Chơi âm thanh xe hơi: Không chỉ là chuyện tiền nong

Trong việc thiết kế xe hơi hiện đại, car audio luôn là bài toán làm đau đầu các kỹ sư do những rào cản kỹ thuật khó thể vượt qua. Chính các rào cản này làm cho cuộc chinh phục những đỉnh cao âm thanh luôn sôi động và hào hứng, dù chẳng ít người hiểu rằng sẽ không bao giờ chạm tới cái đích cuối cùng.

Âm thanh và các rào cản

Âm thanh ta nghe qua hệ thống audio là âm thanh đã được tái tạo với độ trung thực khác nhau. Tùy theo độ trung thực của âm thanh tái tạo cao hay thấp mà người nghe sẽ cảm thấy bản nhạc hay bài hát đang nghe hay hoặc dở. Có vô số chỉ tiêu để đánh giá mức độ tốt xấu của âm thanh tái tạo, song thường người ta quan tâm tới 2 chỉ tiêu quan trọng là âm hình (soundstage) và độ động (dynamic) của âm thanh phát ra.

Chỉ tiêu âm hình giúp người nghe cảm nhận được không gian sân khấu, thậm chí vị trí của các nhạc công, ca sỹ tham gia biểu diễn bản nhạc đó. Chỉ tiêu độ động tạo ra sức sống cho âm thanh tái tạo, khiến bản nhạc phát ra nghe “thật tai” hơn, tựa như ta đang ngồi nghe biểu diễn trực tiếp. Quá trình tái tạo ra thứ âm thanh có độ trung thực cao, còn gọi là hi-end, thực chất là quá trình tối ưu hóa cùng lúc hai chỉ tiêu trên. Đây là công việc cực kỳ khó khăn, đặc biệt đối với lĩnh vực thiết kế lắp đặt thiết bị âm thanh trên xe hơi (car-audio)

Về nguyên tắc, các nhà thiết kế âm thanh (cả âm thanh cho những bộ dàn máy dùng trong gia đình, còn gọi là home theatre lẫn âm thanh xe hơi) đều bắt buộc cần tới 2 yếu tố chính bao gồm thiết bị âm thanh và phòng nghe. Ngoài ra, trình độ cân chỉnh sau khi lắp đặt cũng là yếu tố không thể thiếu được, kể cả khi có trong tay những bộ dàn máy tốt nhất có khả năng tự động cân chỉnh.

Trong lĩnh vực âm thanh xe hơi, rào cản lớn nhất hầu như không thể khắc phục chính là yếu tố phòng nghe. Để có âm thanh chất lượng cao, đòi hỏi phải có phòng nghe chuẩn. Do sóng âm thanh là sóng dọc có đặc tính phản xạ, phòng nghe bắt buộc có diện tích phù hợp với công suất phát, đủ chỗ để bố trí các loa, đồng thời phải giảm tối đa tiếng ồn ngoại lai và được trang bị các tấm tiêu âm, phản xạ âm nhằm tránh nhiễu tiêu cực ảnh hưởng xấu đến chất lượng âm thanh.

Với không gian xe hơi, người ta không thể tăng diện tích một cách tùy ý. Mặt khác, dù xe hơi trang bị các gioăng, đệm chống ồn tốt đến đâu thì trong không gian nhỏ hẹp, tiếng ồn bên ngoài phát sinh từ hệ thống treo, động cơ, tiếng ồn gió, tiếng lốp ma sát với mặt đường…rất dễ phát hiện. Ngoài ra, vỏ xe hơi làm bằng kim loại cũng là yếu tố không hề hợp với nhu cầu thưởng thức âm thanh do sóng âm bị dội ở không gian chật hẹp. Tuy nhiên, theo hãng âm thanh nổi tiếng Bang & Olufsen thì khó khăn lớn nhất đến từ việc không gian nội thất của xe hơi không hề thích hợp để bố trí các loa và do đó sẽ có những tiếng ồn làm sai lệch cảm giác về chất lượng âm thanh của người nghe ngồi trong xe. Các biện pháp cân chỉnh thông thường để giảm ồn, cân bằng stereo…sẽ làm giảm độ trung thực của âm thanh tái tạo.

Giải pháp của những hãng âm thanh nổi tiếng

Các rào cản kỹ thuật không ngăn được sức sáng tạo của con người. Mỗi hãng âm thanh có một giải pháp công nghệ khác nhau cho car-audio. Với Naim Audio, hãng âm thanh “chuyên trị” xe Bentley thì giải pháp là bộ vi xử lý tín hiệu DSP kết hợp với equalizer. Tín hiệu âm thanh sẽ được equalizer tự động điều chỉnh theo chế độ đặt sẵn ở DSP để chuyển ra  15 chiếc loa (đối với xe Bentley Continental). Naim Audio sử dụng loa siêu trầm (sub-woofer) lớn đường kính 200mm, các loa trung 80mm và loa tweeter 25mm cho dải cao. Hệ thống loa này nằm dưới sự chỉ huy của ampli công suất tới 1100W có thiết kế đặc biệt không cần bộ tản nhiệt. Nhờ bộ xử lý DSP, tín hiệu âm thanh phát ra trung thực mà không chịu tác động của tiếng ồn và phản xạ âm.

