Thiết kế âm thanh cho phòng biều diễn ca nhạc 1500 ghế ngồi

guồn âm có dạng như một mặt phẳng ta gọi là nguồn âm diện. Trong trường gần của các nguồn âm diện có mặt bức xạ lớn mức âm hầu như không suy giảm theo khoảng cách , vì ở đây song âm gần như có dạng song phẳng. Ở khá xa nguồn âm diện ( Với khoảng cách R >> kích thước nguồn âm d) thì mức âm mới suy giảm dần. Hiện tương này cũng tương tự như dạng bức xạ âm thanh của các nhạc khí bộ kèn đồng .Trong thực tế độ suy giảm trong trường gần khoảng 4 dB mỗi khi khoảng cách tăng gấp đôi . Các nguồn âm trong thiên nhiên thường có kích thước nhất định và do đó độ suy giảm năng lượng lại phụ thuộc tần số . Thí dụ : các nhạc khí ở dãi tần cao có thể coi là nguồn âm diện , trong khi ở dải tần thấp lại được coi như nguồn âm điểm . Điều đó có nghĩa là tần số thấp suy giảm theo khoảng cách với tốc độ nhanh hơn , tần số cao suy giảm với tốc độ chậm hơn . Hiện tượng này càng có hiệu quả rõ rệt đối với người nghe , vì độ thính ( nhạy ) của tai người ở tần số thấp kém hơn ở dải trung và cao. Trong các phòng bình thường , trực âm và phản âm của một nguồn âm thường pha trộn với nhau . Chỉ trong vùng bán kính giới hạn ( bán kính vang ) thì trực âm mới chiếm ưu thế . Bán kính vang không chỉ phụ thuộc vào thể tích và cách xử lý âm thanh các mặt bao của phòng , mà còn bị chi phối bởi tính định hướng của nguồn âm và búp hướng của microphone . Những đặc điểm này có liên quan mật thiết tới việc lựa chọn vị trí đặt microphone trong kỹ thuật thu thanh. 2.1.2.1.b.Ảnh hưởng của thời tiết, vi khí hậu . Ảnh hưởng của khí hậu tới sự lan truyền của song âm khá phức tạp , nhất là khi song âm lan truyền xa và đặc biệt ảnh hưởng tới các đặc điểm âm thanh của trường phản âm. Trên đường truyền lan, ngoài sự suy giảm năng lượng do phải phân bố năng lượng theo không gian mở rộng , song âm còn bị hấp thụ mất năng lượng bởi môi trường không khí , tần số càng cao độ suy giảm càng lớn. Nhiệt độ và độ ẩm cũng ảnh hưởng tới sự chuyển tải năng lượng âm : độ ẩm và nhiệt độ tăng thì sự suy giảm năng lượng âm lại bớt đi . Đồ án tốt nghiệp TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH 22 trong thực tế , những ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ coi như không đáng kể , vì quá nhỏ . Ngoài trời sóng âm còn bị ảnh hưởng của gió khá rõ rệt . Tốc độ gió ở gần mắt đất nhỏ hơn trên cao ; vì vậy khi xuôi chiều gió thì song âm bị uốn xuống đất , nghĩa là âm thanh mạnh lên ; khi ngược chiều gió thì song âm bị uốn lên trời , nghĩa là âm thanh giảm khá nhiều , tọa nên một vùng giới hạn mà ở đó mức âm bị “ hẫng hụt” tới 30 dB ngoài độ suy giảm thông thường theo khoảng cách . Trong những trường hợp bố trí microphone thu thanh hoặc trang âm ngoài trời cần đặc biệt quan tâm đến hiện tượng này ! 