kích thích bằng cách gảy, gõ, hoặc cọ xát, nó dao động vớimột tần số xác định phụ thuộc độ dài và tiết diện của dây, sức căng của dâyvà chất liệu dùng làm dây Dây đàn có tiết diện rất nhỏ nên khi dao động chỉ gây ra những dao động xoáy trong miền không khí lân cận, không tạo ra được sóng âm đáng kể Dây đàn được căng trên mặt đàn bằng gỗ hoặc bằng da, khi nó dao động, nó làm cho mặt đàn cũng dao động với cùng tần số Mặt đàn có diện tích lớn, gây được những miền nén và giãn đáng kể trong không khí và tạo ra sóng âm.

Ta biết rằng khi dây đàn dao động và phát ra một âm cơ bản, nó cũng đồng thời phát ra các hoạ âm của âm cơ bản Mỗi loại đàn đều có một bầu đàn có hình dạng nhất định, đóng vai trò của hội cộng hưởng, tức là một vật rỗng có khả năng cộng hưởng đối với nhiều tần số khác nhau, và tăng cường những âm có các tần số

đó Tuỳ theo hình dạng và chất liệu của bầu đàn, mỗi loại đàn có khả năng tăng cường một số họa âm nào đó, và tạo ra âm sắc đặc trưng của loại đàn đó

Cơ quan phát âm của con người hoạt động tương tự như một cây đàn các thanh đới đóng vai trò của dây đàn Thanh quản, khoang mũi, khoang miệng đóng vai trò hộp cộng hưởng Đặc biệt ở đây, bằng cách thay đổi vị trí của hàm dưới, môi, lưỡi, người ta có thể thay đổi hình dạng của khoang miệng và do đó thay đổi âm sắc một cách thích hợp Vì vậy, giọng nói của người có âm sắc rất phong phú, và một người có thể bắt chước được giọng nói của người khác, hoặcbắt chước tiếng của các nhạc cụ.

Khi người ta thổi kèn hoặc sáo thì cột không khí trong thân sáo hoặc kèn dao động theo một tần số cơ bản và các tần số hoạ âm Thân sáo và thân kèn có hình dạng khác nhau và làm bằng chất liệu khác nhau Chúng đóng vai trò của hộp cộng hưởng và tạo ra âm sắc đặc trưng của các loại sáo và kèn.

Vậy làm thế nào để nhờ ? Có nhiều cách như điều biên AM (Amplitude

Modulation) và điều tần FM (Frequency Modulation) Song tất cả AM, FM đều nhờ vào việc phát đi một tần số sóng hình sin fmang, được gọi là sóng mang, A sin ωot Giả sử tín hiệu âm tần là sinΩot Ở đây chỉ là giả định một tần số Ω để

dễ tính toán, thuyết minh còn trong thực tế nó là cả một tổ hợp tuyến tính nhiều

tần số khác nhau Lưu ý cách dùng kí hiệu Ω để chỉ tín hiệu âm tần, ω chỉ tín hiệu sóng mang Tần số sóng mang phải lớn hơn nhiều tần số tín hiệu âm tần.

Điều biên là dùng tín hiệu âm tần làm thay đổi biên độ sóng mang A.cos ωot sẽ thành:

A.cosΩot cosωot = A/2.[cos(ωo-Ωo)t + cos(ωo+Ωo)t]

Chuỗi Fourier

Định lý về chuỗi Fourier: Tín hiệu x(t) liên tục và tuần hoàn với chu kì T, có

thể phân tích thành tổ hợp các thành phần Σ sin n2πFot= sin nΩot và cos n2πFot=

cos nΩot như sau:

Các hệ số a và b được tính như sau:

Nếu vẽ theo trục tần số, tức đồ thị là các vạch của :a n và :b n, tương ứng là nΩo

hoặc n Fo Ta nói: Dao động tuần hoàn có phổ là phổ vạch

Áp dụng: Trong âm thanh, người ta phân ra hai loại: Hữu thanh và vô thanh

Âm hữu thanh là âm dao động tuần hoàn với chu kì To Âm vô thanh thì ngược lại, là các tín hiệu ngẫu nhiên, không tuần hoàn

Như vậy khi ta phát âm các nguyên âm, là các dao động tuần hoàn, nên ta có thểkhai triển thành chuỗi Fourier

Âm thoa - Tuning fork

Là dụng cụ có hình vẽ bên, dùng để tạo ra âm thanh dạng hình sin để làm chuẩn,thường là nốt La, fo=f=440 Hz

Chúng tôi sẽ trình bầy trong phần thực nghiệm.

Những điều dễ nhầm lẫn và hiểu sai

Dải tần và phổ tín hiệu âm thanh: Dải tần được đo bằng tần số giới hạn dưới

Fmin và tần số giới hạn trên Fmax của tín hiệu âm thanh có thể có được, nghĩa là

có năng lượng tín hiệu tại tần số giới hạn đó khác không Trong khi phổ của tín hiệu (spectre) là đồ thị biểu diễn tín hiệu theo tần số Thông thường đồ thị khi

vẽ ra nằm từ Fmin đến Fmax

Dải thông (band width): Các thiết bị khuếch đại hay một hệ thống xử lý âm

thanh thường có độ khuếch đại khác nhau đối với các dải tần khác nhau Thiết

bị khuếch đại thường chỉ khuếch đại trong một dải tần từ Fmin đến Fmax, gọi làdải thông Để đảm bảo chất lượng khuếch đại cho mọi tần số tín hiệu âm thanh thì dài thông phải bao trùm lên dải tần tín hiệu, bao trùm lên dải phổ tín hiệu

