Sub cardioid là gì?

Sub cardioid, hay hệ thống loa subwoofer định hướng cardioid, là một loa hoặc cụm loa sub được thiết kế để phát phần lớn năng lượng dải trầm về phía trước và giảm mức âm thanh truyền về phía sau. Khi biểu diễn trên biểu đồ cực, vùng phủ của hệ thống có hình gần giống trái tim, vì vậy được gọi là cardioid.

Khác với một loa subwoofer thông thường thường phát bass tương đối rộng theo nhiều hướng, sub cardioid sử dụng sự kết hợp giữa nhiều nguồn âm để tạo:

• Giao thoa cộng về phía khán giả;

• Giao thoa triệt hoặc suy giảm về phía sau;

• Một vùng phủ dải trầm có định hướng rõ hơn;

• Tỷ lệ mức âm phía trước và phía sau lớn hơn.

Tuy nhiên, cần hiểu chính xác rằng cardioid không có nghĩa phía sau hoàn toàn không còn bass. Mức suy giảm thay đổi theo tần số, cấu hình, khoảng cách, môi trường và cách đo. Trên một số sub cardioid tích hợp mức suy giảm phía sau thay đổi từ khoảng 21 dB tại 43 Hz đến 28 dB tại 75 Hz. Chính sự chênh lệch này cho thấy khả năng giảm bass phía sau không phải một con số cố định cho toàn bộ dải tần.

Vì sao loa sub thông thường thường phát gần như đa hướng?

Ở dải tần thấp, bước sóng âm thanh rất dài so với kích thước thùng loa.

Bước sóng được tính gần đúng bằng công thức:

λ = c ÷ f

Trong đó:

• λ: bước sóng, tính bằng mét;

• c: tốc độ âm thanh, khoảng 343 m/s ở điều kiện thông thường;

• f: tần số, tính bằng Hz.

Một thùng sub 18 inch thường có kích thước nhỏ hơn nhiều so với bước sóng 50–80 Hz. Vì vậy, bản thân một nguồn sub đơn thông thường khó tạo hướng tính hẹp như horn dải cao. Để kiểm soát hướng phát của dải trầm, kỹ sư phải tạo một hệ thống có kích thước âm học lớn hơn bằng cách:

• Dùng nhiều nguồn sub đặt cách nhau;

• Sử dụng driver hướng về phía trước và phía sau;

• Điều chỉnh delay giữa các nguồn;

• Điều chỉnh gain;

• Đảo polarity khi cấu trúc thiết kế yêu cầu;

• Áp dụng filter và preset dành riêng cho từng vị trí.

Điều đó dẫn đến một sự thật quan trọng:

Cardioid không được tạo ra chỉ bởi hướng quay của thùng loa. Cardioid được tạo ra bởi quan hệ biên độ và phase giữa nhiều nguồn âm.

Sub cardioid hoạt động như thế nào?

Giao thoa cộng về phía trước

Trong vùng khán giả, tín hiệu từ các nguồn sub được điều chỉnh để đến gần cùng thời điểm và có quan hệ phase phù hợp. Khi đó, năng lượng của chúng cộng lại, giúp hệ thống giữ được mức bass cần thiết ở phía trước. Một số sub cardioid tích hợp còn cho phép driver phía trước và phía sau cùng đóng góp vào đầu ra hướng về khán giả.

Giao thoa triệt về phía sau

Ở phía sau cụm loa, khoảng cách truyền âm và quá trình xử lý DSP được thiết kế để hai hoặc nhiều nguồn có quan hệ đối nghịch hơn. Khi biên độ của các nguồn gần tương đương và phase đủ lệch, chúng sẽ triệt lẫn nhau một phần. Kết quả là khu vực phía sau nhận ít năng lượng dải trầm hơn so với phía trước.

Mục tiêu này có thể đạt được bằng nhiều kiến trúc khác nhau:

• Driver trước và driver sau trong cùng một thùng;

• Hai loa sub đặt trước – sau;

• Ba loa sub với một thùng quay ngược;

• Dãy end-fire có delay theo từng vị trí;

• Cụm sub kết hợp nhiều hướng và preset DSP riêng.

Không có một công thức delay và polarity chung cho tất cả các cấu hình trên.

Vì sao cần cả delay, phase và polarity?

Khoảng cách vật lý giữa hai nguồn âm tạo ra chênh lệch thời gian.

Với tốc độ âm thanh khoảng 343 m/s:

Khoảng cách 1 m tương đương gần 2,92 ms thời gian truyền âm.

Nhưng không thể từ đó kết luận rằng mọi cấu hình sub cách nhau 1 m đều phải đặt delay 2,92 ms.

Lý do là kỹ thuật viên còn phải xác định:

• Nguồn nào nằm phía trước;

• Nguồn nào nằm phía sau;

• Nguồn nào cần delay;

• Polarity của từng nguồn;

• Khoảng cách âm học thực giữa các driver;

• Đáp ứng phase của thùng loa;

• Filter và crossover đang sử dụng;

• Tần số trung tâm cần tối ưu;

• Mục tiêu cardioid hay hypercardioid.

Trong một topology, nguồn phía trước có thể được delay. Ở thiết kế khác, nguồn phía sau được xử lý bằng polarity, filter và delay riêng. Vì vậy, việc sao chép một con số trên mạng rất dễ tạo ra kết quả ngược với mong muốn.

Không phải mọi “sub cardioid” đều giống nhau

Trong thực tế, cụm từ loa sub cardioid được sử dụng cho ít nhất ba nhóm sản phẩm và cấu hình khác nhau.

