Cách thức hoạt động của âm thanh vòm ảo

Hệ thống âm thanh vòm ảo tận dụng các đặc tính cơ bản của loa, sóng âm và thính giác. Loa thực chất là một thiết bị biến đổi xung điện thành âm thanh. Nó thực hiện điều này bằng cách sử dụng một màng ngăn – một hình nón di chuyển nhanh chóng qua lại, đẩy và kéo ra khỏi không khí bên cạnh nó. Khi màng ngăn di chuyển ra ngoài, nó tạo ra một lực nén, hoặc vùng có áp suất cao, trong không khí. Khi nó di chuyển trở lại, nó tạo ra một vùng hiếm hơn, hoặc vùng có áp suất thấp hơn. Bạn có thể tìm hiểu thêm về các chi tiết trong Cách hoạt động của loa.

Nén và các tác động hiếm là kết quả của sự chuyển động của các hạt không khí. Khi các hạt đẩy vào nhau, chúng tạo ra một vùng có áp suất cao hơn. Các hạt này cũng ép vào các phân tử bên cạnh chúng. Khi các hạt di chuyển ra xa nhau, chúng tạo ra một vùng có áp suất thấp hơn đồng thời kéo ra xa các hạt lân cận. Theo cách này, lực nén và các tác động hiếm sẽ truyền trong không khí như một sóng dọc.

Khi làn sóng của vùng áp suất cao và áp suất thấp này đến tai bạn, một số điều xảy ra cho phép bạn cảm nhận nó như âm thanh. Sóng phản xạ khỏi loa tai, hoặc hình nón bên ngoài, của tai bạn. Phần này của tai bạn còn được gọi là lỗ tai. Âm thanh cũng truyền vào ống tai của bạn, nơi nó di chuyển màng nhĩ hoặc màng nhĩ của bạn. Điều này tạo ra một phản ứng dây chuyền liên quan đến nhiều cấu trúc nhỏ bên trong tai của bạn. Cuối cùng, các rung động từ làn sóng áp lực đến dây thần kinh ốc tai của bạn, mang chúng đến não (brain.htm) dưới dạng các xung thần kinh. Bộ não của bạn diễn giải những xung động này thành âm thanh. Cách thức hoạt động của thính giác (thính giác.htm) có nhiều thông tin hơn về cấu trúc bên trong tai của bạn và những gì nó cần để cảm nhận âm thanh.

Quá trình giải thích của bộ não cho phép bạn hiểu được ý nghĩa của âm thanh. Nếu âm thanh là một chuỗi các từ được nói, bạn có thể ghép chúng lại với nhau thành một câu dễ hiểu. Nếu âm thanh là một bài hát, bạn có thể giải thích các từ, trải nghiệm giai điệu và nhịp điệu, và quyết định xem bạn có thích những gì bạn nghe hay không. Bạn cũng có thể nhớ liệu bạn đã nghe cùng một bài hát hay những bài hát tương tự trước đây hay chưa.

Ngoài việc cho phép bạn giải thích âm thanh, não của bạn cũng sử dụng rất nhiều tín hiệu âm thanh để giúp bạn tìm ra nó đến từ đâu. Đây không phải lúc nào bạn cũng nghĩ đến hoặc thậm chí nhận thức được một cách có ý thức. Nhưng có thể xác định được nguồn phát ra âm thanh là một kỹ năng quan trọng. Khả năng này giúp động vật xác định vị trí thức ăn, tránh những kẻ săn mồi và tìm kiếm những con khác cùng loài. Có thể biết âm thanh phát ra từ đâu cũng giúp bạn quyết định xem ai đó đang theo dõi bạn và liệu tiếng gõ cửa bên ngoài là ở cửa nhà bạn hay của hàng xóm.

Những tín hiệu này và các đặc tính vật lý của sóng âm là trung tâm của âm thanh vòm ảo. Một phương pháp để tạo môi trường âm thanh vòm ảo là. là một tập hợp các quy tắc và thuật toán tái tạo âm thanh đa kênh cho các thiết bị chỉ có hai loa thông thường. Đó là một tính năng được tìm thấy trong một số TV, hệ thống âm thanh nổi và máy tính thay vì một thành phần vật lý riêng biệt của hệ thống rạp hát tại nhà. Một công nghệ tương tự là Dolby Headphone, sử dụng các thuật toán xử lý âm thanh để cho phép một bộ tai nghe bình thường bắt chước một bộ loa âm thanh vòm. Bạn có thể tìm hiểu thêm về các công nghệ Dolby khác trong Cách hoạt động của âm thanh trong phim.

Hầu hết mọi người đã từng có kinh nghiệm ngồi trong một căn phòng rất yên tĩnh, chẳng hạn như lớp học trong khi làm bài kiểm tra, và sự im lặng bị phá vỡ bởi một tiếng động bất ngờ, chẳng hạn như tiền lẻ rơi ra từ túi ai đó. Thông thường, mọi người ngay lập tức quay đầu về phía nguồn phát ra âm thanh. Quay về phía âm thanh dường như gần như theo bản năng – ngay lập tức, não của bạn xác định vị trí của âm thanh. Điều này thường đúng ngay cả khi bạn chỉ có thể nghe thấy ở một bên tai.

Khả năng xác định chính xác vị trí của âm thanh của một người đến từ việc não bộ phân tích các thuộc tính của âm thanh. Một thuộc tính liên quan đến sự khác biệt giữa âm thanh mà tai phải của bạn nghe được và âm thanh mà tai trái của bạn nghe được. Một cái khác liên quan đến sự tương tác giữa sóng âm thanh với đầu và cơ thể của bạn. Cùng với nhau, đây là những tín hiệu âm thanh mà não sử dụng để tìm ra âm thanh phát ra từ đâu.

Hãy tưởng tượng rằng các đồng xu trong ví dụ về lớp học yên tĩnh của chúng tôi rơi xuống sàn ở đâu đó bên phải của bạn. Bởi vì âm thanh truyền đi dưới dạng sóng vật lý trong không khí – một quá trình cần thời gian – nó đến tai phải của bạn một phần giây trước khi đến tai trái của bạn. Ngoài ra, âm thanh sẽ yên tĩnh hơn một chút vào thời điểm nó đến tai trái của bạn. Sự giảm âm lượng này là do sự tiêu tán tự nhiên của sóng âm thanh và do đầu của bạn hấp thụ và phản xạ một chút âm thanh. Sự khác biệt về âm lượng giữa tai trái và tai phải của bạn là chênh lệch mức độ trong não (ILD). Độ trễ là chênh lệch thời gian giữa các mạng (ITD).

Sự khác biệt về thời gian và mức độ giúp não bộ của bạn có ý tưởng rõ ràng về việc âm thanh phát ra từ bên trái hay bên phải của bạn. Tuy nhiên, những khác biệt này mang lại ít thông tin hơn về việc liệu âm thanh phát ra từ phía trên bạn hay bên dưới bạn. Điều này là do việc thay đổi độ cao của âm thanh ảnh hưởng đến đường đi đến tai bạn, nhưng nó không ảnh hưởng đến sự khác biệt giữa những gì bạn nghe thấy ở tai trái và tai phải. Ngoài ra, thật khó để biết liệu âm thanh phát ra từ phía trước hay phía sau bạn nếu bạn chỉ dựa vào sự khác biệt về thời gian và mức độ. Điều này là do, trong một số trường hợp, những âm thanh này có thể tạo ra các ILD và ITD giống hệt nhau. Mặc dù âm thanh đến từ một vị trí khác nhau, sự khác biệt trong những gì tai bạn nghe được vẫn giống nhau.

ILDs và ITDs yêu cầu mọi người có thể nghe thấy ở cả hai tai, nhưng những người không thể nghe thấy ở một tai vẫn thường có thể xác định được nguồn âm thanh. Điều này là do não có thể sử dụng sự phản xạ của âm thanh từ các bề mặt trong một tai để cố gắng xác định nguồn âm thanh.

