Hướng Dẫn Đầy Đủ Về Dàn Âm Thanh 6

VI/ Các thiết bị phát âm - loa (speaker).

Loa là thiết bị AT làm biến đổi điện năng từ amplifier thành cơ năng, dao động màng loa phát ra âm thanh. Nó gồm một số vòng dây (coil) kim loại bọc emay nằm giữa một từ trường do một nam châm vĩnh cửu (>16.000gausse) tạo ra. Vòng dây này được gắn liền với một màng rung tạo âm, chất liệu màng này có thể bằng giấy bồi, kim loại (nhôm), cao su v.v tùy thuộc hãng sản xuất. Khi có dòng điện đa tần từ ampli làm vòng dây và màng rung theo. Tất cả được một khung sườn làm cố định tất cả làm thành loa hoàn chỉnh.









Khi muốn đáp tuyến tần số của loa cao hơn, thì đổi chất liệu của màng loa thành fiber hoặc nhôm. Đặc biệt có loại loa làm bằng gốm (ceramic) áp điện phát ra tần số siêu cao nhưng công suất chịu đựng rất nhỏ nên không thông dụng.





Loại super high :




Để tiện dụng, không chiếm không gian có hãng còn sản xuất loại loa 2, 3 trong 1 như sau:




Kích thước của một cái loa (chưa có thùng) thì vô chừng, nó có thể nhỏ bằng đồng xu như loa gốm và lớn thì tới nỗi phải chở bằng xe tải 18 bánh. Tên gọi bằng đường kính của khung loa tính bằng inch như 10”, 12”, 15”, 18” và ở VN hay gọi tương ứng bằng 2,5 tấc, 3 tấc, 4 tấc và 5 tấc cũng chưa xác định hết tất cả các loại loa.

Công suất chịu đựng của loa ấn định bởi lực từ trường của nam châm vĩnh cửu và sức chịu nhiệt của vòng dây. Khi quá tải, điện năng áp vào vòng dây không còn sinh thêm ra cơ (động) năng nữa sẽ sinh ra nhiệt năng (nguyên lý bảo toàn năng lượng) làm coil tăng nhiệt và cháy.

Công suất của loa pro thường được tính theo công suất thực RMS (Root Mean Square). Như đã viết ở phần amplifier, công suất danh định theo công thức P = U² / Z chỉ là công suất đo được với độ méo tiếng < 1‰. Nhưng vì nó là dòng điện xoay chiều hình sin, nên công suất thực tế RMS tính bằng watt chỉ bằng khoảng 0.774 công suất đo được (danh định). Nhiều nhà sản xuất còn phân biệt 2 loại công suất RMS của loa là Continuous (liên tục) và Peak (đỉnh).

Thông số của loa được tính bằng tổng trở Z (impedance), thường là 4, 8 và 16Ω. Cần phân biệt giữa Z (tổng trở) và R (điện trở). Z được đặt bởi nhà sản xuất tính theo chất liệu của coil và độ từ thông của nam châm. Khi nói loa có tổng trở 8Ω, thật sự điện trở R đo được dao động khoảng 5, 6Ω. Tổng trở càng cao, loa dễ đáp ứng tần số thấp hơn, và ngược lại.

Chuẩn giá trị chất lượng của loa được tính bằng số dB đo được ở khoảng cách xa loa 1mét, khi truyền vào loa 1 tín hiệu có công suất 1 watt RMS với tần số 1 KHz, không có thiết bị cộng hưởng AT kèm theo. Cách tính này chỉ đúng một cách tương đối, không thể căn cứ để đánh giá trị của loa được.

Nói về các loại loa. Loa có màng càng lớn thì sẽ cho ra âm trầm nhiều hơn và ngược lại. Loa đáp ứng được dải tần số rộng gọi là loa full- range, thực tế ít có loa nào đáp ứng được điều này. Loại loa hình Oval (bầu dục, hột xoài) vì hình dáng của nó vừa có cạnh hẹp lại có cạnh rộng, nghĩa là vừa có treble lại có bass. Nhưng công suất của loại này thấp nên chỉ dùng cho dòng Hi-Fi, TV và xe ôtô thôi.