2.1.2.1.c.Hiện tượng nhiễu xạ Trên đường lan truyền trực tiếp từ nguồn âm đến người nghe hoặc microphone , song âm thường gặp các vật cản , thí dụ : cột , tường , bàn ghế hay người che khuất . Như vậy tương tự như ánh sáng , sẽ tạo nên những bóng âm , nhưng không phân định rõ ràng , sắc nét thành tia thẳng như tia ánh sáng tạo nên bóng tối . Hiện tượng khác biệt đó là do tỷ lệ kích thước của các vật chắn so với song âm khác sóng ánh sáng . Ánh sáng có bước song cực nhỏ , trong khi âm thanh có nhiều bước song với kích thước khác nhau từ dải tần số thấp lên dải tần số cao , khác nhau hang trăm – thậm chí hàng nghìn lần . Bóng âm chỉ hình thành khi các thành phần âm thanh với tần số có bước sóng nhỏ hơn kích thước của vật chắn , λ < d . Các thành phần âm thanh với tần số bước sóng lớn hơn kích thước vật chắn , λ > d có thể uốn vòng qua vật chắn , ta gọi là hiện tượng nhiễu xạ của sóng âm .Như vậy là phía sau một vật cản , âm sắc bị biến đổi , vì chỉ nghe được thành phần tần số thấp ; vật cản càng lớn thì âm sắc bị biến đổi càng nhiều , âm thanh nghe càng tối . Trong kỹ thuật thu thanh nếu dùng các tấm cách âm thì chỉ có thể cách được các tần số có bước sóng nhỏ hơn kích thước của tấm ; thí dụ nếu dùng một tấm pano có kích thước 2m x 2m thì không thể nào cách được các âm có tần số dưới 170 Hz , tức là âm ở khu trầm của hầu hết các nhạc khí , chỉ trừ vài loại như piccolo, phluyt ,violong , hay giọng nữ cao ,… Trong các phòng hòa nhạc hay nhà hát , âm thanh từ sân khấu đến người nghe ở cuối phòng còn bị suy giảm năng lượng do sự hấp thụ của khan giả ngồi trước . Những tần số cao bị hấp thụ nhiều hơn , nên ở các dãy cuối phòng âm thanh có thể tối hơn phía trước . Bằng giải pháp xử lý trần để lái các phản âm tới các hang ghế cuối phòng sẽ làm cho âm sắc ít biến đổi. 2.1.2.2.Trường phản âm 2.1.2.2.a. Sự hình thành trường phản âm Trên đường truyền lan của sóng âm , khi gặp các vật cản , một phần năng lượng bị hấp thụ vào vật cản – gọi là hiện tượng hấp thụ âm hay tiêu âm , một phần phản xạ trở lại môi trường truyền âm . Trong một không gian khép kín sóng âm sẽ phản xạ nhiều lần và tạo thành trường âm phản xạ. Trường phản âm có ý nghĩa đặc biệt đối với sự cảm thụ âm thanh khi nghe Đồ án tốt nghiệp TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH 23 trong trường âm tự nhiên cũng như trong trường âm nhân tạo ; nó tạo thành quang cảnh âm thanh ,làm cho âm thanh trở nên sống động . Kích thước và hình dạng của các mặt phản xạ sẽ tạo nên các kiểu phản xạ khác nhau : nếu kích thước của mặt phản xạ lớn hơn bước sóng nhiều lần sẽ tạo nên phản xạ gương phẳng ; sóng phản xạ sẽ đi theo một hướng , và tuân theo định luật phản xạ , góc tói bằng góc phản xạ Nếu kích thước của mặt phản xạ nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng thì âm thanh sẽ phản xạ ra nhiều hướng , gọi là tán xạ . Trong một phòng nếu có kích thước của các bề mặt phản xạ lớn nhỏ khác nhau , soa cho âm thanh tán xạ với mọi dải tần số , ta sẽ có một trường âm tán xạ , và như vậy tại mọi điểm trong không gian sẽ có âm lượng và âm sắc như nhau . Trong các phòng hòa nhạc ta cần tạo nên những phản âm định hướng với mục tiêu rõ ràng : ở vùng sân khấu cần cho các nhạc công nghe rõ tín hiệu của mọi nhạc khí để dễ diễn tấu được đồng đều và hài hòa với sắc thái , phong cách , âm lượng ; còn phản âm của trần khan giả lại cần để trang âm cho các khu vực ngồi xa sân khấu đủ âm lượng và cân bằng âm sắc . Các mặt phản xạ cong ( gương cầu lõm ) sẽ tạo nên những dạng phản xạ đặc biệt cho sóng âm , tùy theo nguồn âm đặt ở vị trí nào . Trong thực tế các vòm trần thường tọa nên các tụ điểm của năng lượng âm gây khó khăn cho việc thu thanh ; các tường hậu phòng khan giả có mặt phẳng cũng tạo nên những phản xạ nguy hiểm . Các phản xạ bậc 1 ( phản xạ lần thứ nhất ) có nhiều tác dụng trong việc tạo những cảm giác không gian và kích thước của phòng . 