Bộ não của bạn có thể sử dụng sự phản xạ của sóng âm thanh từ loa tai, hoặc loa tai, của tai bạn để xác định vị trí của âm thanh.

Khi sóng âm truyền đến cơ thể của một người, nó sẽ phản xạ khỏi đầu và vai của người đó. Nó cũng phản chiếu ra khỏi bề mặt cong của tai ngoài của người đó. Mỗi phản xạ này tạo ra những thay đổi tinh tế đối với sóng âm thanh. Các sóng phản xạ giao thoa với nhau, làm cho các phần của sóng lớn hơn hoặc nhỏ hơn, thay đổi âm lượng hoặc chất lượng của âm thanh. Những thay đổi này được gọi là chức năng chuyển giao liên quan đến người đứng đầu (HRTFs). Không giống như ILD và ITD, độ cao của âm thanh, hoặc góc mà nó chạm vào tai bạn từ phía trên hoặc phía dưới, ảnh hưởng đến phản xạ của nó đối với các bề mặt của cơ thể. Sự phản xạ cũng khác nhau tùy thuộc vào việc âm thanh đến từ phía trước hay phía sau cơ thể của bạn.

HRTF có ảnh hưởng tinh tế nhưng phức tạp đến hình dạng của sóng. Bộ não giải thích những khác biệt này về hình dạng của sóng, sử dụng chúng để tìm ra nguồn gốc của âm thanh. Chúng ta sẽ xem xét cách các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu hiện tượng này và sử dụng nó để tạo ra hệ thống âm thanh vòm ảo trong phần tiếp theo.

Nghiên cứu phản xạ âm thanh

Hình nộm KEMAR là một công cụ được sử dụng để phân tích cách sóng âm thanh tương tác với cơ thể con người.

Màng tai của một người có rất nhiều bề mặt có thể phản xạ sóng âm thanh. Hầu hết các bề mặt này đều cong. Một số có thể hướng âm thanh về các bề mặt khác trong tai, khiến sóng dội lại nhiều lần trước khi đến màng nhĩ. Tương tác với khuôn mặt, đầu, tóc và thân của một người cũng phức tạp. Việc cố gắng cô lập và đo từng phản xạ này bằng tay gần như là không thể. Vì lý do này, các nhà khoa học đã nghiên cứu các chức năng chuyển giao liên quan đến đầu (HRTFs) bằng cách sử dụng các nguồn âm thanh, rất nhiều micrô và các chương trình máy tính.

Trong một số trường hợp, các nhà nghiên cứu đã gắn các micro nhỏ vào bề mặt của cơ thể người tham gia. Ở những người khác, họ đã sử dụng những hình nộm giống như thật được thiết kế để thể hiện chính xác tỷ lệ da, sụn và cơ thể của một người. Một trong những hình nộm như vậy là Knowles Electronic Manikin cho Nghiên cứu Âm thanh, hay KEMAR, đã được sử dụng trong nghiên cứu HRTF trong các phòng thí nghiệm như Phòng thí nghiệm Truyền thông MIT.

Các micrô này có một công việc – thu âm thanh. Sau đó, máy tính có thể phân tích sự khác biệt tinh tế của âm thanh với các điểm xuất phát khác nhau hoặc theo cách một âm thanh tương tác với các bộ phận khác nhau của cơ thể. Cuối cùng, thông tin này dẫn đến một thuật toán hoặc một tập hợp các thuật toán. Thuật toán về cơ bản là một nhóm các quy tắc mô tả cách HRTF và các yếu tố khác thay đổi hình dạng của sóng âm thanh. Việc áp dụng thuật toán cho một sóng âm thanh khác cũng làm thay đổi hình dạng của nó, tạo cho nó những đặc tính giống như sóng đầu tiên sau khi nó tương tác với cơ thể của người đó.