1. Sub cardioid tích hợp trong một thùng loa

Đây là loại sub có sẵn nhiều driver hướng theo các phía khác nhau. Nhà sản xuất thiết kế buồng âm, cổng thoát hơi, amplifier và DSP để bản thân một thùng loa đã tạo được hướng tính cardioid. Ví dụ, d&b Y-SUB sử dụng một driver 18 inch hướng về phía trước và một driver 12 inch phát về phía sau trong một cấu trúc cardioid tích hợp. Hãng mô tả thiết kế này giúp giảm năng lượng không cần thiết phía sau hệ thống.

Ưu điểm

• Thi công nhanh;

• Không cần xếp nhiều thùng theo công thức ngoài hiện trường;

• Kích thước hệ thống gọn hơn;

• Khả năng giảm phía sau dễ dự đoán hơn;

• Có thể sử dụng một thùng riêng lẻ;

• Ít nguy cơ chọn nhầm delay và polarity.

Hạn chế

• Giá mỗi thùng có thể cao hơn;

• Có thể cần hai kênh amplifier cho các nhóm driver;

• Ít linh hoạt hơn cấu hình từ nhiều sub omni;

• Phải sử dụng amplifier và preset được hãng phê duyệt;

• Hướng tính vẫn chỉ hiệu quả trong dải tần thiết kế.

2. Nhiều loa sub thông thường ghép thành Cardioid Subwoofer Array

Một loa sub omni riêng lẻ có thể trở thành phần tử của Cardioid Subwoofer Array – CSA khi được ghép với các thùng khác theo đúng vị trí và processing.

Một cấu hình quen thuộc gồm ba loa:

• Hai loa hướng về phía khán giả;

• Một loa quay về phía sau;

• Loa phía sau sử dụng kênh amplifier hoặc preset CSA riêng.

Thương hiệu d&b cho phép B6-SUB được triển khai theo bội số của ba, với một thùng quay ngược và amplifier hoạt động ở chế độ CSA. Hãng cho biết cấu hình này giúp kiểm soát hướng tính dải thấp và giảm đáng kể năng lượng phát về phía sau.

Điểm cần chú ý là tỷ lệ hai loa trước – một loa sau không phải quy tắc áp dụng cho mọi thương hiệu. Nó chỉ đúng khi tài liệu và preset của hệ thống yêu cầu như vậy.

Ưu điểm

• Có thể tận dụng kho sub omni sẵn có;

• Linh hoạt chuyển đổi giữa omni và cardioid;

• Dễ tăng hoặc giảm quy mô hệ thống;

• Phù hợp với rental có nhiều thùng cùng model;

• Có thể tạo các cấu hình khác nhau cho từng mặt bằng.

Hạn chế

• Cần thêm số lượng thùng loa;

• Tốn thêm diện tích sân khấu;

• Cần thêm kênh amplifier hoặc processing;

• Sai vị trí một thùng có thể làm giảm hiệu quả;

• Nhầm preset hoặc dây loa có thể làm bass phía trước suy giảm;

• Việc đo và xác minh tại hiện trường gần như bắt buộc.

3. Hai loa sub ghép theo cặp Front và Back

Một số loa active có các preset riêng như:

• Cardioid Front;

• Cardioid Back;

• Normal hoặc Omni.

Khi đó, hai loa phải được đặt đúng hướng và chọn đúng preset tương ứng. Audiocenter T115S-DSP cung cấp ba preset Normal, Cardioid F và Cardioid B. Nhà sản xuất ghi rõ phải kết hợp Cardioid F với Cardioid B để tạo cấu hình cardioid.

Tương tự, Q-SYS công bố các mẫu PL-SUB cần từ hai thùng trở lên mới có thể thiết lập chế độ phát cardioid trong phần mềm hệ thống.

Thông tin này giúp làm rõ một nhầm lẫn rất phổ biến:

Một nút Cardioid trên loa active không nhất thiết biến một thùng loa riêng lẻ thành nguồn cardioid.

Nút đó có thể chỉ là preset dành cho thùng đóng vai trò phía trước hoặc phía sau trong một cụm nhiều loa.

Sub cardioid tích hợp và cardioid array khác nhau thế nào?

Cardioid, gradient và end-fire có phải một khái niệm?

Không hoàn toàn.

Cardioid là mô tả hướng tính

Cardioid mô tả mục tiêu hoặc kết quả của biểu đồ phủ âm:

• Mức lớn về phía trước;

• Mức nhỏ hơn về phía sau;

• Hình biểu đồ gần dạng trái tim.

Một hệ thống có thể tạo hướng tính cardioid bằng nhiều phương pháp khác nhau.

Gradient array là một phương pháp tạo cardioid

Gradient array thường sử dụng các nguồn nằm trước và sau nhau, kết hợp chênh lệch thời gian, polarity, filter và mức tín hiệu. Đây là nguyên lý phổ biến trong các cụm hai thùng, ba thùng hoặc sub có driver trước – sau tích hợp.

End-fire là cách xếp nhiều sub theo chiều sâu

Trong cấu hình end-fire, nhiều loa sub được xếp nối tiếp theo hướng từ sân khấu về phía khán giả. Các thùng được delay theo khoảng cách để năng lượng cộng về phía trước. Tùy cách tính toán, end-fire có thể tạo khả năng giảm phía sau và được triển khai theo mục tiêu cardioid. dBTechnologies từng sử dụng sáu VIO S218 trong cấu hình end-fire cardioid tại một hệ thống trình diễn thực tế.

