PHẦN 1 : KIẾN THỨC VỀ ÂM THANH
Âm thanh được tạo ra bởi sự dao động (disturbance) của không khí, phát sinh hàng loạt sóng áp suất dao động trên và dưới áp suất trung bình của khí quyển, giống như là viên sỏi ném xuống mặt nước tạo nên nhiều gợn sóng lan toả. Tuy nhiên không như gợn sóng trên mặt nước, âm thanh được truyền đi theo mọi hướng từ nguồn âm.
Tai chúng ta cảm nhận sự dao động này nhờ màng nhĩ rung động rồi chuyển nó thành các xung điện đi tới não, tại đây nó được “dịch” thành các âm thanh khác nhau. Thông thường tai người có thể nghe thấy các dung động từ 20 lần cho tới 20.000 lần trong một giây (20 Hz ~ 20 kHz) và được người ta gọi là dải âm tần.
Âm thanh được truyền dẫn một cách dễ dàng trong môi trường truyền âm đàn hồi như chất khí , chất lỏng, chất rắn như không khí , nước, thép , bê tông …. Không có môi trường truyền âm thì âm thanh không thể được truyền đi.
Khoảng không ngoài khí quyển là gần như hoàn toàn chân không; không một âm thanh nào có thể được truyền trừ một khoảng nhỏ có không khí (ô xy) trong con tàu vũ trụ hay trong bộ quần áo vũ trụ. Người ta đã làm một thí nghiệm với một cái chuông điện đặt trong một lọ thủy tinh, khi hút hết không khí ra thì không nghe thấy tiếng gì cả vì môi trường truyền âm là không khí đã bị loại bỏ.
Do không khí là một chất truyền âm thông dụng làm cho người ta rất dễ quên rằng các chất khí khác cũng như chất lỏng , chất rắn đều là chất truyền âm. Có thể thấy, khi còn là một đứa trẻ, chúng ta đã từng nghe thấy hai âm thanh cách xa nhau của một hòn đá mình ném chơi và vào đường ray ở xa chỗ đang đứng, một tới từ không khí, một đến từ đường ray. Âm thanh qua đường ray sẽ đến trước vì tốc độ truyền âm thanh trong thép đặc lớn hơn trong không khí loãng.
Ngoài ra, người ta còn thấy rằng thép đặc là một trường truyền âm lý tưởng có độ suy hao âm thanh ít hơn nhiều so với không khí – thật là tai hại vì trong xe hơi xung quanh chúng ta toàn là thép cả. Đó cũng là nguyên nhân tại sao xe vẫn ồn mặc dù đã ta đóng cửa kín mít”.
Tuỳ theo môi trường truyền âm mà người có thể chia tiếng ồn làm hai loại là ồn thông thường (Airborne noise - đường truyền âm là không khí) và ồn cơ học (Structure-borne Noise- đường truyền là môi trường chất rắt như khung dầm của xe hơi, tường nhà …) mỗi một loại ồn phải có cách xử lý riêng.
Như ở đã nói, ta biết âm thanh là sự dao động của áp suất không khí. Vậy thì liệu đơn vị đo âm thanh có giống như đơn vị đo áp suất không khí không – câu trả lời là không. Áp suất không khí được đo bằng đơn vị Pascals (Pa) với mức áp suất thông thường của khí quyển là 100kPa.
Mức áp suất âm thanh (Sound Pressure Level - thanh áp) là sự dao động của áp suất không khí trên và dưới áp suất khí quyển và tai người cảm nhận là âm thanh, nói chung dao động này càng lớn âm thanh càng to. Mức dao động áp suất này nhỏ hơn rất nhiều so với mức áp suất của khí quyển tuy nhiên ngưỡng dao động của nó lại rất lớn.
Ngưỡng nghe của tai người từ 20 microPascals với một số người tai thính thì còn có thể hơn nữa. Mức “đau tai” xảy ra với những dao động áp suất ở khoảng 200 Pa – khoảng 10 triệu lần so với ngưỡng nghe được. Chính vì số lớn như vậy nên người ta mới áp dụng thuật toán lô-ga-rít đối với con số này.