Bang & Olufsen nổi tiếng với sản phẩm mang tên BeoSound DB9. Bang & Olufsen chuyên thiết kế âm thanh cho các nhãn hiệu AMG, Audi và Aston Martin. Dựa trên bộ xử lý tín hiệu số 10 kênh và 10 ampli có tổng công suất 1100W, âm thanh do BeoSound tạo ra được phát qua 14 loa gồm 1 loa sub-woofer (loa siêu trầm) cực mạnh đường kính 200mm có cổng reflex bố trí ở gầm ghế cạnh ghế lái. Khu vực gần cặp gương hậu bố trí 3 loa tweeter, ở các cánh cửa là nơi đặt 5 loa dải trung và 3 loa woofer. Đặc biệt các loa tweeter sử dụng công nghệ thấu kính âm học ALT cho phép truyền âm cao tần theo phương ngang tới góc 180 độ làm tăng đáng kể cảm giác không gian sân khấu tùy thuộc vị trí ngồi của người nghe trong xe.

Với loại xe siêu sang trọng như Rolls-Royce Phantom có khả năng cách âm tuyệt đỉnh, hãng Lexicon Audio sử dụng hệ thống âm thanh LOGIC 7 gồm một ampli 9 kênh công suất 420W và 15 loa gồm 2 loa siêu trầm, các loa trung trầm 100mm và loa tweeter đường kính 25mm. Bộ não của hệ thống này chính là mạch xử lý logic có khả năng tạo ra các mô hình động học và chế độ âm thanh khác nhau tùy theo điều kiện âm học của xe như độ rung, tiếng ồn… Lexicon Audio cũng là khách hàng của các hãng xe danh giá như BMW, Mercedes-Benz.

Toyota đã tỏ ra tinh đời khi chọn hệ thống âm thanh Mark Levinson cho mẫu xe hạng sang Lexus. Cho dù tay thiết kế lừng danh một thuở Mark Levinson đã không còn ở lại, hãng âm thanh mang tên con người tài hoa này vẫn tiếp tục cho ra mắt những sản phẩm âm thanh độc đáo cả trên thị trường dân dụng lẫn lĩnh vực hẹp về âm thanh trên xe hơi. Với độ méo hài THD dưới 0,1%, hệ thống âm thanh surround Reference 7.1 của Mark Levinson có tới 19 loa, cho công suất tổng cộng 450 Watt. Hệ thống âm thanh này sẽ chẳng bỏ sót bất kỳ nốt nhạc nào vì nó bao quát một dải tần rộng từ 20 Hz đến 20.000 Hz, vượt qua cả ngưỡng nghe của chúng ta.

Bowers & Wilkins rất nổi tiếng trong lĩnh vực Hi-End, và với hệ thống B & W lắp trên Jaguar XF có công suất 440 Watt, bao gồm 13 loa và một loa siêu trầm, âm thanh surround được tạo ra rất ấn tượng. Không nhiều dàn máy hi-end dám nghe nhạc Pink Floyd nếu không tự tin có khả năng tạo ra âm hình và độ động tốt như hệ thống B & W. Còn rất nhiều hãng âm thanh xe hơi nổi tiếng khác như Bose, Harman Kardon, Burmester, DynAudio, Boston Acoustic… sẽ lần lượt được xevathethao.vn giới thiệu với bạn đọc.

Con đường vạn dặm

Bởi độ trung thực của âm thanh tái tạo không bao giờ là 100%, do đó các công nghệ về tái tạo âm thanh chỉ luôn tiến theo con đường tiệm cận với độ trung thực mà thôi. Với âm thanh xe hơi, bài toán thiết kế còn khó khăn hơn thế như đã phân tích ở trên. Các tiến bộ về công nghệ hiện nay cho phép tạo ra những “loa ảo”, một giải pháp tuyệt vời dành cho những phòng nghe khiêm tốn về diện tích. Tuy nhiên giá thành đắt đỏ của công nghệ nói trên khiến nó chưa thể áp dụng một cách đại trà trên xe hơi thương mại (chẳng hạn một hệ thống âm thanh của Goldmund có khả năng tạo ra tới 136 loa ảo được bán với giá 300.000 USD). Khó khăn, ở một góc độ nào đó, tạo ra sự hấp dẫn đối với nhà thiết kế trên con đường chinh phục những đỉnh cao trong tái tạo âm thanh, vì trên thực tế, sẽ không bao giờ họ chạm được tới đỉnh cao nhất của lĩnh vực này.

Trên thực tế nét quyến rũ của thú chơi này chính là sự không hoàn hảo trong lĩnh vực tái tạo âm thanh. Bạn sẽ luôn đạt được những đỉnh cao mới dưới cả tư cách người nghe lẫn vai trò của người nghiên cứu lắp ráp thiết bị. Đó là một cuộc đua không đến được đích cuối. Hay nói cách khác, nếu thứ âm nhạc bạn nghe từ bất kỳ thiết bị nào, bất cứ không gian nào có thể làm bạn hài lòng, thì đó chính là đỉnh cao của bạn. Bởi bạn hạnh phúc khi được nghe nhạc, và bởi bạn đã hoàn thành cuộc đua một cách thanh thản.

Nguyên Anh