Tần số (frequency) và tần số cơ bản (pitch hay fundamental frequency): Khi

tín hiệu là tuần hoàn với chu kì To, như tín hiệu âm nhạc, như tín hiệu nguyên

âm, thì về cơ bản, thành phần tần số Fo=1/To là chủ yếu, song còn có các vạch năng lượng tại tần số nFo (Xem hình đồ thị ở trên, nhất là tín hiệu thí dụ của violon) Fo được gọi là tần số cơ bản, hay pitch Với tín hiệu điều hoà sin thì pitch=tần số dao động riêng Fo Nếu tín hiệu tuần hoàn nói chung thì Fo là tần

số cơ bản, pitch, và trên trục tần số, còn có các thành phần hài nFo

Đơn âm (dao động điều hoà một tần số nhất định) và hợp âm (tổ hợp của nhiều

âm, của cả dàn nhạc) Khi nghiên cứu các tính chất vật lý, người ta hay thí nghiệm với đơn âm Còn trong thực tế người ta nghe thấy là hợp âm

Nén âm thanh

Bình thường tiếng nói có tần số giới hạn trên của dải tần Fmax = 3400 Hz Người

ta lấy tròn là 4000 Hz Theo định lý Shanon, tần số lấy mẫu sẽ là Fs=2Fmax =

8000 Hz Mỗi mẫu tín hiệu được mã hoá tối thiểu là 8 bit Vậy mỗi giây cần 8000x8=64000 bit = 64 Kbps

Nếu âm nhạc thì phải mã hoá với tần số lấy mẫu là Fs=2Fmax = 2x15000 Hz =

30000 Hz Mỗi mẫu tín hiệu được mã hoá có 16 bit, hoặc cao hơn là 24 bit Vậymỗi giây cần truyền đi tín hiệu là 30000 x 16 bit = 480.000 bit/s = 480 Kbps.Đấy là một kênh tín hiệu Nếu là stereo thì nhân 2 lên

Nhiều nghiên cứu mã hoá tín hiệu âm thanh để nén tín hiệu, tức là làm sao dunglượng tín hiệu nhỏ đi mà không làm giảm chất lượng Thí dụ nghe nhạc MP3

MP3 là một loại nén tín hiệu âm thanh.

Âm học là một nhánh của vật lý học, nghiên cứu về sự lan truyền của sóng âm thanh trong các loại môi trường và sự tác động qua lại của nó với vật chất

Âm thanh phát sinh từ nhiều nguồn Tiếng thanh hay trầm tùy theo vật liệu và môi trường không gian của vật

Ví dụ, Khi thổi sáo, khi đánh trống hay khi hai cái ly chạm nhau đều cho một tiếng hay một Âm Âm thanh của sáo thì "thanh", còn âm thanh của trống thì

"trầm"

Trong các nhạc cụ, âm thanh "thanh" hay "trầm" phụ thuộc vào kích thước vật thể như chiều dài, không gian (như sáo, kèn) và cấu tạo (dây thanh mảnh hay dây to) Thí dụ âm thoa cho tiếng thanh hay trầm phụ thuộc vào độ dài âm thoa

Nguồn âm thanh

Các loại âm thanh khác nhau tạo từ nhiều nguồn âm khác nhau Các nghiên cứu

về âm thanh cho thấy âm thanh mà lổ tai người nghe được là âm thanh trong

dải tần số 20Hz - 20KHz Âm thanh có dải tần cao hơn 20KHz gọi là siêu âm

Âm thanh thấp hơn 20 Hz gọi hạ âm

Hạ âm < 20Hz | Âm thanh nghe được 20kHz | Siêu âm > 20KHz

Âm thanh của một dải tần gọi là đơn âm Âm thanh tạo từ nhiều đơn âm gọi là

• Âm nhạc, âm thanh của nhiều âm điệu hay âm thoa

• Tiếng ồn, một loại âm thanh hổn loạn không rõ tiếng

• Tiếng nhiễu, một loại âm thanh của tiếng được tiếng mất

• Tiếng dội, một loại âm thanh vang dội

Vật lý âm thanh

• Âm thanh không tồn tại trong chân không Âm thanh cần vật chất để di truyền.

• Âm thanh di truyền qua mọi vật ở ba trạng thái rắn, lỏng, và khí Âm thanh dễ truyền trong vật rắn tới vật lỏng tới vật Khí

• Khi âm thanh truyền trong vật chất sẽ làm cho các phân tử vật chất co lại hay giãn nở ra Âm thanh di chuyển với vận tốc thay đổi theo nhiệt độ hay

áp suất của môi trường vật chất.

• Âm thanh di chuyển qua các môi trường như một sóng thuộc loại sóng dọcvới vận tốc

v = λ f

v, vận tốc, nhanh hay chậm cho tiếng trầm ấm hay thanh cao

λ, bước sóng, cường độ (to hay nhỏ của âm thanh)

f, tần số dao động của sóng âm

Hiện tượng âm thanh

Trong thực tế, âm thanh tạo từ nhiều nguồn khác nhau Trong không gian rộng

mở sóng âm thanh truyền đi tự do theo mọi hướng

Trong không gian hạn hẹp hay bị vật cản, sóng âm thanh sẽ bị phản hồi Sóng

âm thanh và sóng phản hồi sẽ gặp nhau, giao nhau, chồng nhau gọi là giao thoa sóng

Khi hai sóng âm thanh cùng chiều giao nhau gọi là giao thoa cộng sóng sẽ cho mộtsóng âm thanh của tiếng ồn, tiếng điệu, tiếng hai âm

Khi hai Sóng âm thanh khác chiều giao nhau gọi là giao thoa trừ sóng sẽ cho một sóng âm thanh của tiếng nhiễu, mất tiếng

Ứng dụng trong thông tin

Âm thanh trong dải tần 20Hz - 20 KHz được dùng trong thông tin để truyền dẫn

âm thanh từ nơi phát đến nơi nhận trên một quảng đường gần hay xa

Âm thanh trong dải tần 20Hz - 20 KHz dễ mất năng lượng khi truyền qua khôngkhí nên không thể truyền đi xa hơn 3m Để truyền âm thanh đi xa hơn, sóng âm thanh phải được trộn với một sóng dẫn có tần số cao MHz - GHz cho ra một sóng phát thanh AM hay FM

