Âm Thanh Cũng Cần Được Chỉ Đường

Trong một căn phòng vang, câu hỏi đúng không phải là cần bao nhiêu loa. Câu hỏi đúng là âm thanh sẽ rơi xuống đâu.

Thánh lễ sáng Chủ nhật, nhà thờ kín chỗ. Linh mục giảng chậm, giọng vừa phải. Mấy hàng ghế đầu nghe rõ từng chữ. Từ giữa nhà thờ trở xuống, mỗi câu như bị kéo dài thêm một nhịp, chữ sau dẫm lên đuôi chữ trước. Người ngồi cuối nghiêng tai, nhíu mày, một lúc thì thôi cố.

Ban quản lý gọi thợ. Thợ đề xuất thêm hai cặp loa treo dọc hàng cột, nâng công suất. Tuần sau tiếng to hẳn. Và khó nghe hơn hẳn.

Không ai làm sai thao tác. Họ chỉ giải sai bài toán.

Loa phát vào cả căn phòng, không riêng gì người nghe

Một chiếc loa thông thường hành xử giống bóng đèn trần. Nó tỏa ra một vùng rộng, và phần lớn năng lượng không rơi đúng chỗ cần. Một phần tới thẳng tai người ngồi. Phần còn lại đập vào trần vòm, tường đá, ô kính, sàn gạch, rồi dội về muộn hơn vài chục đến vài trăm mili giây. Tai người nghe nhận cả hai. Âm đi thẳng mang thông tin. Âm dội lại xóa mờ chính thông tin đó.

Độ rõ lời phụ thuộc rất lớn vào tỉ lệ giữa hai phần ấy. Vặn to thì cả hai cùng to lên, tỉ lệ gần như giữ nguyên, trong khi tổng năng lượng dội trong phòng nhiều hơn. Thêm loa thường cũng vậy: thêm nguồn phát, thêm mặt phản xạ bị đánh thức. Nghe thì hợp lý, nhưng trong một không gian vang, công thức "thêm loa, mở to" gần như lần nào cũng làm tình hình tệ đi.

Có một chi tiết hay bị quên: khán giả là một trong những bề mặt hút âm mạnh nhất trong phòng. Cơ thể, quần áo, ghế bọc nệm. Năng lượng rơi vào vùng khán giả phần lớn mất đi. Năng lượng rơi vào trần đá thì quay lại. Bài toán thật nằm ở đó: chỉ đường cho âm thanh đổ vào vùng ghế, tránh xa trần, tường và kính.

Khi loa biết nhắm

Cách làm cũ là chọn loa có góc phủ hẹp, xoay đúng hướng, và chấp nhận một khối loa treo nghiêng lộ liễu giữa kiến trúc. Cách làm mới bắt đầu từ một ý tưởng khác. Thay vì một củ loa lớn, người ta xếp nhiều củ loa nhỏ thành một cột hoặc một mặt phẳng, mỗi củ có kênh khuếch đại và xử lý số riêng. Bộ xử lý tính độ trễ và mức tín hiệu cho từng củ, sao cho sóng âm cộng lại ở hướng mong muốn và triệt nhau ở hướng không mong muốn. Ngành gọi đó là điều khiển hướng tia (beam steering).

Hệ quả trên công trình rất cụ thể. Cột loa treo thẳng đứng, áp sát tường, sơn cùng màu tường, nhưng chùm âm vẫn được bẻ xuống đúng vùng ghế. Một cột có thể phát hai chùm, một cho tầng trệt, một cho ban công. Chùm âm có thể được nắn tránh khu sân khấu và vị trí micro, bớt đi một nguồn gây hú. Khi bố trí ghế hay công năng thay đổi, kỹ sư chỉnh lại trong phần mềm thay vì leo giàn giáo tháo loa.

Thế hệ mới hơn đi thêm một bước: ma trận loa hai chiều, điều khiển được cả phương ngang lẫn phương đứng, tạo nhiều chùm cùng lúc, mỗi chùm phát một nội dung riêng. Ở mảng này Bá Hùng đi cùng các đối tác loa từ Đức và Hoa Kỳ, những nhà sản xuất đã đưa điều khiển hướng tia ra khỏi phòng thí nghiệm để vào nhà ga, nhà thờ và các khán phòng lớn.