Tuy nhiên, end-fire không đồng nghĩa với mọi cấu hình cardioid. Nó là một trong các cách tạo hướng tính dải trầm.

Broadside array là dãy sub xếp ngang

Broadside array dùng nhiều loa xếp theo chiều ngang sân khấu để kiểm soát:

• Độ rộng phủ bass;

• Hướng trục chính;

• Các thùy phụ;

• Mức chênh giữa giữa sân và hai bên.

Một dãy broadside thông thường vẫn có thể phát tương đối đối xứng về phía trước và sau. Muốn giảm bass sau sân khấu, từng phần tử hoặc toàn bộ array phải được bổ sung giải pháp cardioid.

Sub cardioid khác sub end-fire ra sao?

Không nên lựa chọn cấu hình chỉ vì tên gọi. Điều cần xác định là:

• Khu vực nào cần nhận bass;

• Khu vực nào cần giảm bass;

• Có bao nhiêu thùng loa;

• Có bao nhiêu kênh amplifier;

• Không gian cho phép xếp sâu bao nhiêu;

• Hệ thống có phần mềm dự đoán và preset nào.

Vì sao sub cardioid hữu ích cho sân khấu sự kiện?

Giảm bass tràn lên sân khấu

Sub omni đặt trước sân khấu không chỉ phát về khán giả. Một phần đáng kể năng lượng truyền ngược lên khu vực nghệ sĩ.

Điều này có thể làm:

• Sàn sân khấu rung nhiều;

• Ca sĩ cảm thấy bass bao quanh;

• Drummer và bassist khó nghe monitor;

• Micro vocal thu thêm low-frequency spill;

• Micro trống và nhạc cụ nhận nhiều tiếng sub;

• Bản monitor trở nên đục;

• Kỹ thuật viên phải dùng HPF hoặc EQ sâu hơn.

Sub cardioid không loại bỏ hoàn toàn các hiện tượng này, nhưng có thể giảm nguồn năng lượng trực tiếp đi về sân khấu. Các nhà sản xuất sub cardioid tích hợp thường nhấn mạnh khả năng giữ năng lượng dải thấp tránh khỏi sân khấu, tường phía sau hoặc khu vực turntable.

Giảm phản xạ từ tường phía sau

Trong hội trường, nhà hát, club hoặc ballroom, sub omni có thể chiếu nhiều bass vào tường sân khấu.

Phần năng lượng này phản xạ trở lại, tạo:

• Đáp tuyến dải trầm thiếu đồng đều;

• Bass kéo dài;

• Một số vị trí tăng quá nhiều;

• Một số vị trí bị triệt;

• Cảm giác kick và bass guitar thiếu gọn;

• Trường âm dải thấp có nhiều năng lượng vang.

Cardioid giúp giảm phần năng lượng trực tiếp chiếu vào bề mặt phía sau, từ đó có thể giảm trường âm vang dải thấp. d&b và Martin Audio đều mô tả lợi ích này trên các thiết kế sub định hướng của họ. Tuy nhiên, cardioid không thể thay thế xử lý âm học. Các phản xạ bên, mode phòng và năng lượng từ những nguồn khác vẫn tồn tại.

Giúp vocal và nhạc cụ sạch hơn

Khi bass phía sau giảm, micro sân khấu có thể thu ít năng lượng dải trầm hơn.

Lợi ích dễ nhận thấy nhất thường không phải “bass khán giả lớn hơn”, mà là:

• Vocal ít bị nền trầm che;

• Gate trống hoạt động ổn định hơn;

• Compressor vocal ít bị dải thấp kích hoạt;

• Monitor dễ cân bằng;

• Bản livestream nhận ít tiếng sub lọt;

• Kỹ thuật viên ít phải cắt sâu low-mid trên nhiều kênh.

Đây là lợi ích gián tiếp. Hiệu quả thực tế vẫn phụ thuộc hướng tính micro, vị trí monitor, kết cấu sân khấu và mức độ cách ly cơ học.

Hỗ trợ kiểm soát tiếng ồn ngoài khu vực

Với sân khấu ngoài trời gần:

• Khu dân cư;

• Khách sạn;

• Phòng họp;

• Khu hậu trường;

• Đường giao thông;

• Các sân khấu khác;

Giảm dải trầm về một số hướng có thể hỗ trợ kiểm soát âm thanh ngoài vùng khán giả.

Tuy nhiên, một cụm cardioid hướng trước – sau không tự động giải quyết bass truyền sang hai bên. Nếu yêu cầu kiểm soát toàn bộ mặt bằng, kỹ sư còn phải xem xét:

• Vị trí dãy sub;

• Chiều rộng array;

• Delay shading;

• Electronic steering;

• Các thùy phụ;

• Điều kiện gió và địa hình;

• Mức giới hạn tiếng ồn tại ranh giới.

Giảm ảnh hưởng đến DJ booth và turntable

Dải trầm truyền ngược vào DJ booth có thể làm:

• Mặt bàn rung;

• Thiết bị rung cơ học;

• DJ khó đánh giá mức bass ngoài sàn;

• Hệ thống monitor booth nghe đục;

• Turntable nhạy với rung bị ảnh hưởng.

Một hệ thống cardioid phù hợp có thể giảm năng lượng trực tiếp đi vào booth, nhưng vẫn cần:

• Bệ cách rung;

• Vị trí booth hợp lý;

• Monitor DJ phù hợp;

• Kiểm soát kết cấu sàn;

• Giới hạn mức sub.