Sóng AM là một loại sóng trộn của hai sóng, sóng âm và sóng dẫn, có cường độ sóng dẫn thay đổi theo cường độ sóng âm Sóng AM thích hợp cho việc truyền dẫn thông tin trên quãng đường gần hay ngắn trong phạm vi địa phương

Sóng FM là một loại sóng trộn của hai sóng, sóng âm và sóng dẫn, có cùng

cường độ nhưng khác tần số Sóng FM thích hợp cho việc truyền dẫn thông tin trên quãng đường dài hay xa trong phạm vi trong hay ngoài nước

Sóng FM cho một tiếng trong rõ hơn sóng AM

Vậy, có thể tạo hệ thống phát thanh hay hệ thông tin viễn thông bằng hệ thống điện tử

Ứng dụng trong thăm dò

Sóng âm còn được dùng trong kỹ thuật thăm dò để tìm vị trí một vật Sóng âm khi bị một vận cản sẽ bị phản xạ Sóng phản xạ cho biết vị trí của một vật

Đường dài = Vận tốc x Thời gian

Thiết bị điện tử xử lý âm thanh

Các công cụ điện tử dùng để chuyển đổi năng lượng sóng âm thanh thành năng lượng sóng điện từ

• Loa,

• Micro

Các loại máy phát thanh điện tử

• Máy điện thoại,

Các hướng nghiên cứu trong ngành âm học vĩ mô

• Sự truyền âm trong môi trường biến động,

• Sự khuyếch tán âm thanh trong môi trường không đồng chất, trong các môi trường không được sắp xếp theo thứ tự nhất định,

• Đặc điểm của các quá trình vi mô trong trường sóng âm thanh,

• Trạng thái của vật chất trong trường sóng siêu âm,

Ở mức độ vi mô, dao động đàn hồi của môi trường được miêu tả bởi các phônôn

- sự dao động tập thể của các nguyên tử và ion Trong kim loại và chất bán dẫn, những dao động như vậy của các iôn gây ra các dao động điện Như vậy ở cấp bậc

vi mô, âm thanh có thể sinh ra dòng điện Một bộ phận của âm học, nghiên cứu hiện tượng trên và các ứng dụng của nó, gọi là điện âm học

Một hướng nghiên cứu nữa của âm học là quang âm học, ngành khoa học nghiên cứu sự tương tác qua lại của sóng âm thanh và sóng ánh sáng trong môi trường, trong đó có sự nhiễu xạ của ánh sáng trong môi trường sóng siêu âm

Trong mối quan hệ có tầm quan trọng lớn của sóng âm thanh với cuộc sống sinhhoạt, âm học còn chia ra các hướng nghiên cứu như: âm học khí quyển, âm học địa lý, thủy âm học, âm học liên quan với các ngành sinh học, kiến trúc, phép dòkhuyết tật

A.1.3 Định nghĩa – phân loại – nguyên lý hoạt động cùa loa

1.1 Dịnh nghĩa : Dụng cụ điện thanh biến đổi năng lượng điện thành năng lượng âm gọi là Loa

1.2 Phân loại : Tuỳ theo nguyên lý, đặc tính, phạm vi sử dụng có thể phân chia thành những loại:

Theo nguyên lý làm việc:

• Loa điện động (Electrodynamic Loudspeaker)

• Loa tĩnh điện (Electrostatic Loudspeaker)

• Loa dải băng (Ribbon Loudspeaker)

• Loa điện từ

• Loa nén

• Loa áp điện

Theo đặc tính tần số:

• Loa trầm là loa hoạt động với tần số thấp

• Loa thanh là loa hoạt động ở tần số cao

nghệ chế tạo loa, thiết bị điện-âm học được coi như.

N

Năm 1874 Một số loa điện động cổ lắp trong radio thập kỷ 40

Nhà nghiên cứu người Đức E.W Siemens là người đầu tiên đã tiến hành thí nghiệm

và mô tả hoạt động của một ống dây đồng có dòng điện chạy qua trong từ trường của một nam châm vĩnh cửu Với nghiên cứu này, ông đã được cấp bằng sáng chế số No.149.797 tại Mỹ Sau gần 3 năm tiếp tục hoàn thiện các ứng dụng, Siemens đăng

ký sáng chế độc quyền về chiếc loa đầu tiên trên thế giới có một màng giấy nối với một cuộn dây chuyển động Chiếc loa đầu tiên trên thế giới có hình côn hơi loe, giống y như chiếc kèn trumpet vẫn dùng để báo thức trong các trại lính thời bấy giờ Chiếc loa đầu tiên của ông đã được cấp bằng sáng chế độc quyền ở Đức (năm 1877)

và ở Anh (năm 1878)

Năm 1901

Sau gần 30 năm kể từ khi Siemens phát minh ra chiếc loa đầu tiên, John Stroh (Anh) mới hoàn thiện màng loa giấy bằng cách gắn màng loa giấy vào một vành gân có rãnh, mà bây giờ ta gọi là gân loa Nhờ có gân loa, màng loa được nâng đỡ tốt hơn,

di chuyển dễ dàng và uyển chuyển hơn

Năm 1908

Anton Pollak (Mỹ) đã công bố một số cải tiến về kết cấu nam châm của loa, đồng thời ông thêm vào một vành giấy xếp, đỡ ở phía dưới côn loa (gọi là nhện loa) Như vậy với gân loa và nhện loa, màng loa từ đây đã được định vị chắc chắn mà vẫn linh

hoạt và mềm mại giúp tái tạo âm thanh được tốt hơn

Năm 1911

Edwin Pridham và Peter Jensen (Mỹ) đã sáng chế ra chiếc loa điện động hoàn hảo đầu tiên trên thế giới với thương hiệu Magnavox, chiếc loa này không sử dụng nam châm vĩnh cửu mà dùng một nam châm điện để tạo từ trường cho loa Rất nhiều hãng sản xuất loa của Mỹ cũng sử dụng nguyên lý tạo từ trường như loa Magnavox Năm 1925