2.1.2.2.b.Trường phản âm tác động lên sự cảm thụ âm thanh Mặc dù trong sự cảm thụ âm thanh chỉ khi nào âm phản xạ đến sau trực âm khoảng 50 ms trở lên thì tai ta mới nghe tách biệt được chúng; song các phản âm bậc 1 nằm trong khoảng thời gian nhỏ hơn 50 ms vẫn có những tác động rất lớn đến ảnh âm của cảm quan ( xét cả về 2 mặt lợi/hại , tùy thuộc vào cấu trúc của chúng). Cùng với “ giai đoạn kết vang “ – hay ta còn gọi la vang ( decay ) , các phản âm bậc một tạo cho ta một khả năng hình tượng được không gian bên trong của một phòng về kích thước , hình dạng và cách xử lý bề mặt ; hoặc là một không gian ngoài trời với quang cảnh âm thanh của nó . Có thể tổng hợp những ảnh hưởng quan trọng nhất của các phản âm bậc một như sau : - Định hướng sai vị trí nguồn âm: Mặc dù hầu hết hướng tới của các phản âm không trùng với hướng tới của trực âm , nghĩa là trong một không gian khép kín tai ta thu nhận âm thanh từ nhiều hướng , nhưng vẫn định vị nguồn âm theo hướng của trực âm , nghĩa là theo hướng mà âm thanh đến trước tiên – ta gọi là định luật của mặt sóng thứ nhất hay còn gọi là hiệu ứng HAAS; nhưng nếu trên đường truyền lan của trường âm nó bị một vật cản làm cho mức âm cuẩ nó suy giảm đi rất nhiều , thấp hơn mức âm của một song phản xạ bậc 1 nào đó trên 10 dB Đồ án tốt nghiệp TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH 24 , thì có thể dẫn tới hậu quả làm cho ta định hướng sai vị trí của nguồn âm , nghĩa là nguồn âm được định hướng theo tia phản xạ bậc 1 ( chứ không phải theo hướng thực của nó ). Trướng hợp này thường xảy ra đối với một nhạc khí nào đó trong dàn nhạc nhà hát nhạc – vũ kịch , có khi chỉ thường xảy đối với một vài nốt nhạc của nhạc khí đó ; vì dàn nhạc phải ngồi dưới hố nhạc trước sân khấu , trực âm dễ bị che khuất và suy giảm năng lượng nhiều . - Tăng cường năng lượng cho nguồn âm Những phản xạ với độ trễ nhỏ hơn 50 ms có thể làm tăng mức âm lên một vài dB và nâng cao độ rõ cho tiếng nói hoặc âm nhạc . Vượt ra ngoài giới hạn này mọi phản âm đều làm suy giảm độ rõ của tiếng nói và độ nét của âm nhạc , nhất la khi kết hợp them cả tác động của vang . Sự tăng cường âm lượng chỉ có ý nghĩa đặc biệt khi nghe trực tiếp trong trường âm tự nhiên , không có ý nghĩa với kỹ thuật thu thanh , thậm chí còn tác dụng xấu , làm thay đổi âm sắc . Trong kỹ thuật thu thanh , những tia phản xạ từ mặt đất có độ trễ từ 1 đến 15 ms tạo nên sự biến đổi âm sắc rất khó chịu . Do giao thoa với trực âm , chúng tạo thành đặc tuyến tần số như một bộ lọc hình răng lược, vùng được khuếch đại ,vùng lại bị triệt tiêu. Hình dạng của chúng như một dãy hài , bố trí thành hình rất đều đặn , cực tiểu và cực đại xen kẽ nhau với độ lệch mức khoảng dăm ba