Đơn vị đo âm thanh được tính bằng đề-xi-ben (dB) với mức tương ứng thanh áp tương ứng như dưới đây :
Máy bay cất cánh 120 (dB) hoặc hơn
Ban nhạc Rock hoặc tiếng hát thính phòng ở mức cao 100 ~ 120
Xe tải, tiếng còi cảnh sát 80 ~ 120
Đài hoặc TV ở mức thông thường 70 ~ 90
Giọng nói người thông thường ở khảng cách 1m 55 ~ 60
Mức nền của văn phòng làm việc 35 ~ 40
Một ngôi nhà yên tĩnh 25 ~ 35
Ngưỡng người nghe 20
Đơn vị đề-xi-ben dB rất gần với sự cảm nhận âm thanh của tai người cũng như thuật toán lô-ga-rít của âm thanh. Người ta nhận thấy rằng sự cảm nhận độ lớn của âm thanh của tai người hoàn toàn không tăng tuyến tính theo như mức thanh áp tăng. Khả năng nghe phụ thuộc vào mỗi người. Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào âm lượng, thời gian và nội dung của câu chuyện, tâm lý của người nghe như ảm xúc, sự mong đợi và nếu say xỉn thì xe nào cũng êm như nhau cả.
Dù sao, mức độ cảm nhận thông thường của tai người với sự thay đổi âm thanh được người ta xác định như ở dưới đây:
Sự suy giảm mức âm thanh (dB) Cảm nhận tai người
1dB Không thể nghe thấy
3dB Vừa đủ để nghe thấy
6dB Nghe rõ
10dB Nghe nhỏ hơn một nửa
20dB Nghe nhỏ chỉ còn một phần tư
Một điều rất quan trọng mà những người “yêu” xe cần nhớ là dB có thuộc tính khác hẳn với các đơn vị thông thường. Mức thanh áp không thể được cộng với nhau như là người ta cộng đơn vị trọng lượng (Kg) được, sự kết hợp hai nguồn âm có mức 60 dB không tạo ra mức thanh áp 120 dB mà chỉ là 63 dB. Việc kết hợp nguồn âm 70 dB với nguồn khác là 80 dB sẽ không đem lại sự khác biệt nào.
Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là một số lượng lớn nguồn âm phụ khi kết hợp với một nguồn âm lớn không đem lại sự thay đổi nào cả. Nếu 10 nguồn ồn “bị quên lãng” có mức 70 dB khi kết hợp với nguồn ồn chính là 80 dB nó sẽ tạo ra một môi trường ồn lên tới 83 dB. Ngược lại, ta có thể thấy rằng giảm đi 10 nguồn ồn 70 dB chỉ giảm đi được có 3dB mà thôi. Đến đây có thể thấy rằng để giảm đi độ ồn của một môi trường nhất định như xe hơi chẳng hạn thì việc giảm đi được vài ba dB đã là một thành công rất lớn.
Âm thanh được tạo ra bởi sự dao động (disturbance) của không khí, phát sinh hàng loạt sóng áp suất dao động trên và dưới áp suất trung bình của khí quyển, giống như là viên sỏi ném xuống mặt nước tạo nên nhiều gợn sóng lan toả. Tuy nhiên không như gợn sóng trên mặt nước, âm thanh được truyền đi theo mọi hướng từ nguồn âm.
Tai chúng ta cảm nhận sự dao động này nhờ màng nhĩ rung động rồi chuyển nó thành các xung điện đi tới não, tại đây nó được “dịch” thành các âm thanh khác nhau. Thông thường tai người có thể nghe thấy các dung động từ 20 lần cho tới 20.000 lần trong một giây (20 Hz ~ 20 kHz) và được người ta gọi là dải âm tần.
Âm thanh được truyền dẫn một cách dễ dàng trong môi trường truyền âm đàn hồi như chất khí , chất lỏng, chất rắn như không khí , nước, thép , bê tông …. Không có môi trường truyền âm thì âm thanh không thể được truyền đi.
Khoảng không ngoài khí quyển là gần như hoàn toàn chân không; không một âm thanh nào có thể được truyền trừ một khoảng nhỏ có không khí (ô xy) trong con tàu vũ trụ hay trong bộ quần áo vũ trụ. Người ta đã làm một thí nghiệm với một cái chuông điện đặt trong một lọ thủy tinh, khi hút hết không khí ra thì không nghe thấy tiếng gì cả vì môi trường truyền âm là không khí đã bị loại bỏ.
Do không khí là một chất truyền âm thông dụng làm cho người ta rất dễ quên rằng các chất khí khác cũng như chất lỏng , chất rắn đều là chất truyền âm. Có thể thấy, khi còn là một đứa trẻ, chúng ta đã từng nghe thấy hai âm thanh cách xa nhau của một hòn đá mình ném chơi và vào đường ray ở xa chỗ đang đứng, một tới từ không khí, một đến từ đường ray. Âm thanh qua đường ray sẽ đến trước vì tốc độ truyền âm thanh trong thép đặc lớn hơn trong không khí loãng.