C.W Rice và E.W Kellogg của General Electric đã thành công trong việc nghiên cứu hoàn thiện loa điện động sử dụng ván loa phẳng Kết quả nghiên cứu này đã được hãng RCA ứng dụng vào làm loa Rola dùng trong các máy radio chạy đèn điện tử dòng Radiola

Năm 1926

Một bước ngoặc trong công nghệ tái tạo âm thanh với thành công của Western Electric Hai kỹ sư của hãng là Wente và Thuras đã thiết kế ra loa nén WE 555-W có đường kính họng loa là 1 inch Hai chiếc WE 555-W được nối với một chiếc kèn WE 16A to khổng lồ (diện tích phần miệng kèn lên tới gần 3m2) tạo nên một chiếc loa kèn toàn dải hoàn chỉnh với độ nhạy cao đến 105 dB Nhiều thính giả thời đó đã thực

sự sững sờ và bị chinh phục hoàn toàn khi nghe âm nhạc hoành tráng phát ra từ chiếc loa này trình diễn cùng ampli đèn 205 D danh tiếng, với công suất ampli vỏn vẹn chỉ có 2 W

Năm 1930

A.L Thuras sáng chế ra thùng loa bass-reflex (thùng loa có lỗ thông hơi) Thùng reflex cho phép nâng cao hiệu suất phát tiếng trầm của loa

Năm 1931

Bell Labs là hãng đầu tiên trên thế giới đã phát triển loại loa 2 đường tiếng (two way)

có bộ phân tần lắp bên trong Một loa kèn nhỏ đảm nhiệm các tần số cao, dải tần số thấp sử dụng một loa trầm 30cm Theo mẫu này, Western Electric cũng tung ra thị trường một kiểu loa 2 đường tiếng tương tự dùng loa tép kèn WE 597A và loa bass

TA 4151A

Năm 1945

Hãng Altec Lansing lần đầu tiên sản xuất dòng loa mang tên “Voice of Theater” với 2 model là A5 và A7, bao gồm một loa bass và một loa tép với kết cấu kèn để tăng

cường độ nhạy Đây là dòng loa độ nhạy cao được phối hợp với ampli 300B và phục

vụ chủ yếu cho mục đích trang âm trong các nhà hát ở Mỹ thời đó

Là loại loa phổ biến nhất loa có một màng giấy nối với cuộn dây đặt trong từ trường của một nam châm, khi có dòng điện âm tần chạy qua, cuộn dây dao động kéo theo màng giấy và phát ra âm thanh Hầu hết các loa hiện đang được sản xuất là loa điện động.

Loa tĩnh điện (Electrostatic Loudspeaker)

Là loại loa với kết cấu một màng plastic mỏng được đặt trong điện trường của 2 điện cực có điện áp rất cao (hàng mấy ngàn vôn) Khi có dòng điện âm tần, màng plastic này dao động trong điện trường và phát ra âm thanh Loa tĩnh điện có độ méo rất thấp nhưng có một nhược điểm là tái tạo âm trầm không tốt như loa điện động một

số hãng loa như Martin Logan, Apogee, Quad, Final… đi theo công nghệ này

Loa dải băng (Ribbon Loudspeaker)

Là loại loa có một số băng nhôm cực mỏng đặt trong từ trường của một nam châm Khi có dòng điện âm tần chạy qua, lá nhôm dao động và phát ra âm thanh Loa dải băng được dùng chủ yếu làm loa tép hoặc siêu tép với âm sắc rất thanh mảnh, tinh

tế một số hãng sản xuất loa dải băng siêu tép nổi tiếng như Pioneer, Raven, CSE.

Từ một vài tên tuổi danh tiếng từ đầu thế kỷ XX đã trở thành huyền thoại, nay “làng loa” trên thế giới đã hiện diện vô số nhiều gương mặt sáng giá, tiêu biểu cho những hãng loa trẻ tuổi đầy tiềm năng sáng tạo

Khoảng vài chục năm trở lại đây, các nghiên cứu về âm học và vật liệu mới đã có nhiều tiến bộ vượt bậc, kết quả của những nghiên cứu này đã cho phép các nhà thiết

kế loa đưa ra nhiều kiểu loa ứng dụng công nghệ mới Tuy nhiên về cơ bản, nguyên

lý hoạt động của những chiếc loa đang được dùng phổ biến trên toàn thế giới vẫn

không có gì thay đổi Tất cả vẫn bắt đầu từ những phát minh, sáng chế của những nhà khoa học tài ba với ước mơ đem công nghệ phục vụ công chúng say mê âm nhạc.

…nghệ chế tạo loa loa AR1 Ảnh: Hometheaterhifi Sản phẩm AR1 ra mắt lần đầu năm

1954, thời điểm thay đổi cách chế tạo loa mà người ta sẽ mãi ghi nhớ Loa 2 đường tiếng AR1 có loa bass đường … nhưng kết cấu loa vẫn rất cồng kềnh (thùng loa thiết

kế mở) và gặp nhiều khó khăn trong việc tái tạo âm thanh giải âm thấp(loa bass) Vấn đề lớn nhất là khi chế tạo thùng loa kín sẽ phát…trobng lịch sử phát triễn công nghệ sản xuất loa bởi lẽ ông phát minh ra thiết kế thùng

loa kín với hệ thống vành loa đệm nhún không khí Lịch sử chiếc loa ra đời từ năm

1874 hi xuất hiện nam châm.

Hãng loa Acoustic Research được thành lập vào năm 1954 do ông Edgad Villchur sáng lập 20 năm sau, khi Edgad rời khỏi Acoustic Research, hãng này không còn sản xuất nhưng bộ loa mang mã hiệu AR nữa Tuy nhiên, tên tuổi ông luôn được nhắc tới trong lịch sử phát triển công nghệ sản xuất loa bởi lẽ ông phát minh ra thiết kế thùng loa kín với hệ thống vành loa đệm nhún không khí.