Cardioid có làm bass phía trước lớn hơn không?

Không phải lúc nào cũng vậy.

Kết quả phụ thuộc vào kiến trúc hệ thống.

Với sub cardioid tích hợp

Driver phía sau có thể được xử lý để vừa hỗ trợ giảm phía sau, vừa đóng góp một phần đầu ra phía trước. Một số thiết kế công bố mức đầu ra phía trước cao hơn so với một sub đơn có driver tương đương.

Với cardioid array dùng nhiều sub omni

Một phần tài nguyên loa và amplifier được sử dụng để tạo vùng triệt phía sau. So với việc cho toàn bộ thùng cùng hướng trước và chạy omni, mức đầu ra cực đại phía trước có thể thay đổi.

Do đó, không nên đánh giá cấu hình chỉ bằng số lượng loa. Cần xem:

• SPL trong vùng khán giả;

• Độ đồng đều;

• Rear rejection;

• Headroom của nhóm rear;

• Mức limiter;

• Hiệu suất toàn hệ thống.

Cardioid là sự đánh đổi có chủ đích: dùng một phần tài nguyên để đổi lấy khả năng kiểm soát hướng.

Front-to-back ratio là gì?

Front-to-back ratio là mức chênh lệch giữa phía trước và phía sau hệ thống tại:

• Cùng tần số;

• Cùng khoảng cách;

• Cùng điều kiện đo;

• Cùng thời điểm.

Ví dụ:

• Phía trước đo được 100 dB SPL tại 63 Hz;

• Phía sau đo được 80 dB SPL tại 63 Hz;

khi đó front-to-back ratio tại 63 Hz là khoảng 20 dB.

Không nên công bố một con số rear rejection nếu không nói rõ:

• Đo tại tần số nào;

• Đo bằng sine, noise hay tín hiệu chương trình;

• Khoảng cách bao nhiêu;

• Môi trường tự do hay trong phòng;

• Vị trí micro phía sau;

• Cấu hình và preset đang sử dụng.

Một hệ thống có thể đạt 20 dB tại 80 Hz nhưng chỉ 8–10 dB tại 35 Hz. Vì vậy, hãy đọc cả biểu đồ polar theo tần số thay vì chỉ nhìn một con số tiếp thị.

Cardioid và hypercardioid khác nhau thế nào?

Cardioid

Cardioid ưu tiên giảm vùng trực tiếp phía sau. Biểu đồ thường có một vùng suy giảm lớn quanh góc 180°.

Hypercardioid

Hypercardioid có thể tạo mức giảm sâu ở các góc chéo phía sau, nhưng thường xuất hiện một thùy nhỏ ngay phía sau. d&b J-INFRA, chẳng hạn, cung cấp chế độ Hypercardioid nhằm tối ưu mức suy giảm tại các vùng trái và phải phía sau thùng loa.

Không thể nói hypercardioid luôn tốt hơn cardioid. Lựa chọn phụ thuộc khu vực cần bảo vệ:

• Nếu cần giảm ngay chính giữa phía sau, cardioid có thể phù hợp hơn;

• Nếu cần giảm các vùng chéo phía sau, hypercardioid có thể hữu ích;

• Nếu phía sau có một thùy nhỏ nhưng đúng vị trí khu vực nhạy cảm, kết quả có thể không phù hợp.

Cần nhìn toàn bộ polar map thay vì chỉ nhìn tên chế độ.

Khi nào nên sử dụng sub cardioid?

Sub cardioid đặc biệt hữu ích trong các trường hợp:

Sân khấu có nhiều micro mở

Các chương trình có:

• Nhiều vocal;

• Dàn trống acoustic;

• Dàn nhạc;

• Micro nhạc cụ;

• Choir;

• Micro ambience;

sẽ hưởng lợi khi lượng bass trực tiếp trên sân khấu được giảm.

Sân khấu đặt gần tường

Cardioid giúp hạn chế một phần năng lượng đánh trực tiếp vào tường phía sau, phù hợp với:

• Ballroom;

• Hội trường;

• Nhà hát;

• Trung tâm hội nghị;

• Phòng đa năng;

• Club.

Sự kiện ngoài trời gần khu vực nhạy cảm

Phù hợp với:

• Sân khấu đô thị;

• Tiệc cưới ngoài trời;

• Sự kiện khách sạn;

• Festival nhiều sân khấu;

• Khu nghỉ dưỡng;

• Địa điểm gần dân cư.

DJ booth nằm sát hệ thống sub

Giảm bass phía sau có thể giúp booth dễ kiểm soát và hạn chế rung trực tiếp.

Livestream hoặc broadcast cùng lúc với FOH

Giảm lượng sub lọt vào micro sân khấu và ambience có thể giúp bản broadcast sạch hơn.

Khi nào chưa cần dùng cardioid?

Không phải chương trình nào cũng cần đầu tư thêm loa và processing để tạo cardioid.

Một cấu hình omni có thể phù hợp hơn khi:

• Chỉ có một loa sub;

• Sân khấu rất nhỏ;

• Không có không gian đặt cụm trước – sau;

• Phía sau không phải khu vực cần bảo vệ;

• Mức âm yêu cầu thấp;

• Hệ thống không có DSP hoặc preset phù hợp;

• Đội kỹ thuật không có công cụ đo;

• Số lượng amplifier channel bị giới hạn.