dB; tạo nên một âm sắc đanh có chất kim loại . Đặc biệt hiện tượng này dễ xảy ra khi thu nhạc dùng phương pháp thu nhạc dùng microphone phụ trợ và khi thu lời đặt microphone đúng vị trí phản xạ từ mặt bàn. - Cảm giác về kích thước của phòng và quang cảnh âm thanh Một ấn tượng không gian được hình thành từ cảm giác về kích thước của phòng , độ vang và quang cảnh âm thanh của nguồn âm. Cảm giác về kích thước (độ lớn ) của phòng được quyết định chủ yếu bởi các tia phản xạ bậc 1 . Độ trễ của chúng so với song trực âm là một số đo cho ta hình dung kích thước không gian : + Độ trễ τ < 10 ms tương ứng với quảng đi của song âm khoảng 3m, và tạo một cảm giác không gian rất nhỏ bé ( cỡ phòng ở ) và làm biến đổi âm sắc rât rõ khi thu thanh , nhất là trong trường hợp hướng tới của trực âm và phản âm trùng nhau. + Độ trễ τ ≈ 10 đén 15 ms cho ta cảm giác một phòng nhỏ + Độ trễ τ ≈ 25 đến 50 ms cho ta cảm giác một phòng trung bình. + Độ trễ τ ≈ 50 đến 100 ms cho ta cảm giác một phòng cở lớn. Khi mức âm của phản xạ bậc 1 tăng thì khả năng cảm thụ về kích của phòng càng rõ , đến một giới hạn nào đó – tùy thuộc độ trễ - thì những phản xạ bậc 1 này sẽ gây cản trở cho sự cảm thụ về kích thước phòng . Với âm nhạc giới hạn này cao hơn là tiếng nói . Đồ án tốt nghiệp TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH 25 TIẾNG DỘI: Những phản âm riêng rẽ với độ trễ τ > 50 ms , tương ứng với quảng đường đi của song âm trên 17 m , và có cường độ đủ mạnh thì tai ta có thể nghe tách rời khỏi trực âm thành một tiếng dội (Echo). Khi có một xung âm thanh ( thí dụ một tiếng vỗ tay , tiếng pháo ,..) phát ra giữa hai bức tường song song thì song âm sẽ phản xạ nhiều lần , tạo thành một tiếng dội liên tục ( hay một dãy tiếng dội – flatterecho). Khi khoảng cách hai bức tường thu hẹp lại ( khoảng vài ba mét ) thì dãy tiếng dội đó sẽ tăng tốc độ và năng lượng suy giảm dần , giống như hiện tượng tiếng vang . Đây là hiện tượng đặc biệt của phản xạ âm thanh , và trong kỹ thuật thu thanh đôi khi cũng được sử dụng để tạo hiệu ứng ( mà ta quen goi là “echo nhái” ,có dùng trong nhạc nhẹ , nhạc hiệu ứng ( effectmusic), đương nhiên bằng các thiết bị điện tử và theo phương pháp nhân tạo ). Nếu tín hiệu không phải là dạng xung mà là âm nhạc hay tiếng nói thì sẽ tạo ra giữa hai mặt tường song song một hiện tượng đặc biệt gọi là sóng đứng , gây phức tạp cho thu thanh và ngay cả lúc nghe trực tiếp . Sóng đứng tạo nên những vùng cố định có thanh áp cực đại hoặc cực tiểu , và thường khuếch đại các tần số thấp ( tiếng bass ) . Trong các phòng nhỏ , sóng đứng tạo ra hiện tượng cộng hưởng phòng , làm cho âm thanh của phòng rất xấu. 2.1.2.3.Hiện tượng hấp thụ âm thanh Đặc điểm âm học của một phòng phụ thuộc vào hai yếu tố : hình dạng , kích thước và cách xử lý âm thanh các bề nmawtj trong phòng .cùng với thể tích của phòng , đặc tính hấp thụ âm thanh ( hay đặc tính hút âm ) của vật liệu được sử dụng trong phòng sẽ giải quyết về độ vang của phòng và âm sắc của của tiếng vang .Khán giả cũng là một thành phần quan trọng tham gia vào việc hấp thụ năng lượng âm . Khi một song âm gặp một vật liệu hút âm thì một phần năng lượng của nó bị hấp thụ vào vật liệu ,một phần phản xạ trở lại không gian .Tỷ lệ giữa năng lượng bị hấp thụ trên tổng năng lượng của sóng âm ban đầu gọi là hệ số hút âm ký hiệu là α . Hệ số hút âm bắng 1 có nghĩa là toàn bộ năng lượng âm bị tiêu hao , không có chút nào phản xạ trở lại – đó là loại vật liệu hút âm rất tốt , lý tưởng . Hệ số hút âm bằng 0 có nghĩa là toàn b ộ năng lượng bị phản xạ trở lại . Bất kể một diện tích hút âm nào cũng có thể quy đổi thành diện tích hút âm tương đương với hệ số hút âm bằng 1 .Một cửa sổ mở được coi là một diện tích hút âm với hệ số α = 1 . Như vậy ,nếu ta có một diện tích S1 có hệ số α 1 , S 2 có hệ số α 2 , S 3 có hệ số α 3 , … và S n có hệ số α n thì tổng diện tích hút âm tương đương sẽ là : A [m 2 ] = α 1 S1 + α 2 S 2 + α 3 S 3 + … + α n S n = α . S tong Trong đó α là hệ số hút âm trung bình . Tổng diện tích hút âm tương đương A được gọi là tổng lượng hút âm. Đồ án tốt nghiệp TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH 26 Năng lượng âm được hấp thụ , một phần chuyển thành nhiệt năng trong vật liệu ,một phần được truyền qua tường rồi bức xạ sang phòng bên cạch . Không có một loại vật liệu nào hấp thụ mọi tần số âm thanh như nhau ; nói cách khác : hiệu quả hút âm của vật liệu rất phụ thuộc vào tần số . Nguyên nhân là do bước song của âm thanh rất khác nhau , tùy theo độ dài bước song . Ta có thể chia ra 3 chủng loại vật liệu hút âm như sau : - vật liệu hút âm trầm ( khoảng dưới 250 Hz) - vật liệu hút âm trung ( khoảng 250 đến 1000 Hz ) - vật liệu hút âm cao ( khoảng trên 1000 Hz ). 2.1.2.3.1. Một số vật liệu và khoảng cách hút âm 1. Vật liệu xốp hút âm a. Cấu tạo : Gồm vật liệu xốp rỗng , các lỗ thông nhau và thong ra mặt ngoài nơi song âm đập vào . Các khe rỗng đan vào nhau trong vật liệu , vách của các khe rỗng bằng chất liệu cứng hoặc đàn hồi. b. Nguyên tắc làm việc : Khi song âm với năng lượng E t đập vào , không khí trong các khe rỗng dao động , năng lượng âm mất đi để chống lại tác dụng của ma sát và tính nhớt cuả không khí dao động giữa các lỗ rỗng. Một phấn năng lượng âm xuyên qua vật liệu , khả năng hút âm của vật liệu xốp phụ thuộc vào độ xốp, chiều dày và sức cản của không khí * Độ xốp của vật liệu là đại lượng không thứ nguyên  Sức cản thổi khí ( sức cản khi thổi 1 dòng khí qua mẫu vật liệu) Trong đó : P : Hiệu số áp suất trên hai bề mặt của mẫu vật liệu( N/cm 2 ) V: Vận tốc dòng khí thổi qua khe rỗng (cm/s)  : Chiều dày của vật liệu ( cm) Nếu r càng lớn , khả năng hút âm của vật liệu càng nhỏ. *Chiều dày của lớp vật liệu xốp : δ Để tránh chi phí thừa khi bố trí cấu tạo lớp vật liệu xốp hút âm ta phải xác định chiều dày δ kinh tế . Khi r < 10 Ns/cm 4 thì δ = 260 / r Đồ án tốt nghiệp TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH 27 Khi r ≥ 10 Ns / cm 4 thì δ = r 90 Nếu vật liệu xốp đặt trực tiếp lên bề mặt phản xạ cứng thì : 80< δr < 160 Ns/ cm 4 để hệ số hút âm lớn nhất . Nếu phái sau lớp vật liệu xốp có lớp không khí thì : 40< δr < 80 Ns/ cm 4 Trong thực tế chiều dày δ cần thiết , người ta đã xác định cho sẵn ở các bảng . Chú ý : Đại đa số vật liệu xốp hút tốt các âm thanh có tần số cao . 