Lịch sử chiếc loa ra đời từ năm 1874 khi xuất hiện nam châm điện động có tác dụng truyền đạt âm thanh và phát triển liên tục, tuy nhiên, cho tới trước thập kỷ 50 mặc dù

đã được cải tiến không ngừng nhưng kết cấu loa vẫn rất cồng kềnh (thùng loa thiết

kế mở) và gặp nhiều khó khăn trong việc tái tạo âm thanh dải âm thấp (loa bass) Vấn đề lớn nhất phải là khi chế tạo thùng loa kín sẽ phát sinh sóng âm thanh ngược pha với sóng pha chính gây ra méo pha, đặc biệt ở dải âm trầm khi mà đường kính loa lớn đồng nghĩa với việc cường độ sóng mạnh nên độ méo lại càng gia tăng Do

đó phải làm kích thước thùng loa đồ sộ để giảm hiệu ứng này, điều dường như đi ngược lại xu thế phát triển công nghệ khi người tiêu dùng mong muốn sử dụng các sản phẩm ngày càng tiện lợi và nhỏ gọn hơn.

Khi đó Edgar Villchur là người chủ một tiệp bán thiết bị âm thanh đã theo học khóa học về âm thanh tại trường đại học New York để rồi nảy ra ý tưởng thay thế loa thùng hở cỡ lớn bằng loa thùng kín cỡ nhỏ nhưng vẫn đảm bảo chất lượng âm thanh Trong số những người mà Villchur trao đổi ý tưởng kể trên chỉ có Henry Kloss ủng hộ và hợp tác cùng sáng lập ra hãng Acoustic Research có trụ sở tại Cambridge,

AR 1 Sản phẩm thay đổi lịch sử công nghệ chế tạo loa

Sản phẩm AR1 ra mắt lần đầu năm 1954, thời điểm thay đổi cách chế tạo loa mà người ta sẽ mãi ghi nhớ Loa hai đường tiếng AR1 có loa bass đường kính 12” AR và loa treble đường kính 8” 755A Altec Sản phẩm thực sự gây tiếng vang bởi kích thước nhỏ gọn hơn hẳn so với các loa trước đây nhưng uy lực giải trầm không hề giảm sút, người ta ví von sự tiện lợi khi sử dụng cặp loa AR1 là không phải kê hai chiếc tủ lạnh

Điểm đặc biệt về công nghệ ở chỗ loa bass sử dụng hệ thống nhún lò xo bằng hệ thống vành đệm nhún không khí, phần lưng củ loa được bọc kín, như vậy biên độ dao động màng loa sẽ quyết định bởi sự phối hợp nhịp nhàng giữa lớp không khí bên trong và vành đệm nhún phía ngoài Thiết kế thay thế vành nhún lò xo cơ khí bằng lớp đệm không khí kín bên trong được gọi là “acoustic suspension”, hiệu quả mang lại rõ rệt: củ loa hoạt động rất tuyến tính , phần lớn tránh được hiện tượng

Phát minh sáng tạo độc đáo, hiệu quả này đã được đăng ký bằng sáng chế tại Mỹ vào năm 1956 đánh dấu sự thay đổi mạnh mẽ trong xu hướng sản xuất & chế tạo loa điện động, đồng thời vào năm này hãng tung ra sản phẩm tiếp theo AR2 Giá thành cặp loa khi xuất xưởng là 87 USD nhưng chỉ trong 2 năm hãng đã đạt doanh thu 1 triệu USD chỉ tính riêng cho model AR2 Các sản phẩm của AR được bảo hành trong vòng 5 năm và trở thành tiêu chuẩn cho đến ngày hôm nay.

Trong khoảng 10 năm tiếp theo AR phát triển mạnh mẽ, hãng loạt sản phẩm nổi danh được tung ra như AR-2, AR-2a, AR-2x, AR-2ax, AR-3, AR-3a, AR-4, và AR-4x, trong đó nổi tiếng nhất có lẽ phải kể đến loa AR-3

Huyền thoại AR-3

AR1, loa mid

và loa treble, một phát kiến lớn tiếp theo khi có cấu tạo màng vật liệu mềm và dạng bán cầu Edgar Villchur nhận thấy phần lớn âm thanh dải cao không thuyết phục bởi các búp sóng âm thanh trực tiếp không phải là nguyên nhân chính mà ở chỗ các búp sóng âm thanh (gián tiếp) phía sau trong quá trình phản xạ, giao thoa trong phòng nghe gây ra hiện tượng nhiễu và méo Chính vì vậy ông đã lắp chụp lên trên loa treble một hình bán cầu vật liệu phenolic, chất lượng âm thanh được nâng cấp rõ ràng, âm thanh dải cao rất quyện, thanh mảnh, chính xác và đầy ma thuật.

Cho đến ngày nay mặc dù nhiều loại loa mới được sản xuất nhưng rất nhiều tín đồ

âm thanh trên thế giới vẫn săn lùng loa AR bởi âm thanh dải cao vô cùng quyến rũ, rất đặc trưng mà họ khó có thể tìm thấy ở các sản phẩm đương đại Do có tính ưu việt cao nên loa AR3 được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực chuyên nghiệp như phòng ghi âm hay trong phòng biểu diễn.

Đầu những năm 1960, AR đã tổ chức 75 buổi biểu diễn so sánh trực tiếp giữa một bên là nhóm tứ tấu The Fine Arts Quartet và một bên là thiết bị tái tạo âm thanh phối ghép sử dụng cặp loa AR Bên thiết bị phối ghép bao gồm loa AR3, ampli Dynaco MkIII, pre-ampli Dunaco PAS-3 và đầu thu tape AMPEX 351 Nhiều người sau này nói rằng họ không thực sự phân biệt độ khác nhau một cách rõ nét khi nghe trực tiếp và nghe gián tiếp trong cuộc test vô tiền khoáng hậu này.