Trong những trường hợp này, đặt sub omni đúng vị trí, gom sub ở trung tâm và căn chỉnh tốt có thể mang lại kết quả ổn định hơn một cụm cardioid được triển khai sai.

Một hệ thống omni được bố trí đúng thường tốt hơn một hệ thống cardioid chỉ đúng về hình thức.

Cardioid có giúp bass đều hơn trong toàn bộ khán giả không?

Không tự động.

Cardioid chủ yếu giải quyết hướng trước – sau. Nó không tự động loại bỏ:

• Power alley;

• Triệt tiêu giữa sub trái và phải;

• Mode phòng;

• Đỉnh – hụt theo chiều ngang;

• Giao thoa với sub ở vị trí khác;

• Chênh lệch bass giữa hàng đầu và cuối.

Ví dụ, hai cụm cardioid đặt trái – phải sân khấu vẫn có thể tạo vùng cộng lớn ở giữa và các vùng triệt lệch bên.

Để bass đồng đều, cần xử lý thêm:

• Bố trí sub theo chiều ngang;

• Cụm sub giữa sân khấu;

• Arc array;

• Delay shading;

• Electronic steering;

• Phân tích nhiều vị trí;

• Căn phase giữa các nhóm sub.

Cardioid và phân bố bass đều là hai bài toán liên quan nhưng không giống nhau.

Quy trình thiết kế sub cardioid đúng

Bước 1: Xác định vùng cần phục vụ và vùng cần giảm

Trước khi chọn topology, cần đánh dấu trên bản vẽ:

• Vùng khán giả;

• Sân khấu;

• Backstage;

• DJ booth;

• Nhà dân;

• Tường phía sau;

• Khu vực VIP;

• Các sân khấu lân cận;

• Vị trí FOH;

• Ranh giới tiếng ồn.

Nếu không biết chính xác cần giảm bass ở đâu, kỹ thuật viên sẽ không thể chọn cardioid hay hypercardioid phù hợp.

Bước 2: Kiểm tra đúng model và tài liệu nhà sản xuất

Cần xác định loa thuộc nhóm nào:

• Cardioid tích hợp;

• Sub omni có thể ghép theo cặp;

• Sub yêu cầu ba thùng CSA;

• Sub active có Cardioid Front/Back;

• Sub hỗ trợ end-fire;

• Sub không được hãng hỗ trợ cấu hình định hướng.

Một số sản phẩm được công bố có cả cấu hình standard và cardioid, nhưng chế độ cardioid vẫn yêu cầu số lượng, orientation và preset cụ thể. L-Acoustics, chẳng hạn, liệt kê nhiều mẫu SB18, SB15m và KS28 có thể hoạt động trong cấu hình standard hoặc cardioid.

Không nên hiểu mô tả “cardioid capable” là bật một preset tùy ý trên một thùng riêng lẻ.

Bước 3: Sử dụng phần mềm dự đoán

Phần mềm của hãng giúp mô phỏng:

• Polar pattern;

• Rear rejection theo tần số;

• Vùng phủ khán giả;

• Thùy phụ;

• Khoảng cách giữa các thùng;

• Cấu hình cardioid hoặc hypercardioid;

• Headroom;

• Số kênh amplifier;

• Delay và gain của từng nhóm.

Việc mô phỏng không thay thế phép đo thực tế, nhưng giúp loại bỏ các cấu hình rõ ràng không phù hợp trước khi vận chuyển và xếp loa.

Bước 4: Đặt loa đúng orientation

Cần kiểm tra:

• Mặt trước của thùng nào quay về khán giả;

• Thùng nào quay về sân khấu;

• Cổng kết nối nằm ở hướng nào;

• Khoảng cách mép thùng;

• Tâm driver;

• Cụm có bị lệch sang trái hoặc phải không;

• Thùng rear có bị vật cản che kín không.

Quay sai một thùng trong cụm ba loa hoặc chọn sai preset Front/Back có thể làm giảm bass phía trước thay vì phía sau.

Bước 5: Giữ đúng khoảng cách thiết kế

Khoảng cách quyết định chênh lệch thời gian truyền âm.

Di chuyển một thùng vài chục centimet có thể làm thay đổi:

• Tần số đạt rear rejection sâu nhất;

• Dải tần cộng tốt ở phía trước;

• Hình dạng thùy phía sau;

• Đáp ứng phase của toàn cụm.

Không nên xếp loa theo vị trí còn trống rồi hy vọng DSP sẽ sửa được toàn bộ hình học.

Bước 6: Kết nối đúng kênh amplifier

Đối với cấu hình nhiều nhóm, cần phân biệt rõ:

• Front sub;

• Rear sub;

• Cardioid F;

• Cardioid B;

• Main sub;

• Reversed sub;

• Kênh amplifier tương ứng;

• Preset tương ứng.

Nên dán nhãn cả:

• Dây loa;

• Kênh amplifier;

• Output DSP;

• Thùng loa;

• Preset.

Đặc biệt trong rental, chỉ một dây NL4 sai pin cũng có thể làm toàn bộ cardioid array hoạt động không đúng.

Bước 7: Chọn đúng preset

Preset có thể chứa đồng thời:

• Polarity;

• Delay;

• Gain;

• All-pass filter;

• EQ;

• Low-pass filter;

• Limiter;

• Correction cho thùng quay sau;

• Bù đặc tính driver và cổng thoát hơi.