2. Các tấm dao động ( cộng hưởng ) hút âm: + Cấu tạo : gồm 1 tấm mỏng có thể bằng ghỗ dán bìa cattoong đặt cố định trên hệ sàn ghỗ .Phía sau tấm mỏng là khe không khí. 1. Tấm mỏng 2. Sườn ghỗ 3. Mặt cứng 4. Khe không khí + Nguyên tắc làm việc : Khi song âm đập vào bề mặt của kết cấu. Dưới tác dụng biến thiên của áp xuất âm , tấm mỏng bị dao động cưỡng bức , do đó gây ra tỗn thất ma sát trong nội bộ bản , năng lượng âm biến thành cơ năng và nhiệt năng để thắng nội ma sát khi tấm mỏng dao động. Khi tần số song âm tới bằng tần số dao động của tấm thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng và lúc đó khả năng hút âm của vật liệu lớn nhất. Ưu điểm : Cấu tạo đơn giản , ghọn nhẹ bền lâu, hợp vệ sinh. Chống ẩm và chống các tác động cơ học tốt . Hỏng hóc dễ sữa chữa. Nhược điểm : Chỉ hút âm ở tần số thấp. 3. Kết cấu hút âm bằng vật liệu xốp đặt sau tấm đục lỗ . Cấu tạo : Phức tạp hơn tấm dao động hút âm gồm 1 tấm mỏng , trên có xẻ rảnh hay đục lỗ . Sau tấm đục lỗ có dán một lớp vật liệu ma sát để làm tăng sự mất mát năng lượng âm ( lớp ma sát có thể là lớp vải mỏng , vải thủy tinh ) . Giữa tấm mỏng và lớp vật liệu xốp là lớp không khí. Đồ án tốt nghiệp TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH 28 1. Tấm mỏng đục lỗ 2. Lớp vải mỏng 3. Khe không khí 4. Lớp vật liệu xốp 5. Mặt tường cứng Kết cấu này có khả năng làm việc như tấm dao động hút âm và dễ điều chỉnh đặc tính tần số hút âm. Khả năng hút âm của kết cấu phụ thuộc vào số lỗ và đặc tính của lỗ đục trên tấm. *Nếu diện tích lỗ đục lớn và số lỗ đục trên tấm nhiều thì kết cấu làm việc như tấm vật liệu xốp hút âm (T.e: Tấm đục lỗ không có ảnh hưởng đến khả năng hút âm của kết cấu.) *Nếu diện tích đụch lỗ nhỏ và số lỗ đục ít thì kết cấu làm việc như tấm dao động hút âm . Nếu thay đổi diện tích lỗ đục ,chiều dày vật liệu , khe hở không khí thì khả năng hút âm của kết cấu sẽ thay đổi , Như vậy muốn kết cấu hút âm ở tần số cao thì diện tích lỗ đục chiếm < 15% thì kết cấu hút âm ở tần số thấp . Ưu điểm : Dễ điều chỉnh khả năng hút âm. Nhược điểm : Cấu tạo phức tạp. 5. Lỗ cộng hưởng hút âm Cấu tạo : Nó là thể tích không khí kín bởi các mựt tường cứng và thông với bên ngoài qua một cái cỗ dài. Cấu tạo có hai phần : +Lỗ : Đóng vai trò như đệm không khí để cho phần không khí ở cổ dao động dễ dàng có thể hình tròn , vuông ,đa giác. +Cỗ lỗ : Có chiều dài nhất định ,không khí trong bụng lỗ thông với không khí trong phòng qua miệng lỗ. Đồ án tốt nghiệp TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH 29 Khi λ của sóng âm tới lớn hơn 3 lần kích thước của lỗ thì không khí trong lỗ có tác dụng như 1 lò xo đàn hồi . Cột không khí trong cỗ như 1 pit tong khối lượng m. Dưới tác dụng của song âm tới , cột không khí trong cỗ dao động lui tới như 1 pittong , không khí trong lỗ vì không thoát ra được và thể tích lỗ lớn hơn cổ nhiều nên nó có tác dụng như một đệm đàn hồi làm cho năng lượng âm mất đi để biến thành cơ năng và nhiệt năng thắng nổi ma sát khi không khí trong cổ dao động. Khi tần số âm tới bằng tần số dao động riêng của lỗ thì hiện tượng cộng hưởng