Trong triển lãm lịch sử thiết bị diễn ra năm 1993 tại bảo tàng Quốc gia Mỹ cũng có

sự góp mặt của cặp loa AR 3 như một minh chứng sống động trong quá trình hình thành và phát triển lĩnh vực âm thanh nói chung và lĩnh vực công nghệ loa điện động nói riêng

Những chiếc loa điện động hình nón mà chúng ta dùng ngày nay đã có lịch sử gần 80 năm So với thiết kế ban đầu, nguyên lý hoạt động của chúng gần như không có gì thay đổi.

Đại đa số những chiếc loa chúng ta nghe ngày nay cũng chỉ là phiên bản nâng cấp của những chiếc loa thế hệ đi trước

Từ nguyên lý ban đầu của Rice-Kellog

Loa của Goodmans nổi tiếng một thời (Vintage-audio)

Kiểu loa điện động màng nón (cone) hiện được dùng rất phổ biến đã xuất hiện

từ năm 1925 và phổ biến vào 1932 với sự khởi đầu của hai kỹ sư Chester

W.Rice và Edward W Kellogg (hãng General Electric - Mỹ) Ngay cả những công nghệ làm loa tưởng rất hiện đại như loa mành dải băng (ribbon), loa mành tĩnh điện (electrostatic) cũng đã có lịch sử rất lâu đời Nếu bỏ qua những loại loa kỹ thuật số đang trong quá trình nghiên cứu chế tạo thì loại mới duy nhất kể từ thời Rice-Kellog có lẽ chỉ là loa công nghệ NXT mới được biết đến trong mấy năm gần đây

Trong nhiều năm, kể từ khi được sáng chế, loa nón Rice-Kellogg vẫn đảm nhiệm tốt chức năng tái tạo giọng nói và âm nhạc, đặc biệt trong ứng dụng cho các radio.

Chỉ cho đến sau chiến tranh thế giới II, khi khái niệm "âm thanh hi-fi" - độ trung thực cao xuất hiện thì người ta mới đặc biệt quan tâm đến cải tiến chất lượng âm thanh của loa Với các yêu cầu hi-fi thời đó, loa có màng bằng giấy

ép hoặc được pha trộn thêm một số loại sợi xen-lu-lô đã đủ sức đáp ứng yêu cầu chất lượng thời bấy giờ Trước Thế chiến II, Goodmans, Wharfedale và Tannoy là những cái tên rất nổi tiếng trên thị trường Anh quốc và châu Âu Các hãng này đều sử dụng chất liệu giấy ép để sản xuất loa Chất liệu giấy và sợi xen-lu-lô cũng gây ra không ít khó khăn cho các nhà sản xuất Ông Gillbert Briggs, nhà sáng lập Wharfedale, cho rằng tính chất dễ biến đổi và tuổi thọ tự nhiên của giấy khi bị ẩm mốc tấn công hính là những vấn đề làm đau đầu các

kỹ sư chế tạo, đặc biệt là khi họ muốn xuất khẩu những sản phẩm của mình ra nước ngoài trong điều kiện nhiệt đới có độ ẩm cao, lại không có điều hòa không khí bảo vệ.

Đến sự đòi hỏi của Hi-Fi

Loa của KF.(Fidelisav)

Sự ra đời của các máy quay đĩa than và máy ghi âm hi-fi stereo vào cuối

những năm 1950 là một cú hích lớn để các nhà thiết kế thay đổi chất lượng âm thanh của loa Không phải vô cớ mà từ đó có những tên tuổi mới xuất hiện như KEF KEF được một kỹ sư tên là Raymond Cook thành lập năm 1961 Loa KEF là một trong những sản phẩm đầu tiên sử dụng chất liệu mới làm màng loa: Plastic - theo như KEF giới thiệu thời đó là "nhựa được gia công trong chân không" Các loa bass thời đó thường có màng được làm từ polystyrene, còn các loa treble được làm từ mylar.

Qua thời gian nghiên cứu, kỹ sư Cooke luôn tìm kiếm những loại vật liệu mới

có chất lượng cao hơn để làm màng loa Và thực tế, đã chọn được Bextrnene, vì

đó là loại nhựa có khối lượng nhẹ, có tính chất cơ học gần giống như giấy, khá linh hoạt để tạo hình và tính chất của nó khá ổn định khi độ ẩm và nhiệt độ thay đổi Trong khi dân "nghiền" audio thường chỉ quan tâm đến chất lượng

âm thanh thì nhà sản xuất còn phải quan tâm đến cả tính bền vững của sản phẩm theo thời gian và trong những điều iện nhiệt độ, độ ẩm thay đổi và sự lão hóa tự nhiên gây ra.

Hãng Leak (Anh) cũng sớm quan tâm đến việc tạo ra những chiếc loa tốt hơn bằng cách sử dụng các chất liệu tổng hợp mới Họ đã cho ra đời sản phẩm nổi tiếng Leak Sandwich vào năm 1961 Sản phẩm này sử dụng các tấm nhựa

polystyrene siêu nhẹ kẹp giữa hai lá nhôm mỏng Harold Leak - người sáng lập

ra hãng Leak tuyên bố đây là loại loa bass đầu tiên cho những chuyển động dạng piston chính xác nhất Đó là một tuyên bố rất ấn tượng vì thời đó người

ta tin rằng chuyển động kiểu piston của màng loa sẽ cho âm thanh hay Nhưng

sự ra đời của máy đo giao thoa laser những năm 1970 đã nhanh chóng phủ định quan niệm trên

Loa của Wharfedale (Transtec)

Leak được nhượng lại cho Rank Organization vào năm 1969, thời điểm mà độ trung thực cao trở nên đặc biệt quan trọng trong kỹ thuật âm thanh, cũng như thời gian dành cho giải trí của dân chúng ngày càng nhiều hơn Dưới tên gọi mới là Rank Leak Wharfedale, các nghiên cứu về hoạt động của màng loa tiếp tục được tiến hành Ngày nay, các phòng thí nghiệm âm học của các hãng loa đều sử dụng thiết bị giao thoa laser để quan sát "hành vi" chuyển động của màng loa Nhờ tia laser, người ta mới biết rằng chuyển động piston chuẩn mực vẫn chỉ là giấc mơ mà thôi Thực tế, hoạt động của màng loa là rất khó đoán biết trước, nó chỉ hoạt động tịnh tiến giống như một piston ở tần số thấp Khi tần số tăng lên thì diện tích cone chịu trách nhiệm tạo ra âm thanh lại giảm đi

và có xu hướng thu gọn dần vào tâm màng loa, cho đến một tần số giới hạn nào đó thì chính đom chắn bụi ở giữa nón loa lại là nhân tố phát xạ tạo hiệu ứng âm thanh giống như loa treble đom Ta có thể quan sát thế hệ loa iQ đời mới của KEF đã áp dụng nguyên tắc này khá thông minh với nắp chắn bụi được

thay thế bằng một loa treble chủ động.

Khi những hoạt động phức tạp trên bề mặt của màng loa có thể nhìn thấy rõ được bằng laser, người ta bắt đầu chú ý đến việc cải thiện hoạt động của màng loa bằng cấu trúc và vật liệu cải tiến Lại là Leak đi tiên phong khi tạo ra một thiết kế mới có tính sáng tạo: một loa trung sử dụng côn loa làm từ chất liệu màng nhựa với một loạt các lỗ phát xạ âm bé li ti trên bề mặt Chúng sẽ được kích hoạt khi chịu tác động của chuyển động do sóng âm tạo ra.

Loa KEF XQ10 cổ điển

của hệ thống loa KEF XQ10 hơi

cổ điển Vỏ loa được làm một

cách thủ công và rất tỷ mỷ Các loa con làm theo dạng đồng trục Uni-Q nổi tiếng của KEF Loa KEF XQ10 có thiết kế cổ điển Ảnh: Hometheatermag KEF *Loa quả trứng KEF KHT 3005 *KEF KIT 100 - home theatre xách tay XQ10 là loa 2 đường tiếng Uni-Q còn XQ50c là loa center 3 đường tiếng với hai loa woofer 5,25 inch nằm ở hai đầu – kẹp một loa Loa siêu trầm HTB2SE được phát triển từ dòng HTB2 với các loa thành phần lấy từ bộ loa hình quả trứng KEF 3005 Công suất tiêu thụ của loa siêu trầm là

250 Watt Để thể hiện hết chất âm của loa

Một vài đặc điểm kỹ thuật của loa

Loa có tác dụng chuyển năng lượng điện thành các tín hiệu âm thanh truyền trong không khí Một loa đơn không thể tạo ra tần số âm thanh cao thấp nên phải cần các loại loa khác nhau như loa woofer cho dải tần thấp (mức lên cao nhất khoảng 1,5 kHz) và loa tweeter cho dải tần cao (trên 1,5 kHz)

Loa kèn Nautilus.

Các loa subwoofer được sử dụng để tái tạo tần âm thấp nhất, xuống tới tận 25 Hz Chất loa tốt là yếu tố cơ bản nhất của một bộ dàn, không có chúng thì ngay cả một đĩa CD tốt nhất nghe cũng sẽ chán nhất Đối lập với nhiều người nghĩ, các loa to không cần thiết phải kêu lớn Tuy nhiên, những loa lớn lại cho tiếng bass tốt hơn.

Hệ thống stereo cơ bản cần hai loa Hiệu ứng stereo mang lại cho âm thanh cảm giác về hướng Nếu bạn muốn tạo ra một hệ thống âm thanh gia đình thì hai loa này

sẽ là loa chính trong hệ thống âm thanh surround Ngoài hai loa chính, cần có thêm một loa trung tâm dùng để đưa lời thoại và hiệu ứng âm thanh, thêm vào ít nhất một cặp loa surround đằng sau nữa Người mua thường có xu hướng chọn các loa nhỏ hoặc ít tiền để làm loa rear surround nếu hệ thống âm thanh của họ đã sử dụng loa lưỡng cực hay loa đa cực (như THX) Phần lớn người sử dụng thường muốn thêm một loa sub DVD-Audio thường có chuẩn nhạc đa kênh nổi tiếng là 5.1.

Loa Soundcraftsmen SC 12-ES.

Tần số đáp ứng của loa cho biết nó có thể tái tạo âm thanh ở mức bao nhiêu và như thế nào Mỗi tần số đáp ứng cho biết chất lượng âm của loa đó Phần lớn người ta có thể nghe với tần số từ 20 Hz tới 20 kHz, cho nên khi nhà sản xuất cụ thể tần số đáp ứng từ 38 Hz đến 23 kHz thì có nghĩa là loa đó chơi âm tần cao tốt hơn âm tần thấp Con số ghi sau tần số của loa cho thấy thực ra âm thanh của loa còn có thể xuống thấp hơn hay cao hơn tần số trung bình Tiếng bass và tiếng treble nên có nhưng với những loa quá cường điệu tiếng bass hay dải âm cao thì âm thanh sẽ bị vỡ và chói tai.

Tùy theo loại nhạc mà bạn nên chọn những loa khác nhau Những người nghe nhạc rock thích nhiều tiếng bass, những người nghe nhạc acoustic sẽ thích dải trung chính xác, trong khi đó để xem phim thì độ chính xác giảm đi.

Đôi loa Sonic TR-1610.

Công suất cho biết loa có thể kêu to thế nào

Trở kháng được đo bằng Ohm Nó không quyết định độ cao hay thấp của âm thanh, tuy nhiên bạn nên chọn ampli và loa cùng trở kháng với nhau.

Độ nhạy của loa cho ta biết giải tần của loa có thể lên được bao nhiêu và xuống được bao nhiêu Nếu độ nhạy của loa lớn thì chỉ cần một dòng điện nhỏ từ ampli chạy qua là loa đã phát ra tín hiệu Độ nhạy của loa lớn thì cần ampli công suất nhỏ Việc chơi ampli tube (ampli đèn) hay bán dẫn cũng phụ thuộc vào độ nhạy của loa

Ví dụ, nếu độ nhạy của loa từ 90 dB trở xuống thì phải dùng ampli bán dẫn

(transistor) thì mới đủ lực để “đánh” loa

Độ nhiễu (tỷ lệ S/N) phải chính xác Đây là độ đo tín hiệu trên nền tiếng ồn Tỷ lệ này được đo bằng decibel (dB) Khi mua loa nên lưu ý độ nhiễu cao thì tốt hơn bởi loa sẽ cho tiếng rõ và ít tiếng ồn.