Do đó, không nên cố sao chép preset bằng ba thao tác đơn giản “đảo phase – giảm gain – thêm delay” nếu chưa biết toàn bộ nội dung processing của hãng. Các loa active hiện nay có thể tích hợp Cardioid Mode và delay ngay trên DSP, nhưng việc bố trí companion sub vẫn phải theo hướng dẫn cụ thể. RCF và Audiocenter đều cung cấp nhiều mẫu active sub có chế độ cardioid hoặc preset dành cho cấu hình định hướng.

Bước 8: Kiểm tra từng nhóm riêng

Trước khi mở toàn bộ array:

1. Mở riêng nhóm front;

2. Kiểm tra mức và polarity;

3. Mở riêng nhóm rear;

4. Xác nhận đúng preset;

5. Kiểm tra không có output bị đảo ngoài ý muốn;

6. Xác nhận limiter và amplifier status;

7. Sau đó mới mở cả hai nhóm.

Nếu mở tất cả từ đầu và thấy bass yếu, rất khó xác định lỗi nằm ở front, rear, dây, DSP hay amplifier.

Bước 9: Đo phía trước và phía sau

Đặt micro đo:

• Ở phía trước cụm;

• Ở phía sau cụm;

• Với khoảng cách tương đương;

• Trên cùng trục;

• Ở độ cao hợp lý;

• Không quá gần thùng loa.

Đo từng trạng thái:

1. Front group;

2. Rear group;

3. Tổng array;

4. So sánh magnitude;

5. So sánh phase;

6. Kiểm tra front-to-back ratio theo từng tần số.

Không nên chỉ nghe bằng tai tại phía sau. Tai người khó đánh giá chính xác mức suy giảm theo từng dải khi đang đứng gần một hệ thống có SPL cao.

Bước 10: Xem phase trace thay vì chỉ nhìn SPL

Một vết lõm phía sau cho biết hệ thống đang triệt tại vị trí đó, nhưng phase trace giúp xác định tại sao.

Cần kiểm tra:

• Hai nhóm có mức gần nhau trong vùng mục tiêu không;

• Phase có đối nghịch tại phía sau không;

• Phase có tương thích tại phía trước không;

• Dải triệt rộng hay chỉ tập trung tại một tần số;

• Measurement delay có được đặt đúng không;

• Coherence có đủ tin cậy không.

Nếu chỉ tối ưu một tần số duy nhất, hệ thống có thể tạo một null rất sâu nhưng hẹp, trong khi phần còn lại của dải sub vẫn phát nhiều về phía sau.

Bước 11: Căn toàn bộ cụm sub với loa main

Sau khi cardioid array đã hoạt động đúng, hãy xem cả cụm sub như một nguồn duy nhất để căn với loa full-range hoặc line array.

Quy trình:

1. Đo main riêng;

2. Đo toàn bộ sub array;

3. Xác định vùng crossover;

4. So sánh phase;

5. Chọn polarity của toàn cụm sub;

6. Điều chỉnh delay của cả cụm;

7. Kiểm tra tổng main + sub;

8. Đo tại nhiều vị trí.

Không nên căn từng thùng rear riêng với loa main. Rear sub là một phần của cấu trúc tạo hướng tính, không phải một hệ thống bass độc lập.

Bước 12: Walk test toàn bộ không gian

Sau phép đo tại trục chính, cần nghe và đo thêm:

• Hai bên cụm loa;

• Góc chéo phía sau;

• Sân khấu;

• Backstage;

• Khu vực FOH;

• Mép trái và phải khán giả;

• Gần tường;

• Vị trí ranh giới tiếng ồn.

Một polar pattern đẹp trên trục giữa chưa chắc giảm tốt tại hai góc phía sau.

Thông số nào cần theo dõi khi tuning cardioid?

Magnitude

Cho biết mức SPL hoặc mức tương đối theo tần số.

Cần so sánh:

• Front riêng;

• Rear riêng;

• Tổng phía trước;

• Tổng phía sau.

Phase

Cho biết quan hệ thời gian theo tần số giữa các nhóm.

Cần quan sát đúng vùng hoạt động của sub, không cố làm phase trùng hoặc đối nghịch trên toàn phổ.

Impulse response

Hỗ trợ kiểm tra:

• Thời gian đến;

• Delay giữa các nhóm;

• Sai routing;

• Một thùng có đến sớm hoặc muộn bất thường không.

Coherence

Giúp đánh giá dữ liệu có đủ ổn định để tin cậy hay không.

Ở dải trầm trong phòng, coherence có thể giảm do:

• Phản xạ;

• Tiếng ồn môi trường;

• Micro đứng trong vùng mode;

• Khoảng thời gian lấy mẫu;

• Nhiều nguồn âm ngoài hệ thống đo.

Limiter và headroom

Nhóm rear có thể sử dụng gain hoặc filter khác nhóm front. Vì vậy, mức limiter của hai nhóm không nhất thiết giống nhau.

Cần chắc chắn rằng:

• Rear sub không chạm limiter quá sớm;

• Front sub còn headroom;

• Amplifier không clip;

• Preset đúng trở kháng;

• Không có output bị tăng gain sau limiter.

Có thể tự tính delay cardioid bằng công thức không?

Có thể dùng công thức để hiểu nguyên lý, nhưng không nên coi đó là preset hoàn chỉnh.

Hai công thức cơ bản:

λ = c ÷ f
t = d ÷ c

Trong đó:

• λ: bước sóng;

• f: tần số;

• d: khoảng cách;

• t: thời gian truyền;

• c: tốc độ âm thanh.

Ví dụ, nếu hai tâm âm học cách nhau 1 m, thời gian truyền tương đương gần 2,92 ms.