Ngoài ra, người ta còn thấy rằng thép đặc là một trường truyền âm lý tưởng có độ suy hao âm thanh ít hơn nhiều so với không khí – thật là tai hại vì trong xe hơi xung quanh chúng ta toàn là thép cả. Đó cũng là nguyên nhân tại sao xe vẫn ồn mặc dù đã ta đóng cửa kín mít”.
Tuỳ theo môi trường truyền âm mà người có thể chia tiếng ồn làm hai loại là ồn thông thường (Airborne noise - đường truyền âm là không khí) và ồn cơ học (Structure-borne Noise- đường truyền là môi trường chất rắt như khung dầm của xe hơi, tường nhà …) mỗi một loại ồn phải có cách xử lý riêng.
Như ở đã nói, ta biết âm thanh là sự dao động của áp suất không khí. Vậy thì liệu đơn vị đo âm thanh có giống như đơn vị đo áp suất không khí không – câu trả lời là không. Áp suất không khí được đo bằng đơn vị Pascals (Pa) với mức áp suất thông thường của khí quyển là 100kPa.
Mức áp suất âm thanh (Sound Pressure Level - thanh áp) là sự dao động của áp suất không khí trên và dưới áp suất khí quyển và tai người cảm nhận là âm thanh, nói chung dao động này càng lớn âm thanh càng to. Mức dao động áp suất này nhỏ hơn rất nhiều so với mức áp suất của khí quyển tuy nhiên ngưỡng dao động của nó lại rất lớn.
Ngưỡng nghe của tai người từ 20 microPascals với một số người tai thính thì còn có thể hơn nữa. Mức “đau tai” xảy ra với những dao động áp suất ở khoảng 200 Pa – khoảng 10 triệu lần so với ngưỡng nghe được. Chính vì số lớn như vậy nên người ta mới áp dụng thuật toán lô-ga-rít đối với con số này.
Đơn vị đo âm thanh được tính bằng đề-xi-ben (dB) với mức tương ứng thanh áp tương ứng như dưới đây :
Máy bay cất cánh 120 (dB) hoặc hơn
Ban nhạc Rock hoặc tiếng hát thính phòng ở mức cao 100 ~ 120
Xe tải, tiếng còi cảnh sát 80 ~ 120
Đài hoặc TV ở mức thông thường 70 ~ 90
Giọng nói người thông thường ở khảng cách 1m 55 ~ 60
Mức nền của văn phòng làm việc 35 ~ 40
Một ngôi nhà yên tĩnh 25 ~ 35
Ngưỡng người nghe 20
Đơn vị đề-xi-ben dB rất gần với sự cảm nhận âm thanh của tai người cũng như thuật toán lô-ga-rít của âm thanh. Người ta nhận thấy rằng sự cảm nhận độ lớn của âm thanh của tai người hoàn toàn không tăng tuyến tính theo như mức thanh áp tăng. Khả năng nghe phụ thuộc vào mỗi người. Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào âm lượng, thời gian và nội dung của câu chuyện, tâm lý của người nghe như ảm xúc, sự mong đợi và nếu say xỉn thì xe nào cũng êm như nhau cả.
Dù sao, mức độ cảm nhận thông thường của tai người với sự thay đổi âm thanh được người ta xác định như ở dưới đây:
Sự suy giảm mức âm thanh (dB) Cảm nhận tai người
1dB Không thể nghe thấy
3dB Vừa đủ để nghe thấy
6dB Nghe rõ
10dB Nghe nhỏ hơn một nửa
20dB Nghe nhỏ chỉ còn một phần tư
Một điều rất quan trọng mà những người “yêu” xe cần nhớ là dB có thuộc tính khác hẳn với các đơn vị thông thường. Mức thanh áp không thể được cộng với nhau như là người ta cộng đơn vị trọng lượng (Kg) được, sự kết hợp hai nguồn âm có mức 60 dB không tạo ra mức thanh áp 120 dB mà chỉ là 63 dB. Việc kết hợp nguồn âm 70 dB với nguồn khác là 80 dB sẽ không đem lại sự khác biệt nào.
Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là một số lượng lớn nguồn âm phụ khi kết hợp với một nguồn âm lớn không đem lại sự thay đổi nào cả. Nếu 10 nguồn ồn “bị quên lãng” có mức 70 dB khi kết hợp với nguồn ồn chính là 80 dB nó sẽ tạo ra một môi trường ồn lên tới 83 dB. Ngược lại, ta có thể thấy rằng giảm đi 10 nguồn ồn 70 dB chỉ giảm đi được có 3dB mà thôi. Đến đây có thể thấy rằng để giảm đi độ ồn của một môi trường nhất định như xe hơi chẳng hạn thì việc giảm đi được vài ba dB đã là một thành công rất lớn.
Last edited by a moderator:
