Car Audio: Hệ thống phân tần chủ động

Ở một góc nhìn bao quát, đối với âm thanh trên xe ô tô, không có cách chơi nào có thể "giúp" bạn  ... tiêu tốn nhiều tiền bằng một hệ thống "full active"! Cũng chẳng có hệ thống nào đòi hỏi kỹ thuật cùng sự tỉ mỉ bằng việc lắp đặt, cân chỉnh một hệ thống active ...

Vậy, câu hỏi cuối cùng sẽ được đặt ra cho người chơi: Với một hệ thống "đỉnh" như vậy, âm nhạc trên xe liệu có thực sự mang lại cho người nghe những giá trị khác biệt?

I - SƠ LƯỢC VỀ PHÂN TẦN

Trong các thiết kế loa, loa toàn dải (full range) là một dạng loa chỉ có một màng loa duy nhất (single-cone), vì thế, khi hoạt động những loa này sẽ không cần đến bộ phân tần. Nhưng vì có những mặt hạn chế nhất định ở dạng loa này (nhất là phạm vi dải động), nên các nhà sản xuất đã hướng tới những cặp loa có nhiều hơn một đường tiếng. Chính các thiết kế này đã cho ra đời một thiết bị mới, đó là các bộ phân tần.

Nhiệm vụ của bộ phân tần, như tên gọi, được dùng để phân chia dải âm phổ thành nhiều phân đoạn (ví dụ Low-Mid-High) và quy định cho các loa woofer, midrange, tweeter v.v.v... có trong hệ thống chỉ phải làm việc với các tần số mà loa đó được phân công.

Có hai loại phân tần, gồm phân tần chủ động (passive crossover) và phân tần thụ động (active crossover).

Bộ phân tần thụ động được thiết kế riêng theo đặc tính của mỗi cặp loa, và được bán kèm với các bộ loa có nhiều đường tiếng. Trong hệ thống âm thanh, phân tần thụ động có vị trí nằm giữa amplifier và loa. Vì cấu tạo chỉ có những thành phần thụ động, như tụ, trở, cuộn cảm ..., và không cần phải cấp nguồn điện khi làm việc, nên nó được gọi là phân tần thụ động.

Lược đồ cơ bản:

Nguồn phát --> Khuếch đại --> Phân tần thụ động --> Loa

Phân tần chủ động là thiết bị sử dụng nguồn điện, và luôn nằm trước phần khuếch đại

Lược đồ cơ bản:

Nguồn phát --> Phân tần chủ động --> Khuếch đại --> Loa).

Khi lựa chọn thiết bị, chúng ta có thể gặp bộ phân tần chủ động ở rất nhiều dạng. Với số tiền cho hệ thống không nhiều, chúng ta có thể chọn các đầu phát, hoặc amply có tích hợp sẵn bộ phân tần chủ động. Với những hệ thống có sự đầu tư lớn, chúng ta có thể chọn những bộ xử lý âm thanh độc lập cao cấp, có tích hợp thêm nhiều ứng dụng trong cân chỉnh hệ thống, như sản phẩm của các hãng JBL, Audison, Mosconi v.v.v ...

Với những bộ loa cao cấp, ngoài bản đầy đủ có đi kèm phân tần thụ động, các hãng loa thường đưa ra thị trường thêm một phiên bản "active" (không kèm phân tần), nhằm giúp người mua có ý định thiết lập hệ thống active, có thể tiết kiệm được chi phí cho bộ phân tần mà sẽ không cần dùng đến trong hệ thống

II - TẠI SAO PHẢI LÀ HỆ THỐNG ACTIVE?

Nhìn qua lược đồ thiết bị, một đặc điểm khác biệt của hệ thống nghe nhạc sử dụng phân tần chủ động, đó là mỗi một loa đơn lẻ (driver) sẽ sử dụng riêng biệt một kênh amply.

Từ thiết lập cơ bản này, hệ thống active sẽ mở ra những điều kiện tốt nhất, để người chơi có thể xây dựng nên một hệ thống âm thanh theo chủ ý cá nhân trên xe

1- Thoả sức cho việc ... đầu tư thiết bị

Thứ nhất phải kể đến, đó là, lối chơi này sẽ tạo ra "cơ hội" để bạn có thể mạnh tay mở hầu bao cho việc đầu tư về thiết bị!

Một hệ thống active 4 đường tiếng (một cặp loa 3-way và subwoofer) với tiếng sub-bass ở dạng stereo, người chơi có thể sử dụng 8 amplifier riêng biệt cho phần công suất! Với số loa như vậy, nếu dùng phân tần passive, chúng ta chỉ cần dùng đơn giản với một amply 4 kênh là đủ! Vậy thì tại sao?!

Xin bạn đọc một vài phút để được trở lại với cách thức làm việc của phân tần chủ động.
Với cấu hình 4 đường tiếng mà người viết vừa nêu trên, tín hiệu toàn dải từ nguồn phát sẽ được phân tần chia thành 4 phần:

- Low:  Dành cho 2 amplifier (trái, phải) của cặp loa subwoofer (hoặc sub đơn có voice coil kép)
- Mid-low:  Dành cho 2 amplifier (trái, phải) của cặp loa midbass
- Mid-high:  Dành cho 2 amplifier (trái, phải) của cặp loa midhigh
- High:  Dành cho 2 amplifier (trái, phải) của cặp loa tweeter

Lợi ích của việc phân tần theo cách thức này, đó là mỗi amplifier chỉ nhận được một khoảng tín hiệu nhất định trong dải âm phổ để khuếch đại. Nhờ vậy mà công việc của mỗi amplyfier sẽ nhẹ nhàng hơn rất nhiều, so với khi làm việc trong hệ thống passive.

Tiếp nữa, chúng ta có thể thấy, mỗi amplifier ở cấu hình trên là một "monoblock" độc lập - Dạng amplifier chỉ có duy nhất một kênh. Lợi thế mà "monoblock" có thể mang lại cho người chơi khi so sánh với một "stereo amplifier", đó là khả năng giảm thiểu sự xuyên nhiễu của phần nguồn cấp, cũng như phần tín hiệu đầu vào, nhờ đó âm thanh được tách bạch, tăng thêm độ chi tiết, sạch sẽ; tạo nên tiền đề để hệ thống có thể tái hiện lại một sân khấu rõ nét nhất.

Tất nhiên, khi thiết lập một hệ thống "full active", nếu không xem tiền bạc là trở ngại, chúng ta có thể chọn lựa bất kỳ thiết bị tốt nhất của các hãng chế tạo khác nhau, để đạt được sự tối ưu về hệ thống.

2- Điểm ngọt - sweet spot

Nếu lợi ích của một hệ thống âm thanh active hoàn hảo mới chỉ dừng lại ở đó, thì có lẽ, việc đầu tư "tới nóc" về thiết bị của người chơi sẽ dễ bị xem là một sự phí phạm!

Nó có gì đó hơi giống với việc bạn có một phòng nghe hi-end đẳng cấp ở nhà, nhưng bạn chỉ được thưởng thức âm thanh bên lớn, bên nhỏ vì bạn luôn phải ngồi lệch về một bên loa vậy!

Vấn đề bên trong nội thất của xe cũng tương tự. Mặc dù chúng ta có chọn góc A của xe (A pillar) là nơi có thể nói là "đắc địa" nhất để lắp đặt các loa tweeter, midhigh ... Nhưng, ít nhất là ở hai ghế trước, người nghe vẫn sẽ phải ngồi lệch khá nhiều về một phía, so với tâm trục của hai bên loa. Chính đặc điểm này đã "phũ phàng" làm giảm đi giá trị của những thiết bị cao cấp, khi mà giá trị vàng ngọc của âm thanh stereo đến với người nghe không được trọn vẹn ...

Nếu có phải bắt tay vào để giải quyết khó khăn này, những người "ngoài cuộc chơi" mới hiểu rõ: Khả năng tái thiết điểm ngọt cho bất kỳ vị trí ghế ngồi nào trên xe của hệ thống "full active" mới thật sự là thứ "đáng đồng tiền bát gạo"!

Nếu không có được sự "hơn người" này, thành thật mà nói, người viết bài này cũng khó mà hình dung ra được,  những đầu CD, hay những cặp loa Hi-end có giá hàng chục ngàn USD được sản xuất riêng cho xe ô tô sẽ đi về đâu?! ...

Như đã được đề cập với bạn đọc ở phần trên của bài viết, với những bộ xử lý âm thanh chuyên nghiệp (dạng kỹ thuật số - vừa là phân tần, vừa có thêm chức năng xử lý âm thanh ...), khi kết hợp với tính độc lập của mỗi loa, amplifier trên hệ thống active, chúng ta thực sự sẽ có được những "quyền năng" đặc biệt, để khai thác triệt để những ưu điểm của mỗi thiết bị...

Cho dù là nghe nhạc ở phòng nghe tiêu chuẩn, hay là nghe trên xe, nếu muốn cảm nhận được đầy đủ về âm thanh và các chiều không gian của các bản nhạc, điều kiện đầu tiên là vị trí của người nghe phải ở giữa khoảng cách của hai loa trái, phải ...

Yêu cầu này chúng ta thực hiện quá dễ ở một căn phòng, nhưng lại không có hướng giải quyết cho xe ô tô! Chúng ta không thể lắp các cặp loa ở bên ngoài xe, lại càng không thể dịch những ghế ngồi vào trung tâm của xe được ...!

Nhưng việc này đối với bộ xử lý am thanh của hệ thống active lại quá đơn giản: Nó sẽ tính toán xem âm thanh của loa ở xa sẽ mất bao nhiêu thời gian để tới được vị trí người ngồi, đồng thời làm trễ âm thanh của loa ở gần, để sao cho âm thanh từ hai phía trái, phải cùng đến tai người nghe một lúc...

Với cách làm như vậy cho từng loa thành phần, đồng thời phối hợp EQ, chúng ta sẽ có đủ điều kiện cần thiết để cân chỉnh cho hệ thống đạt được kết quả tốt nhất có thể.

Sẽ có khoảng 4 bộ nhớ để lưu lại những cấu hình riêng biệt (chế độ tối ưu cho mỗi ghế, chế độ nghe tương đối cho toàn xe v.v.v...), để mỗi lần cần dùng đến, chúng ta chỉ việc bấm nút: Vấn đề "điểm ngọt" trên xe đã được giải quyết!

III - KẾT

Hệ thống âm thanh sử dụng phân tần chủ động rõ ràng có một lợi thế rất lớn trong lối chơi thiên về chất lượng âm thanh trên xe ô tô. Khi giá trị "âm hình" đạt được kết quả cao nhất, đó chính là biểu tượng cho sự thành công.

Trên thực tế, hệ thống active không phải lúc nào cũng đòi hỏi quá nhiều về đầu tư. Với số tiền không nhiều hơn bao nhiêu so với hệ thống passive, nếu biết cách lựa chọn thiết bị bạn vẫn có cơ hội để thử.

Hân Phạm

(Garage PhiLong: C5/15 Bình Hưng, Bình Chánh, TPHCM)