Thiết bị quan trọng không kém loa là thùng loa. Đây là thiết bị hỗ trợ cho loa tăng thêm công suất phát âm và cố định loa. Trước hết thùng loa phải chắc chắn, có tính thẩm mỹ, cộng hưởng với loa trầm tốt. Mẫu mã là do các nhà sản xuất tạo ra tùy theo công dụng. Loa mid-range thường có thêm chóa (còi) còn gọi là Horn hình dáng như cái tù và để định hướng và khuyếch đại AT. Loại có AT cao hơn là tweeter hay super high. Đôi khi có thêm một màng kim loại chắn trước loại này để dịu bớt những âm sắc khó chịu.









Dưới đây là hình chụp loa sub bass JBL 4719A và full-range JBL 4733 không gắn loa để các bạn hình dung.






Riêng loại thùng dùng cho monitor đặt trên SK thì có thể đặt theo nhiều góc độ để người nghe được thuận tiện nhất.



Trong một thùng loa có thể có nhiều loại khác nhau. Như đã nói ở bài trên, có thể dùng Electronic Crossover (bộ chia tần số điện động) chia công suất ampli cho từng loại loa. Đơn giản hơn thì dùng Mechanic Crossover (bộ chia loa cơ học). Mạch LC gồm những linh kiện cuộn dây và tụ điện kết hợp. Sau đây là hình chụp một mạch crossover chia 3 way (1 input -> 3 output) tự chế.






Khi đấu dây loa, nhớ gắn đúng 2 cực dương và âm (+ -) mà nhà sản xuất đã đánh dấu bằng 2 màu đỏ và đen. Trường hợp mất dấu, không xác định được 2 cực, có thể dùng nguồn pin 9 VDC quẹt nhẹ vào cực loa và đổi chiều dòng điện. Chiều nào nguồn điện tác động vào màng loa đẩy ra thì theo hai cực (+ -) của pin mà đánh dấu. Riêng loa từ mid trở lên vì màng cứng, không phân biệt được chiều màng đẩy ra, chi còn cách dùng thiết bị chuyên dùng đo phase mà thôi (phase detector).

Việc đấu dây đúng cực rất quan trọng. Nếu chỉ có 1 loa hoặc loa đặt xa nhau, nếu có đấu sai cực cũng không ảnh hưởng gì nhiều. Nhưng trong SK chuyên nghiệp, việc sử dụng rất nhiều loa giống nhau, đặt gần nhau, và phát cùng một tần số là thông dụng. Một nguyên lý về âm học : Khi hai âm thanh có tần số giống nhau nhưng nghịch phase đặt gần sát bên nhau, âm lượng phát ra sẽ cộng hưởng đối xứng và sẽ bị “triệt tiêu”. Các bạn thấy điều này cực kỳ quan trọng phải không? Vậy khi đấu dây loa, bạn nhớ chú ý nhé.







Đến đây là hết chương 1 giới thiệu những thiết bị AT SK. Chương kế tiếp là những phần thông số và hướng dẫn một số kỹ thuật AT. Hết loạt bài về AT cơ bản này, tôi xin giới thiệu với các bạn 1 đĩa DVD dài 75 phút hướng dẫn những thao tác thực tế để setup một dàn AT chuyên nghiệp. DVD này có tựa đề : “How to run your PA system” do nhiều hãng sản xuất thiết bị AT như JBL, Shure, Soundcraft, ART, v.v hợp tác làm. Mời các bạn nhớ đón xem.

Hướng Dẫn Đầy Đủ Về Dàn Âm Thanh 5

V / Các thiết bị tăng âm (amplifier).

Các thiết bị tăng âm (amplifier) là những thiết bị điện tử cuối cùng trước khi ra hệ thống loa. Nói đơn giản, nó là thiết bị chuyển tín hiệu AT từ 0 dB thành năng lượng có thể rung được màng loa (biến đổi điện năng thành cơ năng) để có thể nghe được. Trước đây, ampli thường được chế tạo bằng transistor đơn thuần, hiện nay hầu hết làm bằng công nghệ mosfet nên chất lượng rất cao. Công suất phát ra của dòng ampli pro từ vài trăm watt đến vài ngàn watt, có thể lên tới 10.000w RMS (từ RMS sẽ giải nghĩa sau ở phần khác) như của hãng Crest Audio.



