1. Đáp tuyến tần số của loa là gì?

Âm thanh được đo bằng tần số với đơn vị là Hz. Độ lớn của âm thanh (cường độ âm thanh, năng lượng âm thanh) được đo bằng mức áp lực âm thanh với đơn vị decibel (dB).

Khi muốn biểu thị cách mà loa, headphone, microphone… “đáp ứng” các tần số âm thanh, chúng ta sẽ biểu diễn dưới dạng đáp tuyến tần số. Ở đây, từ đáp ứng đang ám chỉ đến khả năng tái tạo âm thanh của loa ở một tần số nhất định.

2. Đọc đáp tuyến tần số của loa như thế nào?

Để dễ hình dung hơn, dưới đây là đáp tuyến tần số ở trên là của một chiếc earphone:

 

Việc đọc đáp tuyến tần số trông có vẻ khó khăn, nhưng thực ra lại vô cùng đơn giản. Trục hoành của đồ thị đáp tuyến tần số sẽ biểu diễn tần số âm thanh từ 20Hz cho tới 20.000Hz (20kHz) – cũng là giới hạn nghe lý thuyết của tai người. Trong khi đó, trục tung lại biểu diễn ngưỡng áp suất âm (SPL) với đơn vị là dB.
Tọa độ trục tung thông thường sẽ biểu diễn theo dạng số dương 50, 60, 70, 80, 90… như hình số 1. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp trục tung lại biểu diễn theo cả dạng số dương và số âm, giống như ví dụ hình số 2 dưới đây:

 

Trong đó, trục tung của đồ thị hình số 1 được biểu diễn theo năng lượng mà loa phát ra trong phép đo. Còn trung tung trên đồ thị hình số 2 được biểu diễn theo dạng dung sai của loa trong các phép đo. Tuy nhiên, về bản chất thì cả 2 đều biểu diễn theo cùng 1 đồ thị giống nhau.

3. Dung sai 3dB

Về lý thuyết, mốc âm lượng mà con người có thể cảm nhận về sự khác biệt 1dB (xem thêm Just-noticeable difference). Tuy nhiên, mức độ cảm nhận sự khác biệt này khá mơ hồ, và phụ thuộc vào khả năng tập trung, cũng như giới hạn sinh học của từng người.

Theo những nghiên cứu chính thống, với mức thay đổi 1dB thì tai người có thể cảm nhận sự khác biệt tương đương với khoảng 26% năng lượng. Trong khi đó, với 3dB thì tai người có thể cảm nhận được sự khác biệt tương đương với 100% năng lượng. Hay nói một cách dễ hiểu hơn, với sự thay đổi 3dB thì tai người có thể cảm nhận được sự khác biệt gấp đôi năng lượng.

Dựa trên tiêu chí đó, /-3dB được xem là dung sai căn bản cho phép trong phép đo đáp tuyến tần số. Tất nhiên, dung sai càng nhỏ thì loa càng chính xác.

4. Đồ thị đáp tuyến tần số “flat”

Để tạo ra đáp tuyến tần số, người ta sẽ cấp cho thiết bị các tần số âm thanh ở cùng một mức âm lượng, rồi đo các âm thanh được phát ra, và biểu diễn chúng trên đồ thị.

Thông thường, với loa cho dàn âm thanh karaoke gia đình thì chúng ta sẽ cấp cho nó các âm tại 1/3 quãng tám, trong dải tần từ 20Hz cho tới 20kHz (ngưỡng nghe lý thuyết của người). Sau đó dùng microphone đặt cách 1 mét ở phía trước, và thu lại các âm mà loa phát ra. Nếu chúng ta cấp cho loa tín hiệu tại 1 watt, thì âm thanh mà loa phát ra phải đạt 88 decibel.

Trong thế giới lý tưởng, một chiếc loa hoàn hảo sẽ cho ra đồ thị tần số là một đường thẳng (flat). Tức là cấp cho nó bao nhiêu thì nó sẽ phát ra bấy nhiêu, và độ chính xác của sự tái tạo là tuyệt đối.

Tuy nhiên, trong lịch sử của ngành công nghiệp âm thanh thì không có một hãng nào có thể chế tạo ra một cặp loa có khả năng như thế. Điều này có nghĩa là bạn phải chấp nhận dung sai, với đồ thị “ngoằn ngoèo” không theo một quy chuẩn nhất định nào.

Với một cặp loa tốt, bạn không nhận được chính xác 88 decibel, nhưng con số sẽ nằm đâu đó trong khoảng dung sai từ 86dB đến 90dB. Trong khi đó, với những cặp loa “chưa tốt” thì dung sai sẽ lên tới 80dB tới 90dB, hay thậm chí là tệ hơn nhiều.

5. Bass, mid và treble

Bây giờ, chúng ta sẽ trở về với kiến thức căn bản. Tần số âm thanh mà tai người có thể nghe được giao động từ 20Hz cho tới 20kHz. Tất nhiên đây chỉ là lý thuyết, còn trong thực tế lại có vô vàn những tranh cãi khác nhau.

Trong dải tần đó, thì người ta thường chia âm thanh thành âm trầm (bass), âm trung (mid) và âm cao (treble). Phạm vi của âm trầm được quy định là từ 20Hz đến 500Hz. Phạm vi của âm trung là từ 500Hz đến 5.000Hz. Còn phạm vi của âm cao là từ 5.000Hz đến 20.000Hz.

Trong thực tế, người ta còn chia ra thành các hạng mục phụ như midbass (trung trầm) hay “upper midrage” (trung cao).

Nắm vững được phạm vi các dải âm này, chúng ta có thể hình dung được âm thanh của loa sẽ như thế nào khi quan sát đáp tuyến tần số. Ví dụ như ở đồ thị của hình số 1, bạn có thể mường tượng một cách mơ hồ rằng chiếc earphone này có âm upper midrage lớn và rõ. Còn âm trầm có vẻ như hơi thiếu.

Tuy nhiên, để hiểu được đáp tuyến tần số thì chúng ta sẽ cần tới vô vàn những yếu tố khác. Trong đó bao gồm cả phòng nghe, thùng loa, và những yếu tố mà bạn khó có thể tưởng tượng ra rằng nó ảnh hưởng tiêu cực hay tích cực khi xem xét dựa trên đáp tuyến tần số.

Ví dụ

Ở hình số 1, mặc dù biểu đồ đáp tuyến tần số cho thấy âm thanh rất trội ở phần trung cao, nhưng đó là một chiếc earphone. Và bạn có thể hoàn toàn tự tin rằng bass sẽ được cải thiện khi nhét sâu earphone vào tai. Trong thực tế nhiều người cũng căn cứ trên đáp tuyến tần số để mua earphone, và họ nhận được một chiếc tai nghe có bass nặng nề và rất đục.