Các thuật toán như thế này là trung tâm của hệ thống âm thanh vòm ảo. Đây là những gì sẽ xảy ra:

Nói cách khác, quá trình áp dụng các tín hiệu âm thanh cho sóng âm thanh, đánh lừa bộ não của bạn giải thích âm thanh như thể nó đến từ năm nguồn thay vì hai nguồn.

Hệ thống âm thanh vòm Sony 2.1 với loa siêu trầm và bộ thu / khuếch đại

Ngoài tương tác của sóng âm thanh với cơ thể con người, loa âm thanh vòm ảo sử dụng một số công cụ và kỹ thuật để tạo ra ảo giác về âm thanh 5.1 kênh. Một số hệ thống, đặc biệt là hệ thống xử lý âm thanh kỹ thuật số, phản xạ vật lý các sóng âm thanh từ các bức tường trong phòng. Trong trường hợp này, một số âm thanh dường như phát ra từ phía sau bạn vì nó đang dội lại từ bức tường phía sau đầu bạn. Các hệ thống như thế này thường yêu cầu bạn cung cấp kích thước của phòng hoặc hiệu chỉnh loa bằng micrô. Nếu không, các phản xạ có thể xảy ra ở các góc độ sai hoặc ở các vị trí sai.

Nhiều hệ thống hai loa cũng tích hợp tính năng khử nhiễu xuyên âm. Về cơ bản, đây là cách sử dụng sáng tạo của giao thoa phá hủy để loại bỏ sự giao thoa không mong muốn giữa âm thanh bạn sẽ nghe bằng tai trái và âm thanh bạn nên nghe bằng tai phải. Điều này giúp tai bạn ít nghe thấy tín hiệu của nhau hơn, làm hỏng ảo giác về âm thanh năm loa.

Các thuật toán và giao thức hủy nhiễu xuyên âm yêu cầu sự trợ giúp của bộ xử lý máy tính, thường được tìm thấy trong bộ thu / bộ khuếch đại. Thiết bị này bao gồm một chip xử lý âm thanh có thể áp dụng các thuật toán vào sóng âm thanh trong thời gian thực. Giống như các bộ khuếch đại khác, nó nhận thông tin âm thanh từ một nguồn, như hộp vệ tinh hoặc đầu đĩa DVD. Nó áp dụng các thuật toán và thực hiện bất kỳ điều chỉnh nào khác đối với âm lượng hoặc chất lượng âm thanh trước khi gửi tín hiệu đến loa. Trong một số hệ thống, bộ thu / khuếch đại này được tích hợp sẵn với các đơn vị loa.

Hạn chế lớn nhất của hệ thống âm thanh vòm ảo là hiệu ứng nhập vai của chúng là ảo ảnh chứ không phải là sản phẩm của nhiều loa. Để duy trì ảo giác này, bạn phải ngồi đúng chỗ và nhìn thẳng vào màn hình tivi. Di chuyển quá xa sang trái hoặc phải của điểm ngọt có thể làm gián đoạn cảm giác âm thanh vòm thực, khiến bạn nằm ngoài trường âm thanh được định hướng. Đôi khi, âm thanh di chuyển từ bên này sang phòng bên kia hoặc từ phía trước bạn đến phía sau bạn dường như bị ngắt quãng hoặc nghe không tự nhiên. Vì bản thân sóng âm thanh chỉ đến từ hai loa, trường âm thanh thường có công suất và tác động ít hơn so với sóng âm từ một bộ loa đầy đủ.

Ngoài ra, có một số điểm cần lưu ý nếu bạn đang mua một hệ thống âm thanh vòm ảo:

Shop: Điện Tử Tuấn Hằng- Chuyên cung cấp bán buôn bán lẻ Phụ kiện sửa chữa loa, thiết bị âm thanh.
Website : https://thietbiloa.com/
Địa chỉ : Số nhà 29 yên bái 2-phường Phố Huế-Quận Hai Bà Trưng-Hà Nội(chợ trời)
Điện thoại : 02439784346

Nguồn: Internet
Biên dịch: DIEN TU TUAN HANG – THIETBILOA.COM