xảy ra dẫn đến khả năng hút âm của lỗ lớn nhất.Các lỗ cộng hưởng thế này được dùng từ lâu trong kiến trúc để tăng cường âm vang trong các nhà thờ cổ. Áp dụng nguyên tắc hút âm này người ta chế tạo các nanen cộng hưởng . Mỗi một lổ và thể tích không khí phía sau được coi như một lỗ cộng hưởng . Kết cấu này hút âm mạnh nhất ở những tần số nhất định. 1. Tấm đục lổ 2. Lớp vải 3. Khe không khí Ưu điểm : kết cấu này có hệ số hút âm cao rẻ tiền dể chế tạo. Nhược điểm : Đặc tính tần số hút âm không đều Đồ án tốt nghiệp TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH 30 Để nhận được hệ số hút âm cao và đều trong dải rộng tần số người ta làm kết cấu cộng hưởng bằng nhiều lớp đục lỗ đặt song song với nhau ( kết cấu hút âm kiểu này được thi công ở cung văn hóa và khoa học Vacsava (Ba lan). 5.Kết cấu hút âm đơn : Là những kết cấu đặc biệt được chế tạo dưới dạng tấm rời , có dạng hình cầu …Hiệu quả hút âm của kết cấu này được tăng lên khi kích thước của chúng nhỏ hoặc gần bằng bước song λ của song âm tới nên gọi là kết cấu hút âm nhiễu xạ.Khi ngiên cứu cấu tạo của chỏm hút âm ta thấy : Vỏ làm bằng tấm kim loại , trong đặt vật liệu xốp với δ = 12,5 đến 25mm và thường được treo ở những độ cao khác nhau trên những nguồn ồn. 1.Bản đục lỗ 2.Lớp vật liệu xốp 3.Lò xo để treo Chú ý : Người và các đồ ghỗ trong phòng , các dụng cụ trong nhà đều là những kết cấu hút âm đơn. 2.3 Lý thuyết xử lý trường âm.(Âm học phòng khán giả) 2.3.1 Yêu cầu chất lượng âm học đối với phòng khán giả. 1.Định nghĩa: Phòng khan giả là một phòng kín, có thể tích tương đối lớn, bị giới hạn bởi các bề mặt tường có tính chất đã biết. Có thể dùng làm hội trường , giảng Đồ án tốt nghiệp TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH 31 đường, biểu diễn ca nhạc , kịch nói và có thể hòa nhạc… Với hai chức năng nghe và xem. Về mặt vật lý có thể coi phòng khan giả là hệ thống không những chịu những kích thích của nguồn âm mà còn thực hiện những giao động riêng ngay cả sau khi nguồn âm đã tắt. 2.Phân loại : a.Theo đặc điểm của âm thanh : +Phòng nghe trực tiếp +Phòng nghe qua hệ thống điện thanh(HTDDT). +Phòng nghe trực tiếp + HTĐT b.Theo đặc điểm của nguồn âm: +Nghe tiếng nói : Rõ hay không rõ . +Nghe âm nhạc: Hay hoặc không hay. +Nghe tiếng nói+ âm nhạc : Rõ + hay. 3.Đánh giá chất lượng âm học của phòng khán giả a.Đánh giá chất lượng âm học theo chủ quan: Rất phức tạp nên chia phòng khan giả theo chức năng của phòng theo hai loại: *Loại nghe tiếng nói: Là chủ yếu hội trường , giảng đường ở đây chất lượng âm học của phòng được đánh giá qua độ rõ. Phòng được coi là độ rõ tốt khi tiếng nói hiểu được dễ dàng: Người nói không bị giãn sức ,người nghe không bị căng thẳng. Đọ rõ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: +Dặc điểm của phòng +Đặc điểm của âm phát ra +Sự chú ý của người nghe Để xác định độ rõ người ta dùng phương pháp thực nghiệm: chọn 100 âm tiết vô nghĩa , rời rạc , đọc lên ở sân khấu , người nghe ngồi ở tất cả các vị trí trong phòng , ghi lại các âm mình nghe được ( gọi là độ rõ âm tiết) Độ rõ âm tiết A= Số âm tiết nghe được x100% Số âm tiết đọc A≥ 85% : Phòng có