Crest Audio Amplifier 8.000w.

Thông thường, ampli là stéreo nghĩa là 2 channel ampli trong 1 gọi là left, right,1, 2hay A, B. Tín hiệu ngõ vào danh định là 0 dB, có thêm 1 biến trở để có thể gia giảm. Tổng trở (Z) của ngõ ra loa là 8 Ω. Khi xử dụng loa có tổng trở càng thấp thì công suất của ampli lại càng cao. Thí dụ ampli sẽ có công suất 1.000w khi ở 8 Ω, nhưng nếu bạn dùng loa 4 Ω thì công suất ampli sẽ là 2.000w, tăng theo tỉ lệ nghịch. Thấp nhất tối thiểu là 2 Ω. Khi bạn đọc công suất của ampli thì bạn phải biết rõ công suất RMS ở tổng trở nào mới là đúng.

Công suất danh định của ampli được tính bằng công thức P = U² ⁄ Z với độ méo tiếng (distortion) nhỏ hơn 1‰, với tần số 1KHz. Trong đó U là điện thế đo được ở ngõ ra ampli tính bằng volt, Z là tổng trở tải. Như vậy, khi nói công suất của 1 ampli là 100w ở 4 Ω thì điện thế đo được ở ngõ ra loa bắt buộc phải lớn hơn 20 volt.

Với SK hiện đại ngày nay thường sử dụng nhiều hệ thống loa cho 1 bên SK, tương ứng cũng rất nhiều ampli được sử dụng. Thông thường thì 1 bên (channel) của ampli dùng cho 1 loa gọi là cách stereo (stéreo mode). Nhưng có thể khai thác tối đa công suất của ampli bằng cách đấu dây 2 loa song song (parallel) làm hạ tổng trở Z ra của ampli. Cách này thường dùng cho hệ đấu loa 4 Ω, thấp nhất là 2 Ω.

Hơn thế nữa, bạn có thể đấu dây của cọc xuất ra của ampli theo cách “cầu” (bridge mode). Đây là cách làm cho 2 channels của ampli như là chồng nối tiếp lên nhau, công suất có thể tăng gấp 4 lần so với 1 channel. Khuyết điểm của cách này là tổng trở ngõ ra cao gấp đôi, hạ thấp nhất là 4 Ω nên khó giảm tổng trở của loa.

Riêng chỉ có hãng Crown của Mỹ (còn có tên là Amcron) còn có thêm cách là đấu song song (parallel mode) 2 channel của ampli làm một. Cách này có thể hạ tổng trở xuống 2 Ω (có model tới 1Ω), ngược với đấu cầu. Với 2 cách Bridge mode và Parallel mode, ngõ vào tín hiệu của amli chỉ xử dụng được 1 (left hay right, A hay B tùy hãng sản xuất) vì lúc này nó chỉ là 1 ampli mono.

Sau đây là 1 thí dụ sự thay đổi tương ứng giữa cách đấu channel ampli + tổng trở loa và công suất đạt được :

Với ampli 500w stereo danh định ( 250w mỗi bên ở 8 Ω) sẽ có nhiều loại công suất nếu bạn dùng cách thay tổng trở.

-Stereo mode : 500w at 4 Ω, 1.000w at 2 Ω.(per channel)

-Bridge mode : 1.000w at 8 Ω, 2000w at 4 Ω. (per ampli)

-Parallel mode : 2000w at 4 Ω, 4.000w at 2 Ω. (per ampli)

Các hãng sản xuất thường lấy công suất cách đấu lớn nhất làm công suất của ampli nên khi xử dụng bạn phải coi kỹ.