Vật lý không mặc cả

Phần này catalogue ít khi in to. Muốn điều khiển hướng ở một tần số, mảng loa phải dài xấp xỉ bước sóng của tần số đó. Ở 1.000 Hz, bước sóng khoảng 34 cm. Ở 100 Hz là khoảng 3,4 mét. Một cột loa cao chừng một mét nắn rất tốt dải giọng nói nhưng gần như bất lực ở dải trầm. Với lời nói thì ổn, vì phần giúp tai phân biệt phụ âm nằm ở dải trung và cao. Với âm nhạc nhiều trầm, dải thấp vẫn lan khắp phòng, và phải xử lý bằng việc khác: bố trí loa siêu trầm có tính toán, xử lý âm cho phòng, hoặc chấp nhận một mức đánh đổi đã nói trước với chủ đầu tư.

Giới hạn thứ hai: điều khiển hướng tia làm giảm lượng năng lượng đánh thức tiếng vang, nó không làm căn phòng bớt vang. Thời gian vang vẫn nằm nguyên trong kiến trúc. Ở phòng vang quá nặng, vẫn cần xử lý âm học đi kèm, chỉ có điều khối lượng nhỏ hơn nhiều so với khi dùng loa thường.

Giới hạn thứ ba nằm ở con người. Chùm âm chỉ đúng khi thiết kế đúng. Vị trí treo, cao độ, góc nghiêng, cao độ tai người ngồi, các mặt phản xạ nguy hiểm đều phải vào mô hình mô phỏng trước khi đặt hàng, rồi đo lại tại hiện trường lúc bàn giao. Một cột loa điều khiển hướng tia treo sai chỗ đắt hơn nhiều lần một chiếc loa thường treo sai chỗ, và cái sai của nó khó phát hiện hơn. Đây lại là chuyện mắt xích mà không ai chụp ảnh: thiết bị chỉ là một phần, phần còn lại là kỷ luật thiết kế và căn chỉnh.

Nơi công nghệ này đáng tiền

Nhà thờ và không gian thờ phụng, nơi trần cao, tường đá, kính màu, và lời giảng là nội dung chính. Sảnh lớn, nhà ga, sân bay, nơi thông báo phải nghe rõ ngay lần đầu và cùng hệ loa thường gánh luôn nhiệm vụ phát thanh sơ tán. Hội trường, khán phòng mà kiến trúc sư không cho treo khối loa lớn hay phủ vật liệu tiêu âm lên mặt tường đã thiết kế. Bảo tàng và không gian trưng bày, nơi âm thanh khu này không được tràn sang khu bên cạnh. Giảng đường trần cao.

Mẫu số chung: bề mặt cứng, thể tích lớn, nội dung chủ yếu là lời nói, và một kiến trúc không nên bị can thiệp nhiều.

Và nơi không cần

Phòng họp nhỏ, hay một phòng đã được xử lý âm tử tế, thì loa âm trần bố trí đúng là đủ. Chi thêm cho điều khiển hướng tia ở đó là bỏ tiền mua thứ căn phòng không cần. Sân khấu ca nhạc cần áp lực âm lớn và nhiều trầm thì hệ loa biểu diễn chuyên dụng vẫn là lựa chọn đúng.
Trường hợp đáng dừng lại nhất: chủ đầu tư muốn công nghệ này nhưng không dành ngân sách và thời gian cho mô phỏng, căn chỉnh. Mua cột loa điều khiển hướng tia rồi lắp như loa thường là trả giá cao để nhận kết quả của loa thường. Nói điều này ra có thể mất một hợp đồng. Không nói thì mất lòng tin của chủ đầu tư sau ngày khánh thành.

Một câu hỏi trước khi ký

Quay lại nhà thờ ở đầu bài. Lúc ấy, câu đáng hỏi là người ngồi hàng cuối đang nghe âm đi thẳng hay đang nghe tường dội lại. Không ai hỏi, nên tiền đi vào bốn chiếc loa mới.

Với bất kỳ không gian vang nào, có một câu nên hỏi nhà thầu trước khi ký: anh có cho tôi xem bản đồ phủ âm, chỗ âm thanh sẽ rơi xuống và chỗ nó sẽ tránh, trước khi lắp hay không. Câu trả lời cho biết đơn vị đó đang bán thiết bị hay đang thiết kế một giải pháp. Và khi chùm âm đã đi đúng chỗ, bước kế tiếp mới là cho từng âm thanh một tọa độ riêng, câu chuyện của âm thanh đắm chìm.

Âm thanh hay không bắt đầu từ chiếc loa to nhất. Nó bắt đầu từ chỗ âm thanh được phép rơi xuống.