Nhưng để tạo cardioid còn phải xét:

• Nguồn nào được delay;

• Có đảo polarity hay không;

• Tỷ lệ gain;

• Đáp ứng phase thực của thùng;

• Khoảng cách tâm âm học thay vì mép thùng;

• Filter crossover;

• Tần số cần tối ưu;

• Kiến trúc gradient hay end-fire;

• Ảnh hưởng của mặt đất.

Vì vậy, phép tính 2,92 ms chỉ cho biết thời gian âm truyền qua 1 m. Nó chưa cho biết phải nhập 2,92 ms vào loa nào.

Những sai lầm thường gặp khi setup sub cardioid

Bật Cardioid Mode trên một thùng rồi coi như hoàn thành

Nhiều preset Cardioid được thiết kế cho một thùng trong cặp hoặc cụm. Nếu thiếu thùng companion, hướng tính mong muốn sẽ không hình thành.

Hãy kiểm tra trong tài liệu xem sản phẩm:

• Cardioid tích hợp một thùng;

• Cần hai thùng;

• Cần ba thùng;

• Hay cần một topology riêng.

Chỉ quay một loa sub ra sau

Quay thùng loa chỉ thay đổi vị trí driver, cổng thoát hơi và khoảng cách âm học. Nó không tự tạo quan hệ phase phù hợp.

Nếu cả hai loa nhận cùng tín hiệu và không có processing đúng, kết quả có thể là:

• Phía trước bị hụt;

• Phía sau không giảm;

• Đáp tuyến xuất hiện nhiều vùng cộng – triệt;

• Bass thay đổi rõ theo vị trí.

Chỉ đảo polarity cho loa phía sau

Polarity invert tạo thay đổi 180° tại mọi tần số nhưng không bù được thời gian truyền do khoảng cách vật lý.

Một cấu hình thực tế thường cần kết hợp:

• Polarity;

• Delay;

• Gain;

• Filter;

• Vị trí.

Sao chép delay từ một hệ thống khác

Hai hệ thống cùng dùng sub 18 inch nhưng có thể khác:

• Kích thước thùng;

• Vị trí driver;

• Cổng thoát hơi;

• DSP latency;

• Crossover;

• Phase response;

• Khoảng cách xếp loa.

Con số từ model khác không phải điểm bắt đầu an toàn.

Đặt loa rear quá sát tường

Khi loa rear hoặc cổng thoát hơi nằm quá sát tường, phản xạ và acoustic loading có thể làm thay đổi mức, phase và đáp tuyến. Preset được thiết kế cho môi trường tự do hoặc cấu hình cụ thể có thể không còn tạo kết quả giống dự đoán.

Che mặt loa rear bằng rèm hoặc sân khấu

Một thùng quay ngược thường cần đường phát âm thanh thông thoáng.

Không nên:

• Bịt grille phía sau;

• Đặt sát vách kín;

• Che bằng vật liệu dày;

• Đặt thiết bị lớn ngay trước driver;

• Nhét vào khoang sân khấu không đúng thiết kế.

Dùng hai model sub khác nhau cho front và rear

Khác model đồng nghĩa khác:

• Đáp tuyến;

• Sensitivity;

• Phase;

• Group delay;

• Công suất;

• Limiter;

• Kích thước driver.

Việc làm chúng triệt nhau trên một dải rộng trở nên khó dự đoán.

Đo phía trước và sau ở khoảng cách khác nhau

Nếu micro phía trước cách 5 m nhưng micro phía sau chỉ cách 2 m, chênh lệch SPL không còn phản ánh đúng front-to-back ratio.

Đo quá gần thùng loa

Trong vùng rất gần:

• Khoảng cách đến từng driver khác nhau nhiều;

• Cổng thoát hơi và driver chưa cộng hoàn chỉnh;

• Biểu đồ cực chưa hình thành giống vùng xa hơn.

Nên đo tại khoảng cách đủ để các phần tử được xem như một cụm, đồng thời phù hợp hướng dẫn của hãng.

Tối ưu một điểm duy nhất

Một null sâu tại chính giữa phía sau có thể đi kèm hai thùy phụ lớn ở góc chéo. Hãy kiểm tra nhiều góc thay vì chỉ đặt micro tại 180°.

Căn sub với main trước khi hoàn thiện cardioid

Mỗi thay đổi delay hoặc polarity giữa nhóm front và rear có thể làm phase tổng của sub array thay đổi. Phải hoàn thiện cấu trúc cardioid trước, sau đó mới căn toàn cụm với main.

Cho rằng cardioid xử lý được room mode

Cardioid giúp giảm năng lượng về một số hướng. Nó không thể loại bỏ hoàn toàn các mode do kích thước và bề mặt phòng tạo ra.

Cardioid có làm giảm công suất hoặc độ bền của hệ thống không?

Bản thân hướng tính cardioid không làm giảm độ bền nếu hệ thống được vận hành theo preset và giới hạn của nhà sản xuất.

Tuy nhiên, cần lưu ý:

• Rear sub vẫn phải hoạt động đáng kể;

• Một số nhóm driver có processing khác nhau;

• Headroom của rear channel có thể trở thành giới hạn;

• Thêm EQ để bù mức có thể tiêu tốn headroom;

• Sai preset có thể làm một nhóm chạm limiter sớm;

• Đấu sai trở kháng có thể gây quá tải amplifier.

Cardioid không phải cách sử dụng “một loa phía sau chạy nhẹ cho có”. Nhóm rear là thành phần âm học thiết yếu và phải được cấp công suất, limiter và processing đúng.