Các cọc ra loa thường là cọc quả chuối (banana post) gồm hai cọc đỏ, đen cho mỗi channel tương ứng +, - của từng channel. Bạn nhớ đấu dây đúng cho hệ thống loa theo + - nhé. Dưới đây là hình minh họa 3 cách đấu channel, và nhớ bật switch tương ứng.









Đến đây bạn phần nào hiểu rõ sự quan trọng giữa công suất ampli và tổng trở loa rồi. Còn một phần quan trọng không kém là dây loa. Với dây loa tiết diện 1 mm2, trên 1 mét dây đôi, điện trở trong R của nó đo được gần 0.5Ω. Vậy nếu bạn dùng 8 mét dây loa cho loa 4Ω của bạn, coi như bạn đã bị mất 1 nửa công suất tải trên sợi dây loa rồi đó. Giảm thiểu khuyết điểm này, bạn phải dùng dây loa tiết diện lớn nhất có thể có hoặc thu ngắn chiều dài lại, đặt ampli càng gần loa càng tốt. Các thiết bị điều khiển khác, nối với ampli bằng dây tín hiệu balance thì có dài cũng không sao. Vài mét dây loa làm sao sánh được hàng trăm watt công suất phải không các bạn?

Như đã nói ở các bài trên, không có ampli nào đáp ứng được mọi giải tần nghe được của AT. Có vài loại khá full như series CA của Crest Audio, Dynacord v.v nhưng mắc tiền và hình như họ có filter nên công suất yếu. Với SK chuyên nghiệp, hệ thống loa có nhiều way, bạn nên dùng loại ampli cho từng loại loa mà hãng đó khuyến cáo. Thí dụ như với ampli Crown và loa JBL, model 800 dùng cho loa high và super high, 2400 và 3600 cho mid và lo mid, sub bass thì phải dùng 5000 là đúng nhất.

Hướng Dẫn Đầy Đủ Về Dàn Âm Thanh 4

IV/ Các thiết bị kỹ xảo (effect).

Trong phần này, chúng ta xét đến các thiết bị ứng dụng điện tử để biến chất âm thanh mục đích là làm tăng thêm hiệu quả tới người nghe. Xin nói khái quát về các thiết bị này.


-Echo, delay : Thiết bị này là thành phần chính, không thể thiếu được trong âm thanh sân khấu. Từ một âm thanh (voice) đơn giản, nó có thể tạo thêm Echo (tiếng vọng), Delay (lập lại), Reverb (vang ra), Chorus (đồng ca) và hàng trăm thứ tiếng khác (Multi effect).


Thông thường, chúng ta sử dụng trộn vào Mixer tạo cho tiếng hát của ca sĩ thêm phong phú. Cũng có khi chúng ta cải tạo âm thanh của một loại nhạc cụ nào đó. Thiết bị này hiện nay được làm theo kỹ thuật số (digital) , thay thế cho loại Analog đã lỗi thời, cho nên người sử dụng nên có một trình độ về computter tương đối khá để có thể lập trình được loại thiết bị này (programable) .


-Compressor (bộ nén tiếng) : Khi một tín hiệu âm thanh hoạt động, đã được khuyếch âm và ra tới loa, thường bị biến dạng ít nhiều tùy theo thiết bị sử dụng. Sự dao động cơ học của màng loa gây ra nguyên nhân này. Nhất là âm trầm, nó sẽ kéo dài âm thanh ra một chừng độ nhất định ngoài ý muốn của chúng ta. Điều này tạo ra tiếng rền của loa, rất khó chịu. Để khắc phục khuyết điểm này, người ta tìm cách xử lý tín hiệu trước khi tăng âm bằng cách cắt bớt 1 phần biểu thị hình sin của tần số âm thanh. Các bạn hãy làm quen với những từ biểu thị cách xử lý này : Attach (tấn công), Release (thả), Threshold (ngưỡng), Limit (hạn chế) v.v.


-BBE (tên hãng sản xuất) hoặc Contour v.v : Cũng là thiết bị xử lý âm thanh. Nó làm nở ra hoặc co vào 2 cạnh của đường biểu diễn hình sin, làm cho ta cảm nhận âm thanh có vẻ dầy hơn hoặc mỏng hơn ở giải tần định trước.


Sau đây là biểu đồ hiển thị cách xử lý âm thanh của Compressor và BBE :



Ngoài ra, còn những thiết bị effect khác đều có tác dụng tăng sự thẩm mỹ cho âm thanh, người viết chưa tiện đề cập trong phần này.

Hướng Dẫn Đầy Đủ Về Dàn Âm Thanh 3

III / Các thiết bị pre-ampli (tiền khuếch đại).

-Mixing console : Các thiết bị như microphone hay nhạc cụ đều có tín hịêu rất nhỏ, khoảng –40 dB đến –20 dB. Bởi thế, chúng cần phải khuếch đại lên một điện thế chuẩn để có thể chỉnh sửa lại một cách dễ dàng. Nhiệm vụ này là của Mixing console (bàn điều khiển âm thanh) (Mixer).



Mixer có thể có từ 4 đến 64 ngõ vào (input) hay còn gọi là channel và khá nhiều ngõ ra (output).

Ngõ input thông thường là một jack XLR3 cho microphone balanced hay một phone jack cái cho tín hiệu line in. Có thể có thêm một phone jack cái stereo có tên Insert làm nhiệm vụ ngắt tín hiệu mở đầu đưa sang một thiết bị khác và lại đưa trở về cùng một phone jack. Nếu không xử dụng jack này, nó chỉ là một điểm nối tiếp của tín hiệu. Kế đến là một biến trở Sens (sensitivity) hoặc Gain (độ lợi) điều chỉnh độ nhậy của tín hiệu input từ –20 dB đến + 20 dB cho mỗi ngõ vào. Sau đó là một tổ hợp biến trở dùng để điều chỉnh âm sắc (equalizer) cho từng channel. Thông thường là 4 biến trở chính : High hay Treble (chỉnh tần số cao), Mid hay Medium (chỉnh tần số trung bình) , Mid pos (ấn định tần số Mid cần điều chỉnh), Low hay Bass (chỉnh tần số thấp). Sau đó là 2 hay nhiều biến trở khác có tên Send 1, Send 2, 3 v/v … điều chỉnh âm lượng của chính channel đó gởi (send) sang một hay nhiều thiết bị chỉnh sửa khác. Một biến trở khác có tên là Panpot (pan) hay balance đưa tín hiệu sang trái (left) hay phải (right) của ngõ ra stereo. Sau đó là một nút nhấn Mute (câm) làm tắt lập tức tín hiệu của channel này, không chuyển sang bất kỳ một thiết bị nào khác. Chung quanh nút này có thể có thêm một đèn led báo hiệu channel đã bị khóa và một đèn báo đang có tín hiệu hoạt động (nhấp nháy). Cuối cùng là một biến trở dạng gạt loại lớn gọi là Fader (volume) sẽ là nơi điều chỉnh âm lượng chính cho từng channel. Bên cạnh và song song là những nút nhấn đưa tín hiệu sang những track âm thanh (sub, group) ta được chọn. Thí dụ: group 1-3, group 2-4 , nhấn group nào sẽ đưa sang track tương ứng.

Tín hiệu âm thanh của tất cả các channel sẽ được trộn (Mix) và đưa sang tầng Output. Có nhiều loại output : Stereo out (master out), Mono out, Track out, Send out, Group out v/v…

Các mixer chuyên nghiệp đều có thêm nút Phantom. Nút này đưa một điện thế +40VDC dòng rất nhỏ vào vào tất cả các channel input xử dụng jack XLR3, khi dùng micro condenser. Loại cao cấp hơn thì mỗi channel có một nút. Có thể cắm micro dynamic vào khi bấm Phantom, không sợ bị ảnh hưởng.

-Equalizer : Thiết bị điều chỉnh âm sắc chính. Nó là một bộ khuếch đại 1/1 nhưng có khả năng tăng , giảm biên độ của từng loại tần số trong giải tần mà chúng ta nghe thấy được trong khoảng từ 20 Hz đến 18 KHz. Mỗi loại tần số ta gọi là 1 band. Tùy theo cần dùng, nó có nhiều qui cách : từ 5 đến 31 band hay hơn nữa, stereo hay mono.



