Tesseract

Đối với các nhà sản xuất loa high-end, luôn có một số những tiêu chuẩn không thể không xem xét tới đối với mỗi thiết kế của họ. Trong bài viết này chúng tôi muốn định hình và giải quyết các vấn đề xoay quanh những tiêu chuẩn đó. Thêm vào đó, chúng tôi đạt được mục đích đó thông qua những lý thuyết cơ bản đã được khoa học minh chứng một cách khách quan.

Quan điểm của hãng Avalon chúng tôi khi giải quyết mỗi vấn đề là: sóng, dù dưới dạng ánh sáng, từ trường hay trọng lực, đều tuân theo những định luật nhất định. Ví dụ, các phương trình của Maxwell không chỉ là nền tảng của vật lý điện động, mà còn đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu thủy động học, và thậm chí cả trọng lực và thuyết tương đối hẹp. Nói cách khác, chúng ta hoàn toàn có thể tìm ra lời giải đáp cho những giới hạn công nghệ hiện tại thông qua việc nghiên cứu những lý thuyết vật lý cơ bản.

Đem lại dải tần rộng nhất có thể mà vẫn không bị méo

Loa này tạo ra dải tần phẳng trải rộng từ 16Hz tới 50kHz ( với độ suy giảm -3db ở khoảng 12Hz tới 72kHz).

Không bị lệch pha

Thiết kế mới của chúng tôi sử dụng những bộ lọc có cấu hình được thiết kế độc quyền dựa trên lý thuyết phase network all-pass truyền thống. Hệ thống mới này đạt độ đồng pha cao hơn tại phần giao cắt tần số giữa các loa con, đem lại độ suy giảm âm ở mức tối thiểu, với mức suy giảm ở hai đầu dải tần rất ít. Thiết kế độc quyền của chúng tôi tối ưu hóa sự đồng pha bằng cách xem xét và phân tích phần diện tích bức xạ âm thanh khác biệt của mỗi loại loa con, khoảng cách giữa các driver, và tần số cắt của các driver. Do đó, mỗi bộ lọc cho những loa con khác nhau cũng sẽ phải khác nhau.

Lệch pha là một vấn đề rất nghiêm trọng, làm ảnh hưởng tới khả năng thể hiện âm thanh theo thời gian thực. Các kỹ sư thu âm đều hiểu rằng dải tần và tốc độ đáp ứng của từng loa con đều bị ảnh hưởng tùy vào việc thiết kế những bộ phân tần. Thời gian là một yếu tố phải tuyệt đối chính xác, nhưng loa lại là thiết bị có thể làm hỏng sự ổn định của pha nhiều hơn bất kỳ thiết bị nào khác trong hệ thống âm thanh. Nhiều bộ loa chỉ giải quyết vấn đề này một cách sơ sài, trong khi một số khác thì để mặc không xử lý lỗi lệch pha. 

Không bị méo tiếng do trễ pha tần số thấp

Lỗi lệch pha hoàn toàn không thể chấp nhận ở quãng tám (octave) thấp nhất - giữa 32Hz và 16Hz.

Để không bị lệch pha ở tần số thấp với dải tần dưới 16Hz, việc sử dụng thùng loa có lỗ hay thùng loa kín đều là không thích hợp. Giải pháp lý tưởng nhất là việc sử dụng kiểu thùng loa có đường dẫn âm (transmission line), mặc dù bản thân thiết kế này cũng có những giới hạn riêng của nó. Sự kết hợp giàu nhạc tính nhất giữa kiểu thùng loa có đường dẫn âm (transmission line) với việc nâng cao tối ưu dải tần midbass được chúng tôi khám phá ra thông qua quá trình hiệu chỉnh thực nghiệm tinh tế. Trong thang âm của phương Tây, chu kỳ frequency ratio ổn định của một nửa cung nhạc được biểu hiện bằng một số vô tỷ là căn bậc 12 của 2. Con số này đóng vai trò quan trọng trong việc phân tách các standing node bên trong đường dẫn của thùng loa.

Để đạt được hệ số “Q level” thấp trên midbass và dải trung đòi hỏi một hệ thống với BI cao. Chúng tôi làm điều đó bằng cách thiết kế một loa con với những thông số kỹ thuật đặc biệt, áp dụng cơ cấu đẳng áp. System Q có electric manipulation 0.5 ở octave thấp nhất để đem lại dải tần phẳng và đồng pha. Bộ lọc thấp qua điện tử (electronic low pass) loại bỏ hiện tượng gợn sóng ripple ở vùng tần thấp trước khi nó làm ảnh hưởng tới midbass. Bằng cách kết hợp giữa các yếu tố thụ động với phần subwoofer điện tử giúp mang lại trở kháng hoàn toàn cố định ở mức 5Ω. Một bộ khuếch đại công suất 2.5kW được kết nối trực tiếp với các loa tần số cao hơn còn lại của mỗi kênh bên trong loa.

Giảm méo điều chế (intermodulation) đến tối thiểu

Hiện tượng méo điều chế xảy ra khi giữa các driver đặt liền kề nhau, sự rung động của chúng tác động lẫn nhau làm phát sinh méo tiếng trong sóng âm của từng loa con phát ra. Giải pháp trong trường hợp này là loại bỏ rung động tối đa từ mỗi lao con. Tuy nhiên cấu trúc thùng loa cũng là một yêu cầu quan trọng, nhưng không vật liệu nào trên đời, kể cả các vật liệu tổng hợp, có thể hoàn toàn tránh khỏi rung động. Do đó, rung động phát sinh từ cộng hưởng phải được loại bỏ, trong khi rung động vùng tần số thấp thì được tích hợp ngược pha một cách phù hợp vào tín hiệu để tự triệt tiêu.

Âm hình rõ nét nhưng không quá đề cao đáp tuyến tần số

Bộ lọc analog anti-aliasing loại bỏ các sóng âm vượt quá băng thông để chúng không chồng chéo lên tín hiệu chính. Nhiễu ở bên ngoài dải tần định trước phải giới hạn đến tối thiểu để loại bỏ hiệu ứng mờ Moiré gây ảnh hưởng tới đường nét của hình âm. Để làm được điều này, chúng tôi đã ứng dụng công nghệ bộ lọc analog độc quyền.

Đạt ambience tối đa

Theo cấu trúc cơ bản của âm sắc thì hall ambience thường là -20db nhưng có thể xuống sâu tới -60db. Nhiễu pha hay intermodulation ở tần số cao sẽ làm mất đi yếu tố này. Do đó, break-up mode không thể có ở bất cứ driver nào, đặc biệt là với loa tweeter - điều hoàn toàn đối lập với quan điểm phổ thông là sử dụng màng loa mềm.

Noise floor thấp

Hầu hết các bộ lọc đều làm mất thông tin từ tín hiệu âm thanh, nên có một quan điểm thường thấy là hệ thống càng đơn giản thì càng tốt hơn. Nhưng những linh kiện để lắp bộ lọc mà không tốt thì dù là mạch đơn giản hay phức tạp thì đều không đem lại kết quả tốt. Do đó, chúng tôi tự chế tạo những linh kiện ít suy hao riêng với độ chính xác cao, với thời gian đáp ứng tức thời cực nhanh (thời gian storage chỉ khoảng vài micro giây), điện trở siêu ổn định (không thay đổi theo nhiệt độ), và độ trễ rất thấp (giảm độ tự cảm và trở kháng DC thấp trên dải tần rộng). Với các linh kiện đó, chúng tôi có thể thiết kế mạch điện với độ phức tạp cao, đem lại khả năng kiểm soát rất cụ thể đầu ra của mỗi driver. Điều này không thể đạt được với các mạch phân tần có thiết kế đơn giản.

Tối ưu hóa độ động bằng cách loại bỏ hiện tượng bão hòa dòng điện

Nhờ ứng dụng công nghệ chế tạo cuộn cảm tiên tiến, thiết kế mới của chúng tôi chấp nhận mức dòng điện current spike gấp 10 lần so với bình thường trước khi bão hòa bắt đầu xảy ra. Bởi vì bão hòa dòng điện trong các cuộn cảm là nguyên nhân gây ra giảm độ động.

Tối ưu hóa tốc độ đáp ứng thông qua constant Q và độ trễ cực thấp

Đường dẫn của tín hiệu điện được kết hợp với các công nghệ đặc biệt nói trên, với việc lựa chọn hệ số Vas của loa, sản phẩm BI và các khoảng không gian tiêu âm cho driver, mang lại một thiết kế có hệ số phẩm chất không đổi ở mọi tần số và công suất – “constant Q”. Để làm được điều này, chúng tôi thiết kế driver midbass bằng sứ mang kiến trúc dạng tổ ong, với BI magnetic cực cao để 0.5 Q có thể được đưa tới vùng ấm hơn của bộ transducer. Mặt khác, thiết kế radial magnetic được dùng ở loa midrange và tweeter, để cùng với thùng loa transmission line mang lại tốc độ đáp ứng ở mức tối ưu.

  • Point source focus (nguồn âm điểm), mang lại hình âm hợp lý nhất
  • Polar response (phân cực góc tỏa âm) mượt và đồng đều
  • Diện tích bức xạ âm cross sectional phải ổn định

Ba tiêu chí trên có quan hệ mật thiết với nhau. Trong một hệ thống nhiều loa con, để có thể tái hiện âm thanh một cách trung thực thì chỉ có thể bố trí loa con theo kiểu cùng một dọc (line source) hoặc point source (cùng điểm phát âm – dạng loa đồng trục). Nếu không thì lỗi pha sẽ xuất hiện. Vấn đề này không thể dễ dàng giải quyết bằng việc xử lý phòng nghe. Cách giải quyết thường gặp ở những bộ loa giá thấp là sử dụng các bộ lọc bậc một (first order) không có mạch cân bằng - equalization trong một hệ thống nhiều loa con phức tạp. Kết quả là hình âm của dải trung sẽ quá hướng ngoại và bị phóng đại, trong khi những hình âm khác nhạt nhòa hơn vang lên ở phía đằng xa người nghe. Đây là hiện tượng méo tiếng ít được quan tâm tới nhất, nhưng lại rất dễ nghe thấy được. Nhiều người nói là âm trung “lồi ra ngoài”.

Polar response mà mượt thì sẽ mang lại sự đồng đều cho hình âm trên toàn bộ không gian âm thanh, trong khi việc xử lý diện tích bức xạ âm thanh một cách cẩn thận sẽ giải quyết được vấn đề hình âm mất cân đối nói trên. Nếu bề mặt của hệ thống driver không được chế tạo một cách cân bằng sẽ khiến cho các nhạc cụ hay giọng hát đáng ra phải nhỏ thì lại trở thành lớn, và ngược lại, bản nhạc sẽ mất cân đối.

Chuyển động piston thuần túy trên toàn dải tần cho phép

Màng loa mềm sẽ làm méo pha hay tô màu chất âm. Trước giờ, khi chế tạo các thiết bị phát nhạc và khuếch đại, nhà sản xuất thường định hình những chất âm nhất định. Nhưng những bộ loa high-end cao cấp nhất phải tái hiện âm thanh từ nhạc cụ theo đúng như cách mà người nghệ sỹ đã thể hiện nó, chứ không phải “to màu lại” theo cách của riêng thiết bị âm thanh. Nhiều ampli guitar như của Marshall, Fender hay Hiwatt tô màu đáng kể cho âm thanh phát ra từ nhạc cụ do sử dụng các cone mode đặc trưng. Điều này không thể áp dụng được vào thế giới âm thanh high-end.

Thiết kế mới của chúng tôi hoàn toàn không để xuất hiện lỗi pha hay break-up trong giới hạn -60db của tín hiệu âm.

  • Trở kháng hoàn toàn phẳng cho mọi driver, loại bỏ hiện tượng méo phát sinh giữa ampli và loa
  • Hệ thống tiêu âm để loại bỏ back EMF ở mọi mức tần số
  • Loa phải là một tải hoàn toàn không có phản ứng ngược (non-reactive) đối với ampli

Ba tiêu chí nói trên có thể giải quyết bằng việc kết hợp giữa tiêu âm cho driver và các linh kiện thành phần có thể loại bỏ cả tự cảm của cuộn động lẫn back EMF. Không chỉ loa woofer, mọi driver đều phải được xử lý tương đương như nhau. Điều này quan trọng đối với sự giao tiếp giữa loa và ampli: bằng việc giữ cho mức tải luôn được ổn định, như một điện trở thuần R, những ưu điểm và nhược điểm của ampli đều sẽ trở nên nghe thấy được rất rõ ràng. Trên thực tế có những đôi loa rất đắt tiền mang lại âm thanh không hề thay đổi bất kể được ghép với thiết bị ampli hay đầu đọc nào - chúng tôi cho rằng điều đó là không hợp lý.

Tổng năng lượng bức xạ âm phải được đo trên toàn bề mặt màng loa chứ không phải chỉ ở một vị trí nhất định

Kiểu bức xạ âm thanh của loa có ảnh hưởng tới sự méo của sóng âm phát ra từ loa cũng như việc tương tác với chính căn phòng nghe. Khi chế tạo loa, việc đo đạc phát xạ phải được thực hiện tại nhiều điểm khác nhau tính từ bộ loa, và áp dụng vào toàn bộ bề mặt bức xạ âm. Chỉ đo từ một điểm (kể cả khi đó là vị trí ngồi nghe) thì sẽ không thể nắm bắt được hết ảnh hưởng tương tác mà người nghe nghe thấy được.

Những bộ loa lớn với nhiều driver cũng mang lại một vấn đề khó giải quyết nữa, đó là phải làm sao cho thùng loa như "biến mất" khi nghe nhạc. Khi năng lượng của sóng âm phát ra từ loa dội trở lại thùng loa, đôi tai con người sẽ nghe thấy được sự cản trở đó. Tương tự, khi bạn đặt một chiếc tủ lạnh vào trong phòng nghe, cho dù nó không phát ra âm thanh nhưng người nghe cũng sẽ cảm nhận thấy sự mất cân bằng của âm thanh. Chỉ khi thùng loa được thiết kế một cách khéo léo bằng cách xem xét và giải quyết từ cơ bản bản chất của bức xạ âm thanh như đã nói ở trên, thì một thùng loa mới có thể biến mất và không làm ảnh hưởng tới môi trường phòng nghe.

Trên 20 năm nghiên cứu hiện tượng truyền dẫn âm thanh trên cả khía cạnh vật lý học lẫn điện tử học đã đặt nền tảng để chúng tôi cho ra đời các dòng loa đỉnh cao của mình. Từ trước tới giờ, chưa bao giờ tất cả các vấn đề đề cập ở trên lại được giải quyết bởi một bộ loa năng lượng cao duy nhất như chúng tôi làm được với thiết kế mới này. Đó là kết tinh của quá trình nghiên cứu, sáng tạo và hoàn thiện trên cả hai phương diện âm học và mỹ học. Chúng tôi gọi đó là Tesseract - thuật ngữ trong tiếng Anh dùng để chỉ một khối siêu lập phương bốn chiều. Hay, nói một cách trừu tượng hơn, là một vật thể đa chiều được phản chiếu trên thế giới ba chiều của chúng ta.

Mọi thông tin trong bài viết này thuộc về quyền sở hữu trí tuệ của Neil Patel và Avalon Acoustics, Inc. Nghiêm cấm tái bản một phần hoặc toàn bộ nội dung mà không được sự cho phép bằng giấy tờ của Neil Patel và Avalon Acoustics, Inc.

 

Tin tức nổi bật