Nên chọn sub cardioid tích hợp hay tự xếp array?

Nên chọn sub cardioid tích hợp khi

• Thời gian setup ngắn;

• Diện tích sân khấu hạn chế;

• Đội vận hành thay đổi thường xuyên;

• Hệ thống cố định;

• Cần kết quả dễ lặp lại;

• Không muốn dùng nhiều thùng để tạo rear rejection;

• Ưu tiên cấu hình gọn và ít dây.

Nên chọn cardioid array từ nhiều sub khi

• Rental đã sở hữu nhiều sub cùng model;

• Cần linh hoạt omni, cardioid, end-fire hoặc arc;

• Sân khấu có đủ không gian;

• Có nhiều kênh amplifier;

• Có phần mềm dự đoán;

• Có kỹ thuật viên đo hệ thống;

• Mỗi show có mặt bằng rất khác nhau.

Trường hợp cần cân nhắc lại

Nếu ngân sách chỉ đủ hai sub nhưng chương trình cần SPL cao ở phía trước, dùng một thùng làm rear có thể khiến tài nguyên cho khán giả giảm đáng kể.

Khi đó, cần so sánh hai phương án:

1. Hai sub cùng hướng trước chạy omni;

2. Một cặp cardioid với mức rear rejection tốt hơn nhưng headroom phía trước khác đi.

Không có phương án luôn đúng. Quyết định phải dựa trên ưu tiên của chương trình.

Checklist triển khai sub cardioid cho rental

Trước khi ra show

• Kiểm tra đủ số lượng sub;

• Kiểm tra amplifier channel;

• Chuẩn bị đúng show file;

• In sơ đồ vị trí;

• Ghi khoảng cách giữa các thùng;

• Ghi orientation;

• Ghi preset Front/Back;

• Chuẩn bị dây loa đúng pin;

• Kiểm tra firmware;

• Kiểm tra limiter.

Khi lắp đặt

• Đo đúng vị trí bằng thước;

• Dán nhãn front và rear;

• Không để vật cản trước driver;

• Kết nối đúng output;

• Kiểm tra từng thùng;

• Kiểm tra polarity;

• Kiểm tra delay;

• Kiểm tra gain;

• Xác nhận không có scene cũ ghi đè.

Khi tuning

• Đo front group;

• Đo rear group;

• Đo tổng phía trước;

• Đo tổng phía sau;

• Kiểm tra nhiều tần số;

• Kiểm tra góc chéo;

• Hoàn thiện cardioid trước;

• Sau đó căn với main;

• Walk test vùng khán giả;

• Kiểm tra sân khấu khi ban nhạc hoạt động.

Sau khi hoàn thiện

• Lưu preset;

• Khóa DSP;

• Chụp ảnh cách xếp;

• Ghi khoảng cách;

• Ghi front-to-back ratio;

• Lưu file đo;

• Bàn giao cho người vận hành;

• Không tự ý di chuyển từng thùng trong chương trình.

Kết luận: Sub cardioid là bài toán kiểm soát hướng, không phải nút bấm

Sub cardioid là gì? Đây là một loa hoặc cụm loa subwoofer được thiết kế để đưa nhiều năng lượng dải trầm về phía khán giả và giảm năng lượng truyền về phía sau.

Để tạo ra kết quả đó, hệ thống phải phối hợp:

• Vị trí vật lý;

• Khoảng cách;

• Delay;

• Phase;

• Polarity;

• Gain;

• Filter;

• Preset DSP;

• Cấu trúc thùng loa.

Một sub cardioid được triển khai đúng có thể giúp sân khấu sạch hơn, hạn chế bass đánh vào tường sau, hỗ trợ micro và monitor, đồng thời kiểm soát âm thanh ngoài vùng phục vụ tốt hơn. Nhưng cardioid không giải quyết mọi vấn đề của dải trầm. Nó không tự sửa power alley, room mode, giao thoa trái – phải hoặc lỗi căn sub với main.

Nguyên tắc quan trọng nhất là:

Hoàn thiện hướng tính của toàn cụm sub trước, kiểm tra phía trước và phía sau bằng phép đo, sau đó mới căn toàn bộ sub array với hệ thống loa chính.

Tư vấn sub cardioid và tuning hệ thống tại CK Audio

CK Audio cung cấp các giải pháp loa sub cardioid và hệ thống âm thanh sân khấu sự kiện chuyên nghiệp dành cho chủ đầu tư, bầu show, đơn vị tích hợp và đối tác rental.

Khách hàng được hỗ trợ:

• Phân tích mặt bằng và vùng cần kiểm soát bass;

• Tư vấn sub cardioid tích hợp hoặc cấu hình nhiều thùng;

• Lựa chọn loa sub, amplifier và DSP đồng bộ;

• Thiết kế cardioid, end-fire, arc hoặc broadside array;

• Cài đặt delay, polarity, crossover và limiter;

• Căn chỉnh subwoofer với loa full-range và line array;

• Xây dựng preset theo từng cấu hình rental;

• Hỗ trợ đào tạo kỹ thuật viên vận hành;

• Chiết khấu cao cho dự án và đơn vị rental;

• Cung cấp đầy đủ hóa đơn VAT, CO, CQ;

• Chính sách bảo vệ giá dự án và bảo vệ thầu;

• Hồ sơ nguồn gốc rõ ràng, thuận lợi khi nghiệm thu và triển khai các dự án lớn.