Hình chụp trên là một equalizer dạng 2031, 2 có nghĩa là 2 equalizer mono trong một thiết bị, 31 là mỗi cái có 31 bands. Vậy 1015, 2015, 1020, 2020 cùng ý nghĩa trên, các bạn cứ việc suy nghĩ theo.

Chất lượng equalizer tùy thuộc vào số lựơng band nhiều hay ít, biên độ gia giảm âm lượng mỗi band lớn, trung bình là ± 12 dB. Trong nhiều loại equalizer pro (porfessional = chuyên nghiệp) có thêm filter (lọc) những âm thanh ngoài giải tần nghe được như đã nói ở trên có thể nâng lên từ 40 Hz và 18 KHz. Điều này rất cần thiết vì nó sẽ loại ra được những tạp âm chúng ta không cần nghe nhưng vẫn ảnh hưởng tới công suất phát âm, thí dụ như những tiếng rít cao tần, tiếng noise của thiết bị khác. Đa số các trường hợp cháy loa là do nguyên nhân này. Khi điện năng không sinh ra cơ năng (âm thanh) sẽ sinh ra nhiệt năng (nguyên lý bảo toàn năng lượng) làm cháy các thiết bị loa và ampli.

Ngày nay, nhờ kỹ thuật số (digital) tiến triển vượt bậc, người ta đã phát minh ra Digital equalizer có chất lượng rất cao. Nhờ phân tích được tín hiệu âm thanh ra thành số nhị phân tương ứng với 24 bit (nghĩa là nó có thể phân tích được đến tần số 96 KHz) nên khi đưa qua bộ vi xử lý nó có thể làm tất cả những gì mà các thiết bị Analog (tuyến tính) có thể làm được mà còn hay hơn rất nhiều, khó có thể tưởng tượng nổi.

-Crossover (chia tần số cho loa) : Tín hiệu ngõ ra chúng ta chỉ có một, nhưng để ra các loa phát âm thì lại có nhiều loại loa quá. Nào là loa lớn loa nhỏ, loa màng mỏng loa màng dầy, lại có loại loa bằng kim loại nữa. Mỗi loa chỉ phát ra được một giải tần số âm thanh nào đó thật tốt mà thôi.

Đối với các loại máy dân dụng (Hifi), hay các thùng loa đơn giản, chúng ta thường áp dụng mạch LC (cuộn dây và tụ điện) để chia công suất phát ra từ ampli thành hai hay nhiều ngõ, mỗi ngõ áp lên một loại loa phù hợp. Tổ hợp này gọi là Mechanic Crossover (bộ chia loa cơ học). Tuy đơn giản và tiện lợi, nhưng nó có những khuyết điểm lớn : Không chính xác và bản thân nó cũng đã làm tiêu hao một phần công suất của ampli phát ra. Chính vì điều này, người ta phải nghĩ ra cách khắc phục những khuyết điểm nêu trên, và Electronic Crossover (bộ chia tần số điện động) và sau nữa Digital Crossover (bộ chia tần số kỹ thuật số) ra đời.

Dù là Crossover Electronic hay Digital thì hai loại này đều có các đặc tính ngoại vi giống nhau :

Một Input nếu là thiết bị mono và hai Input nếu là stereo.

Hai cho tới 4 way output. Nếu 2 thì có High và Low Output, 3 có High – Mid – Low Output, 4 có High – HiMid – LoMid – Low Output. Thông thường một thiết bị Crossover chỉ đáp ứng 2 way cho stereo (2 channel), còn nếu sử dụng 3 hay 4 way thì chỉ có mono mà thôi. Nếu muốn làm stereo phải có 2 thiết bị giống nhau, mỗi cái cho một bên left, right channel. Mỗi way có một biến trở chỉnh (adjust) tần số cắt (cut) thấp nhất và một biến trở chỉnh biên độ âm lượng của giải tần được chọn, thoát ra khỏi thiết bị bằng một jack XLR3 male tương ứng.