VietNetwork.Vn

Hệ thống định dạng chùm âm thanh kiểm soát cách âm thanh di chuyển trong không gian. Beamforming thường được sử dụng trong loa đa hướng và micrô giảm tiếng ồn, nhưng các trường hợp sử dụng ấn tượng hơn, bao gồm cả "tai nghe vô hình", chỉ mới xuất hiện.


Nhờ định dạng chùm âm thanh, loa và micrô có thể khắc phục nhiều vấn đề, chẳng hạn như tiếng ồn không mong muốn hoặc âm thanh trong phòng kém. Nhưng Beamforming không chỉ là một thủ thuật tăng cường âm thanh mà nó sẽ cách mạng hóa hoàn toàn cách chúng ta nghĩ về âm thanh.

1. Beamforming âm thanh là gì?

Định dạng chùm âm thanh, còn được gọi là định dạng chùm âm thanh, là một kỹ thuật cho phép bạn đo lường và kiểm soát đường đi của sóng âm thanh trong một môi trường. Kỹ thuật này có thể được sử dụng cho một số mục đích, mặc dù nó chủ yếu là một công cụ để tăng cường âm thanh.

Micrô hiện đại, đặc biệt là những micrô được tích hợp trong điện thoại thông minh, tai nghe hoặc loa thông minh, sử dụng định dạng chùm âm thanh để loại bỏ tạp âm nền khỏi giọng nói của bạn. Quy trình ở đây khá đơn giản—một micrô lắng nghe giọng nói của bạn, trong khi một micrô bổ sung (hoặc dãy micrô) tập trung vào tiếng ồn xung quanh. Dữ liệu tiếng ồn xung quanh được trừ khỏi giọng nói của bạn trong thời gian thực, tự động tăng độ rõ của giọng nói.

Thủ thuật tăng cường âm thanh này có thể được mở rộng cho loa. Nhiều loa soundbar, AVR và loa thông minh sử dụng micrô để nghe cách âm thanh tương tác với phòng của bạn (thường thông qua quy trình thiết lập một lần). Từ đó, máy tính sử dụng dữ liệu micrô để điều chỉnh cài đặt đầu ra, bù cho phản xạ, cộng hưởng và các âm thanh khó chịu khác trong phòng của bạn.


Trong một số trường hợp, loại tăng cường âm thanh dạng chùm này chỉ đơn giản là EQ; cắt các tần số cao có vấn đề xuống một vài decibel có thể giảm phản xạ âm thanh, mang lại cho bạn tín hiệu âm thanh rõ ràng hơn nhiều. Tuy nhiên, các hệ thống phức tạp hơn có thể bắt chước thiết lập âm thanh vòm hoặc phát ra âm nhạc có âm thanh nhất quán (về âm lượng và độ rõ) bất kể vị trí của bạn trong phòng.

Nhưng các hệ thống định dạng tia tiên tiến nhất giống như ma thuật. "Tai nghe vô hình" là một ví dụ cổ điển—bạn có thể sử dụng định dạng chùm âm thanh để gửi "bong bóng" âm thanh đến một phần cụ thể của căn phòng. Bất cứ ai bên ngoài bong bóng này sẽ không nghe thấy âm thanh. Khi được kết hợp với camera theo dõi khuôn mặt, hệ thống này có thể tạo ra một "bong bóng chuyển động" đi theo người nghe.

Rõ ràng, khái niệm về định dạng chùm âm thanh đã tồn tại trong nhiều thập kỷ. Nhưng nó yêu cầu bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP) tiên tiến và một dãy micrô—hai thứ không thể được tích hợp trong một thiết bị ở cấp độ người tiêu dùng cho đến gần đây.

Chúng ta cũng nên lưu ý rằng định dạng chùm là một phần lâu đời của truyền dẫn vô tuyến, di động và internet không dây, vì nó cho phép nhiều ăng-ten định hướng và kết hợp đầu ra của chúng thành một tín hiệu nhất quán.

2. Âm thanh Beamforming hoạt động như thế nào?


Âm thanh là sóng áp suất; một rung động được truyền qua không khí, nước và khối rắn. Khi bạn vỗ tay, áp suất âm thanh làm cho các phân tử không khí rung động cùng với bất kỳ vật chất lân cận nào. Điều này tạo ra một dòng thác, hay một "làn sóng", trong đó các phân tử va vào nhau như bi-a, cho phép áp suất âm thanh di chuyển ra khỏi nguồn của nó.

Các phân tử không khí được đặt cách nhau một cách tự nhiên. Vì vậy, khi áp suất âm thanh buộc một phân tử không khí va vào các phân tử lân cận của nó, áp suất không khí sẽ tăng nhẹ—các phân tử bị "nén" nhiều hơn bình thường. Nhưng áp lực nhanh chóng di chuyển về phía trước, kéo theo các phân tử phía sau nó. Nói cách khác, khu vực từng bị "nén" giờ đây được "làm loãng" và có áp suất không khí thấp hơn bình thường.

Những dao động của áp suất "nén" và "hiếm" này tạo thành sóng âm thanh. Nếu bạn nhìn vào hình minh họa của sóng hình sin, bạn sẽ nhận thấy rằng nó có các đỉnh và đáy. Các mức cao và thấp này tương ứng với các vùng bị nén và hiếm của sóng. (Biên độ biểu thị độ to hoặc âm lượng, trong khi bước sóng tương ứng với cao độ của âm thanh.)


Hai âm thanh có thể vui vẻ cùng tồn tại trong cùng một không gian. Nhưng như bạn có thể biết khi thiết lập rạp hát tại nhà hoặc phòng thu âm, sóng âm thanh có thể tương tác với nhau. Và tương tác đáng chú ý nhất, ít nhất là với mục đích của chúng ta, là sự triệt tiêu pha.

Đỉnh và đáy của sóng âm thanh tương ứng với sự thay đổi áp suất không khí. Vì vậy, nếu chúng ta muốn hủy bỏ âm thanh, tất cả những gì chúng ta cần làm là điều chỉnh áp suất không khí để ngăn chặn bất kỳ hiện tượng "nén" hoặc "hiếm" nào. Điều này có vẻ khó, nhưng triệt tiêu pha đưa ra một giải pháp đơn giản—tạo ra một sóng âm thanh giống hệt nhau, đảo ngược pha của nó (hoán đổi các đỉnh và đáy) và cho phép nó chặn sóng âm ban đầu. Điều này làm dịu đi những thay đổi về áp suất không khí và "hủy bỏ" cả sóng âm ban đầu và sóng âm pha nghịch đảo.

Khử pha thường là "phá hoại", nghĩa là đó là kết quả không mong muốn và không cố ý của âm học trong phòng kém hoặc lắp đặt loa không đúng. Nhưng đó cũng là khái niệm chính đằng sau tai nghe khử tiếng ồn. Và, như bạn có thể đoán, âm thanh định dạng chùm sử dụng nhiều tính năng khử pha. Các thuật toán phức tạp cho phép loa định dạng chùm "hủy bỏ" âm thanh trong phòng—điều này có thể được sử dụng để tạo ra "bong bóng" âm thanh cá nhân xung quanh người nghe, miễn là có camera (hoặc hệ thống quang học khác) có thể theo dõi đầu của người nghe (cộng với micrô để phát hiện và khắc phục sự cố với tín hiệu âm thanh).

Điều đó nói rằng, định dạng chùm thường được sử dụng để mở rộng âm trường của người nói (vì vậy mọi chỗ ngồi đều là "chỗ ngồi tốt nhất trong nhà") hoặc để tăng cường tín hiệu âm thanh (bằng cách loại bỏ các tần số có vấn đề nảy xung quanh phòng và tạo ra tiếng vang hoặc tiếng vang).

3. Có sản phẩm nào sử dụng âm thanh Beamforming không?


Mặc dù nghe có vẻ giống như một công nghệ tương lai, nhưng định dạng chùm âm thanh khá phổ biến. Bạn sẽ tìm thấy nó trong hầu hết các micrô giảm tiếng ồn, mặc dù việc sử dụng âm thanh định dạng chùm đáng chú ý nhất (ít nhất là trong thiết bị cấp tiêu dùng) là HomePod của Apple.

HomePod chứa bốn micrô và năm loa (tám loa nếu bạn sở hữu mẫu ban đầu). Các micrô và loa này hướng về mọi hướng, điều này có thể gây ra một số vấn đề—hai trong số các micrô sẽ luôn gặp khó khăn khi nghe giọng nói của bạn (tùy thuộc vào vị trí bạn đang đứng) và các đồ vật trong phòng sẽ cản trở tín hiệu âm thanh của từng loa, dẫn đến âm thanh không đồng đều. âm lượng, cộng hưởng và phản xạ xung quanh phòng.

Apple sử dụng Beamforming để giải quyết cả hai vấn đề này. HomePod lắng nghe vị trí giọng nói của bạn và điều chỉnh cài đặt micrô của nó cho phù hợp—nó "tập trung" vào micrô hướng về phía bạn và nó sử dụng hai micrô còn lại để thu thập dữ liệu để khử tiếng ồn xung quanh, giúp tăng độ rõ cho giọng nói của bạn mệnh lệnh.

Những micrô này cũng đánh giá cách loa của HomePod tương tác với môi trường. Và kết quả là HomePod có thể tự động tối ưu hóa từng loa của nó để cung cấp âm thanh nhất quán bất kể vị trí của bạn trong phòng. Ví dụ: nếu HomePod được đặt cạnh tường, các loa đối diện với tường có thể được vặn nhỏ lại hoặc cân bằng để hạn chế một số phản xạ hoặc cộng hưởng nhất định. (Một số soundbar sử dụng định dạng chùm âm thanh cho các tính năng tăng cường âm thanh tương tự.)

