Các mảng loa siêu trầm sử dụng các nguyên lý âm học để điều khiển sự phân tán năng lượng tần số thấp. Thiết kế đúng cách có thể chuyển đổi các nguồn phát hướng mọi chiều thành hệ thống định hướng thông qua hiệu ứng giao thoa sóng được xác định theo bước sóng dài (3,43–11,32m).
Cấu hình Cardioid đạt được bức xạ bất đối xứng thông qua việc điều khiển pha. Loa siêu trầm phía sau hoạt động ở cực tính đảo ngược, tạo ra hiện tượng giao thoa triệt tiêu phía sau mảng loa, đồng thời tổng hợp năng lượng phía trước kết hợp với triệt tiêu phía sau. Bộ xử lý tín hiệu số cho phép căn chỉnh pha chính xác để điều chỉnh đáp tuyến tần số thích ứng.
Khoảng cách giữa các phần tử ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhất quán của mặt sóng. Để tái tạo âm thanh ở 100Hz (bước sóng λ=3,43m), các phần tử phải được đặt cách nhau không quá 1,7m để tránh hiện tượng giao thoa triệt tiêu và hiện tượng méo tiếng có hướng. Khoảng cách gọn gàng đảm bảo sự cộng hưởng nhất quán trên toàn bộ mặt phẳng khán giả.
Chiều dài vật lý xác định độ rộng chùm âm thanh theo phương ngang. Gấp đôi chiều dài mảng loa sẽ làm giảm độ rộng chùm âm đi 50%, làm tăng tính định hướng. Một mảng loa dài 8m cho tần số 40Hz (bước sóng λ=8,6m) đạt góc phủ ±15° — lý tưởng cho sân vận động yêu cầu tập trung năng lượng.
Các mối quan hệ chính:
| Thông số kỹ thuật | Tác động lên bức xạ | Hệ quả thực tế |
|---|---|---|
| Khoảng cách > λ/2 | Các búp sóng triệt tiêu | Mức độ che phủ không đồng đều |
| Chiều dài mảng – | Góc mở tia – | Hướng tính được cải thiện |
| Đảo pha phía sau | Hình thành dạng cực tim | Giảm tiếng ồn sân khấu |
Việc xếp chồng các thùng loa siêu trầm theo chiều dọc tận dụng hiện tượng ghép nối hỗ tương để khuếch đại đầu ra tần số thấp, mang lại mức tăng tới 6 dB trên mỗi lần nhân đôi số lượng thùng loa khi các củ loa hoạt động cùng pha. Việc xếp chồng quá cao có thể gây hiện tượng bó tia theo chiều dọc và đòi hỏi phải kiểm tra lại kết cấu.
Cấu hình đấu lưng yêu cầu đồng bộ pha trong vòng 0,1 mili giây để duy trì độ nhất quán sóng. Các độ trễ thời gian chính xác khớp với khoảng cách giữa các thùng loa là yếu tố thiết yếu để triệt âm phía sau hiệu quả.
Góc mở giữa các cặp loa siêu trầm quyết định mức độ phủ ngang. Góc hẹp (45°-60°) tăng cường định hướng về phía trước, trong khi góc rộng (90°-120°) phân bố phạm vi phủ sóng trên toàn bộ khu vực khán giả, giảm tiếng rò rỉ ngoài trục từ 5-8 dB.
Kiểm soát tần số thấp hiệu quả đòi hỏi các chiến lược độ trễ chính xác nhằm định hình đáp tuyến cực và tăng cường tổng hợp năng lượng theo hướng phía trước.
Các nền tảng DSP hiện đại sử dụng các thuật toán tính toán độ trễ giữa các phần tử trong khoảng 0,5-4ms. Việc tối ưu hóa căn chỉnh thời gian làm tăng hiệu suất tổng hợp âm thanh lên đến 3dB trong dải tần 40-100Hz đồng thời duy trì tính nhất quán pha.
Các cấu hình mảng đầu-cuối sử dụng độ trễ nối tiếp để tạo ra sự dịch chuyển của nguồn âm ảo, làm thu hẹp góc tỏa âm theo phương ngang từ 15-20°. Kỹ thuật này mang lại lợi ích cho các ứng dụng cần phủ âm ở khoảng cách xa nhưng đòi hỏi phải cân chỉnh EQ cẩn thận ở các tần số trên 80Hz.
Đảo cực tính kết hợp với độ trễ một phần tư bước sóng đạt được mức triệt tiêu phía sau từ 12-15dB trong dải tần 40-80Hz. Các thông số quan trọng bao gồm:
Các mô phỏng BEM mô hình hóa sự lan truyền sóng tần số thấp với độ chính xác 92% trong việc dự đoán hành vi định hướng và tương tác biên, theo các nghiên cứu kỹ thuật âm thanh năm 2023.
Việc kiểm tra trong điều kiện nửa không gian làm giảm thiểu phản xạ môi trường, cho phép so sánh trực tiếp giữa dữ liệu thực nghiệm và các mô phỏng.
Mảng loa hình tim đạt được chỉ số định hướng (DI) 4.2dB tại 40Hz, vượt trội hơn cấu hình đầu bắn về phía trước 1.8dB trong môi trường kiểm soát.
Việc mở rộng mảng loa làm tăng đầu ra từ 3-6dB mỗi lần nhân đôi nhưng làm trầm trọng thêm các thách thức liên quan đến căn chỉnh pha. Các địa điểm cần đầu ra >120dB thường gặp hiệu suất giảm tiếng ồn phía sau từ 30-40%.
Hướng tính giảm mạnh dưới 50Hz—độ rộng chùm tia 15° của mảng 6 loa siêu trầm ở 80Hz trở thành vô hướng dưới 45Hz. Các hệ thống thương mại cho thấy mức chênh lệch phía trước/phía sau từ 10-15dB trong dải tần số 30-100Hz.
Sự không nhất quán về âm sắc xuất hiện khi các mảng loa siêu trầm kết nối kém với hệ thống âm thanh toàn dải. Các thách thức về căn chỉnh thời gian tạo ra độ lệch pha vượt quá 90°, dẫn đến mức chênh lệch từ 8-12dB trong đáp tuyến tần số thấp ở các địa điểm khác nhau. Các giải pháp hiện đại ngày càng sử dụng cấu hình lai để bao phủ theo vùng thay vì theo công suất.
Một mảng loa siêu trầm là cấu hình gồm nhiều loa siêu trầm hoạt động cùng nhau để quản lý và định hướng âm thanh tần số thấp hiệu quả hơn so với một loa siêu trầm đơn.
Mảng loa siêu trầm hình tim vận hành bằng cách điều chỉnh pha của các loa phía sau, được đặt ở cực tính nghịch đảo, cho phép triệt âm phía sau và tổng hợp năng lượng phía trước.
Khoảng cách đúng giúp ngăn chặn hiện tượng giao thoa tiêu cực và méo tiếng, đảm bảo mặt sóng âm thanh đến được khu vực khán giả một cách đồng pha.
Bộ xử lý tín hiệu số được sử dụng để căn chỉnh pha chính xác và điều chỉnh đáp tuyến tần số thích ứng, tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống loa siêu trầm.
Tin Tức Nổi Bật
EN