độ rõ rất tốt độ rõ câu là 97 % A = (7584 ) % : Phòng có độ rõ tốt Độ rõ câu 95 % A = 65 74 % Đạt Độ rõ câu 90 % A < 65 % Không đạt. *Loại phòng nghe âm nhạc : Nghe hay và tạo được cảm xúc . Việc đánh giá rất khó khăn vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố chủ quan của người nghe vào nội dung và trình độ biểu diễn của dàn nhạc . Vì vậy muốn đánh giá chất lượng âm học người ta dựa vào 3 chỉ tiêu: +Tính phong phú của âm thanh trong phòng +Âm thanh phát ra rõ rang và âm sắc không đổi +Sự cân bằng âm vang của các nhóm nhạc cụ tại mọi chỗ ngồi trong phòng. Việc đánh giá chủ quan cho phép kết luận được chất lượng âm học của phòng nhưng không tìm ra phương pháp thiết kế 1 phòng có chất lượng âm học tốt. Đồ án tốt nghiệp TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH 32 a. Đánh giá chất lượng âm học của phòng khan giả theo khách quan: Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng âm học cuẩ phòng khan giả như kích thước , hình dạng vủa phòng , các giải pháp kết cấu , cách gia công các bề mặt trong phòng v.v… Một phòng có chất lượng âm học tốt nếu thỏa mản các yêu cầu sau: +Có đủ năng lượng âm trên mọi chỗ ngồi của khan giả(mọi chỗ ngồi có độ rõ tốt) +Âm vang của phòng phải phù hợp với mọi kích thước của phòng và chức năng của phòng . +Tạo được trường âm thanh hoàn toàn khuếch tan, tránh được các hoạt động sấu (tiếng dội, hội tụ âm…) +Có một cấu trúc thích hợp về thời gian cũng như mức âm giữa âm trực tiếp và âm phản xạ. Tóm lại : Chất lượng âm học của phòng khan giả được đánh giá: a. Độ rõ b. Độ khuếch tán của trường âm: phụ thuộc vào khả năng phản xạ khuếch tán âm thanh các bề mặt trong phòng. Một phòng được coi là có độ khuếch tán lý tưởng khi tại các điểm trong phòng đo âm thanh đến từ mọi hướng với tần suất và cường độ như nhau. Thời gian vang thích hợp. Đồ án tốt nghiệp TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH 33 Có 3 cơ sở lý thuyết để nghiên cứu trường âm - Lý thuyết song : Cho phép giải quyết chính xác bản chất vật lý của các quá trình âm thanh xảy ra trong phòng . Tuy nhiên quá trình này phức tạp và cồng kềnh. - Lý thuyết thống kê : Cho phép lý tưởng hóa các quá trình vật lý xảy ra trong phòng và coi năng lượng âm ở một điểm trong phòng bằng tổng năng lượng của các âm phản xạ tới các điểm đó và bỏ qua tính chất song của âm thanh. - Lý thuyết âm hình học : Theo lý thuyết này trường âm được xét dưới dạng tổng cộng của các tia âm ( song âm thay bằng các tia âm ). Các tia âm dựng theo quy luật quang hình học cho phép xác định điểm tới của âm trên các bề mặt của phòng . 2.3.2. Thiết kế âm học theo nguyên lý âm hình học. 1. Nguyên lý âm hình học: Khi âm thanh tới một bề mặt có kích thước là a  xảy ra các hiện tượng sau đây: + Khi a >> λ (1,5 2) lần thì xảy ra hiện tượng phản xạ định hướng. Đây là hiện tượng tốt trong trường âm. Người ta lợi dụng hiện tượng này để thiết kế các phản xạ âm bổ sung cho các điểm xa nguồn âm. Đồ án tốt nghiệp TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH 34 +Khi a ≈ λ  xảy ra hiện tượng phản xạ khuếch tán . Đây cũng là hiện tượng tốt trong trường âm. +Khi a<< λ Xảy