Đối với một ví dụ cao cấp hơn, luôn có Razer Leviathan V2 Pro. Nó sử dụng công nghệ tạo chùm tia để tạo ra "tai nghe vô hình" xung quanh người nghe. Về cơ bản, một hệ thống quang học theo dõi vị trí đầu của bạn. Một thuật toán sử dụng dữ liệu này để xử lý kỹ thuật số tín hiệu âm thanh, dẫn đến tín hiệu dạng chùm mà chỉ người dùng mới có thể nghe được.

Tôi xin nhắc lại rằng định dạng chùm âm thanh là một kỹ thuật xử lý tín hiệu. Nó yêu cầu phần mềm và không phải là một quá trình máy móc hoàn toàn. Điều đó nói rằng, ý tưởng phân phối âm thanh có kiểm soát không có gì mới. Các loa lớn thường có phần lõm hình thang xung quanh loa tweeter của chúng, giúp hướng âm thanh về phía trước và giảm rò rỉ sang trái và phải. Và trước đây, Polk đã bán loa với công nghệ Mảng chiều âm thanh nổi (SDA) đã được cấp bằng sáng chế, sử dụng hàng tá thủ thuật (bao gồm cả khử pha) để tạo ra âm trường âm thanh nổi "bao quanh".

4. Tương lai của âm thanh Beamforming là không thể tin được


Tạo chùm âm thanh là một công nghệ phức tạp có nhiều cơ hội để phát triển. Những sản phẩm như HomePod rất ấn tượng và tiện lợi nhưng không thể sánh bằng chất lượng âm thanh của một cặp loa thông thường. Điều này một phần là do thiết kế loa (loa hướng vào tai bạn sẽ nghe hay hơn loa hướng về một hướng ngẫu nhiên), mặc dù đó cũng là một dấu hiệu cho thấy công nghệ xử lý tín hiệu số của chúng tôi chưa đạt tiêu chuẩn.

Sau khi trải qua một số khó khăn ngày càng tăng, định dạng chùm âm thanh sẽ hữu ích và hiệu quả hơn. Những chiếc loa hình trụ như HomePod sẽ mang đến chất lượng âm thanh được cải thiện mà không làm mất đi thiết kế đa hướng của chúng (do đó, nhiều người sẽ thích những chiếc loa như vậy hơn). Và soundbars sẽ tốt hơn rất nhiều trong việc bắt chước thiết lập âm thanh vòm phù hợp, đặc biệt là trong các phòng lớn.

Beamforming cũng sẽ trở thành một phần quan trọng hơn trong thiết lập loa điển hình. Hầu hết các AVR được sản xuất trong 15 năm qua đều cung cấp một số loại cài đặt tự động tối ưu hóa, sử dụng micrô để đo hiệu suất âm thanh trong phòng của bạn. Mảng micrô lớn và hệ thống quang học có thể đưa công nghệ này lên một tầm cao mới hoặc thậm chí cung cấp trải nghiệm thích ứng tự động điều chỉnh theo những thay đổi của môi trường (chẳng hạn như vị trí chỗ ngồi của bạn hoặc số lượng người đang tích cực xem TV của bạn).

Nhưng định dạng chùm âm thanh sẽ được biết đến nhiều nhất khi được sử dụng trong "tai nghe vô hình". Khả năng phát âm thanh cho một người nhất định trong phòng thực sự đáng kinh ngạc và nó mở ra cơ hội cho nhiều tình huống khác nhau. Rõ ràng, bạn có thể sử dụng công nghệ này để tránh đeo tai nghe thật. Nhưng nếu "tai nghe vô hình" được tích hợp vào TV hoặc ô tô của bạn thì sao? Bạn có thể xem TV, nghe nhạc hoặc nhận cuộc gọi mà không làm phiền người khác hoặc ảnh hưởng đến quyền riêng tư cá nhân của bạn.

Điều đó nói rằng, các địa điểm lớn có thể hưởng lợi nhiều nhất từ beamforming. Khán phòng và sân vận động được thiết kế để phục vụ âm thanh chất lượng cao, nhưng những địa điểm này không tránh khỏi các vấn đề—luôn có chỗ ngồi tốt nhất trong nhà và âm thanh luôn tràn vào hành lang hoặc khu vực bán hàng. Quá trình xử lý tín hiệu hiện đại và âm thanh định dạng chùm có thể giảm thiểu những vấn đề này.

Các công viên chủ đề có thể được hưởng những lợi ích tương tự. Và, tất nhiên, Beamforming có thể được sử dụng cho mục đích sáng tạo. Ví dụ, hãy tưởng tượng nếu một con ma thì thầm vào tai bạn trong chuyến đi Ngôi nhà ma ám của Disney.

Nếu bạn quan tâm sâu sắc đến định dạng chùm âm thanh, bạn nên ghé thăm một triển lãm thương mại. Loa với công nghệ định dạng chùm tiên tiến thường xuyên xuất hiện tại CES và các sự kiện khác. Bạn thậm chí có thể bắt gặp một vài thiết kế ý tưởng, có thể không bao giờ được phát hành do không đáng tin cậy hoặc chi phí quá cao.