Microphone đo độ ồn

Microphone đo độ ồn là gì ?

Khi nói đến Microphone, có lẽ ai cũng sẽ nghĩ đến những dòng micro thông dụng trên thị trường như microphone karaoke, hay là miicrophone của phòng thu hay của các streamer…

Tuy nhiên hôm nay chúng ta không tìm hiểu về những loại microphone thông dụng trên thị trường này. Microphone đo độ ồn là một dòng microphone đặc biệt được thiết kế để có thể thu được tín hiệu từ trường âm thanh tự do, trường khuếch tán và áp xuất.

Microphone đo độ ồn được sử dụng để đo sóng áp suất âm thanh ở nhiều tần số khác nhau, bao gồm toàn bộ phạm vi thính giác của con người và thậm chí xa hơn. Hầu hết các microphone đo độ ồn được thiết kế để đo âm thanh truyền qua không khí, nhưng có những loại khác dùng để đo âm thanh dưới nước (điện thoại dưới nước) hoặc trong lòng đất (dụng cụ địa chấn).

Vậy sự khác biệt giữa nhưng loại micro ( trường tự do, trường khuếch tán và áp suất) này là gì? Đối với loại  ½ inch thông thường, câu trả lời ngắn gọn là không có gì. Tuy nhiên, nếu dải tần dưới 16 kHz và độ chính xác ±2dB có thể chấp nhận được thì không có sự khác biệt thực sự giữa các loại.

Trước khi tìm hiểu về sự khác nhau giữa những loại micro này là gì thì trước hết hãy cùng tìm hiểu các loại trường âm thanh khác nhau có liên quan.

Về lý thuyết, trường tự do là trường âm thanh trong đó sóng âm thanh có thể tự do mở rộng ra bên ngoài mãi mãi từ nguồn. Nghĩa là, chúng ta giả định rằng không có sự phản xạ hoặc tiếng vang nào. Trong thực tế, chúng ta coi buồng không phản xạ là một trường tự do hoặc một phép đo ngoài trời, miễn là chúng ta đo ở một khoảng cách vừa đủ so với mặt đất.

Trường khuếch tán hoặc trường tới ngẫu nhiên, là trường âm thanh trong đó sóng âm đến bằng nhau từ mọi hướng. Một cách khác để nghĩ về trường khuếch tán là bạn có âm thanh phát ra từ các hướng khác nhau liên tiếp mà không có thời gian giữa lúc chúng đến. Ví dụ, trong một trường khuếch tán, các sóng âm đến tai một người hoàn toàn khác nhau đến mức não không thể xác định được âm thanh đến từ đâu.

Trường áp suất là trường âm thanh trong đó áp suất âm thanh có cùng độ lớn và pha tại bất kỳ vị trí nào trong trường âm thanh.

Điều quan trọng là phải hiểu rằng tất cả các loại micrô này về cơ bản đều giống nhau. Chúng là những bộ chuyển đổi được thiết kế để cảm nhận mức áp suất trong không khí. Sự khác biệt giữa chúng nằm ở thiết kế của đầu micro. Mỗi loại micrô thông thường sẽ được cung cấp một bảng dữ liệu hiệu chuẩn hiển thị đáp ứng tần số theo áp suất âm thanh. So sánh đáp ứng tần số với áp suất âm thanh của 3 loại micro sẽ thấy rõ sự khác biệt.

Sự khác biệt giữa ba loại micrô thường xảy ra ở tần số cao hơn như đã nói ở phía trước, nếu dải tần số dưới16 kHz, phản hồi từ mỗi loại sẽ tương tự nhau. Điều này một phần liên quan đến kích thước vật lý của micrô so với bước sóng của âm thanh được đo.

Free-field microphones (Trường Tự Do)

Free-field microphones có thể dịch đơn giản ra tiếng Việt là Microphone trường tự do. Về cơ bản microphone Free-field được thiết kế để đo áp suất âm thanh như trước khi microphones được đưa vào trường âm thanh. Và đây cũng là loại microphone được sử dụng phổ biến nhất trong ba loại micro đo độ ồn.

Trường tự do là trường âm thanh trong đó sóng âm có thể truyền tự do mà không có bất kỳ vật cản nào. Điều này có nghĩa là một không gian không có vật thể phản chiếu – micrô là thứ duy nhất làm nhiễu loạn trường âm thanh. Có thể hiểu được, trường tự do lý tưởng rất khó, nếu không muốn nói là không thể thực hiện được. Các trường âm thanh gần giống với trường tự do có thể đạt được trong buồng không phản xạ hoặc được mô phỏng bằng thuật toán phản hồi chọn lọc thời gian (TSR).

Ví dụ, micrô trường tự do thường được sử dụng để đo loa hoặc âm thanh ngoài trời.

Ở tần số cao hơn, sự hiện diện của chính micrô trong trường âm thanh sẽ làm nhiễu loạn áp suất âm thanh cục bộ. Đáp ứng tần số của microphone Free-field do đã được điều chỉnh cẩn thận để bù đắp những nhiễu loạn đối với trường âm thanh cục bộ.

Micrô trường tự do được thiết kế để bù đắp cho tác động của chính micrô tại hiện trường. Vì vậy, bạn đo âm thanh như thể không có micrô ở đó. Tất nhiên, chúng được thiết kế theo cách này vì sự hiện diện của micrô sẽ ảnh hưởng đến việc truyền sóng âm thanh. Micrô trường tự do phải hướng về phía nguồn âm thanh ở góc tới 0°. Đường kính phổ biến của micrô điện dung là 1/4” (6 mm), 1/2” (12 mm), 1” (25 mm).

Diffuse field (Trường Khuếch Tán)

Trường khuếch tán có nhiều bề mặt phản xạ cứng đến mức sóng âm đến đồng thời từ mọi hướng với xác suất và mức độ như nhau. Trường âm thanh gần giống với trường khuếch tán là điều bình thường trong các môi trường như tòa nhà có tường cứng, nơi tồn tại nhiều nguồn âm thanh hoặc tiếng ồn đồng thời, chẳng hạn như các phép đo trong cabin, nhà thờ và trong các hộp thử nghiệm không giống với điều kiện không phản xạ.

Micrô trường khuếch tán, còn gọi là micrô tần số ngẫu nhiên, được thiết kế để có phản hồi phẳng khi tín hiệu đến từ mọi hướng và thường được dùng để đo tiếng ồn bên trong xe hoặc âm thanh của tòa nhà.

Micrô trường khuếch tán được thiết kế để đáp ứng một cách đồng nhất với mọi tín hiệu đến trên bề mặt đo của nó từ mọi góc độ. Nói chung, những thiết bị này có xu hướng nghiêng một góc khoảng 75° so với hướng truyền sóng âm trong trường tự do.