Bộ loa Meadowlark.

Theo anh Thủy, thành viên của câu lạc bộ Audio Việt Nam, các loa Trung Quốc trôi nổi hay được sản xuất từ các nước thứ ba thường thổi phồng thông số của sản phẩm nên khó có thể xác định được thông số chính xác là bao nhiêu Tuy nhiên, người hiểu biết khi đi mua thường để ý đến ba yếu tố: công suất, độ nhạy và trở kháng của loa

Chú ý đến công suất vì nó cho biết bộ loa có đáp ứng được nhu cầu của mình hay không “Nếu nghe ở ngoài vườn thì chỉ cần sắm bộ loa công suất từ 5-10 Watt là đủ lắm rồi”, anh Thủy nói “Tuy nhiên, khi mua thì ta nên mua công suất lớn hơn nhu cầu của mình, như cần loa 10 Watt thì nên mua khoảng 50 Watt để loa có thể chịu được công suất của ampli và không bị hỏng”

Ngoài công suất, ta còn phải chú ý đến trở kháng nữa Trở kháng phải hợp đúng với loa Anh Thủy cũng nhắc đi nhắc lại rằng “những người nghe tinh hay để ý đến độ nhạy vì độ nhạy càng cao thì thể hiện các âm thanh nhỏ càng tốt ví dụ tiếng nhạc cụ trong bài nhạc hay tiếng suối chảy róc rách trong phim chẳng hạn”.

Loa nén còi loại rời , trọng

lượng 1,4kg tương đối nhẹ, dễ

sử dụng Trở kháng trung bình

là 16 Ω (30W) Sử dụng cho các

loại loa TH-650, và TH-660.

Cường độ âm thanh ,

110dB( 1W , 1m) ở loa theo tiêu

chuẩn

Thành phẩm : Mép : nhôm , xám đậm / vỏ ngoài , nhựa thông ABS , xám đậm

• Loa nén dùng cho thông báo với đáp tuyến tần số 280~1500Hz, cuồng độ

âm thanh 112db(độ trung thực cao).

• Thiết kế gọn, dễ lắp đặt Giá đỡ bằng thép không gỉ và chống ăn mòn.

các thong số này sẽ ảnh hưởng như thế nào đến âm thanh

của hệ thống loa bạn đã lắp ráp.

Phần sau đây sẽ giúp bạn hiểu rõ các thong số kỹ thuật và chúng lien quan như thế nào đối với việc tạo dựng hệ thống loa của chính bạn.Ghi chú rằng các thong số này không được cho đối với mỗi loại loa

I.Trở kháng của loa (impedance):

Trở kháng của loa thường là 4 ohm,8 ohm,16 ohm.Thông dụng la 4 ohm va 8 ohm.Chọn trở kháng tương hợp với kiểu đấu dây và mạng phân chia bổng trầm(crossover network) bạn muốn sử dụng.

Thông số trở kháng được cho đối với tất cả các loại loa.

II.Đáp tần(frequency response):

Đáp phần càng thẳng càng tốt.Làm ổn định mức tần theo đô phẳng của đáp tuyến.Hầu hết các bảng kê thong số kỹ thuật bao gồm đồ thị đáp tần, mô tả khả năng truyền tải cùng mức âm lượng trên phổ âm rộng.Bảng kê thong số khác có thể cho ngay dải tần số và dung sai đáp tuyến như “100Hz với 5Hz +_ 3dB “.Đồ thị đáp tần số trong hầu hết các loa có vẻ nhọn- như một ngọn núi cao.Đây là điều bình thường.Tuy nhiên, đỉnh của ngọn núi càng phẳng càng tốt.

Đáp tần được cho là đối với tất cả các loại loa.

III.Độ cộng hưởng ngoài thùng loa (free-airresonance):

Độ cộng hưởng ngoài thùng loaf s hay fo là phương cacg1 thông thường nhất

để diễn tả sự cộng hưởng màng loa.Tần số được cho thường là một dải,nhưng với mục đích tính toán, bạn có thể lấy con số trung bình của chúng.Dùng tần

số cộng hưởng ngoài thùng loa,bạn có thể tính toán được kích thước vỏ thùng tối ưu cho loa của riêng bạn.

Thông số cộng hưởng ngoài thùng loa chỉ được cung cấp cho loa trầm

IV.Khối di động (moving mass):

Khối di động la khối lượng tất cả các thành phần di chuyển có ảnh hưởng trong loa.Nó bao gồm khối lượng của màng loa, ống dây,cuộn dây động và vòm chống bụi.Nó cũng bao gồm cả vành nhún và màng nhện di chuyển theo màng loa.Khối di động hợp cùng độ mềm mại (hay độ cứng) của loa xác định tần số cộng hưở của màng loa.

Thông số khối di động (đôi khi diển tả bằng chữ M)được cho đối với loa trầm

và một vài loa trung.

V.Hệ số phẩm chất Qts:

Hệ số phẩm chất Q của loa chỉ sự mở rộng độ cộng hưởng của nó, lưu ý đến

độ giảm rung (damping),và khuynh hướng đạt đến mức âm thanh ra cực đại (mức đỉnh) của loa khi hoạt độngtai5 tần số cộng hưởng ngoài ở ngoài

thùng.Loa được đánh giá theo hệ số Qkhi chúng nằm bên ngoài không khí tự

do –hệ số Q và tần số cộng hưởng gia tăng khi loa được đặt trong thùng

kín.Hệ số Q ngoài không khí tự do có thể lên xuống khỏang từ 0,2 đến

0,5.Người ta xác định thong số này theo hệ số Qms (Qthuộc cơ cấu ) và hệ số