Tai nghe tạo được cảm giác tiếng phát ra sau lưng hay trên đầu bằng cách bắt chước chính những manh mối mà tai và não dùng để định vị âm thanh: độ lệch thời gian, độ chênh to nhỏ giữa hai tai, và cách vành tai, đầu, vai "nhuộm màu" tiếng tới từ mỗi hướng. Âm thanh vòm dùng nhiều loa đặt quanh phòng; âm thanh 3D trên tai nghe dùng phép tính để giả lập những loa ấy chỉ bằng hai bên tai.
Não định vị tiếng bằng những manh mối nào
Cơ chế định hướng âm thanh của hai tai đã có bài riêng trong danh mục "Tai & cách ta nghe". Ở đây chỉ nhắc ngắn ba manh mối, vì mọi công nghệ âm thanh vòm và 3D đều xoay quanh việc tái tạo chúng:
| Manh mối | Là gì | Giúp biết điều gì |
|---|---|---|
| Chênh lệch thời gian | Tiếng tới tai gần trước, tai xa sau, lệch tối đa khoảng 0,6–0,7 phần nghìn giây | Tiếng ở bên trái hay phải, nhất là âm trầm |
| Chênh lệch độ to | Đầu che bớt tiếng cho tai phía xa, rõ nhất với âm cao | Trái – phải, với âm bổng |
| "Dấu vân tay" vành tai | Các nếp gấp của vành tai, đầu và vai làm mạnh hoặc yếu một số tần số tuỳ theo hướng tới | Trước hay sau, trên hay dưới |
Hai manh mối đầu đủ để biết trái – phải. Nhưng một tiếng ở ngay phía trước và một tiếng ở ngay phía sau tới hai tai cùng lúc, cùng độ to. Để phân biệt, não dựa vào manh mối thứ ba: tiếng tới từ sau lưng bị vành tai che, nên mất bớt một số âm cao theo một kiểu rất riêng. Bộ "dấu vân tay" này được giới âm học gọi là hàm truyền liên quan đầu, viết tắt theo tiếng Anh là HRTF. Mỗi người một bộ, vì mỗi người một hình vành tai.
Từ hai loa đến loa vòm
Mong muốn nghe âm thanh "có không gian" đã có từ rất sớm. Năm 1881, tại Triển lãm Điện quốc tế ở Paris, kỹ sư Clément Ader cho người xem nghe buổi diễn ở nhà hát qua những cặp ống nghe điện thoại, mỗi tai nối với một micro đặt ở vị trí khác nhau trên sân khấu. Người nghe kể rằng họ cảm được ca sĩ di chuyển qua lại. Đó là một trong những lần đầu tiên con người tạo được cảm giác không gian bằng hai kênh âm thanh riêng.
Về sau, âm thanh hai kênh trái – phải trở thành chuẩn quen thuộc. Nhưng hai loa phía trước chỉ vẽ được một "sân khấu" trước mặt. Muốn tiếng máy bay bay qua đầu hay tiếng mưa bao quanh, cần thêm loa. Các rạp chiếu phim rồi các bộ dàn gia đình dần chuyển sang âm thanh vòm:
- Hệ 5.1: năm loa (trái, giữa, phải phía trước, hai loa vòm hai bên – phía sau) cộng một loa siêu trầm. Con số ".1" là kênh siêu trầm, chỉ lo phần âm rất thấp như tiếng nổ, tiếng sấm.
- Hệ 7.1: thêm hai loa phía sau nữa cho vòm kín hơn.
- Âm thanh theo vật thể, có loa trên trần: thay vì gửi sẵn tiếng vào từng loa, bản phim ghi "vật thể âm thanh" kèm toạ độ trong không gian (con chim bay từ góc này sang góc kia, phía trên), rồi máy phát tự tính xem loa nào phát gì tuỳ cách bố trí loa của từng phòng.
Loa giữa phía trước thường lo phần lời thoại, giúp tiếng nhân vật như phát ra từ màn hình dù người xem ngồi lệch sang một bên.
Làm sao hai bên tai nghe giả được tiếng sau lưng
Với tai nghe, chỉ có hai nguồn âm đặt sát tai, bỏ qua hoàn toàn vành tai và đầu người nghe. Vì thiếu "dấu vân tay" vành tai, tiếng nghe qua tai nghe thường có cảm giác nằm trong đầu, giữa hai tai, chứ không ở ngoài không gian.
Âm thanh 3D trên tai nghe giải bài toán này bằng cách đưa "dấu vân tay" vào tín hiệu trước khi phát. Muốn một tiếng chuông nghe như ở sau lưng bên trái, phần mềm:
- Làm tiếng tới tai trái sớm hơn tai phải một chút, và to hơn một chút.
- Lọc tiếng theo đúng kiểu mà vành tai, đầu, vai sẽ làm với âm tới từ hướng sau – trái.
- Thêm một chút tiếng dội nhẹ của căn phòng giả lập, vì trong đời thật ta luôn nghe cả tiếng phản xạ, và tiếng hoàn toàn "khô" khó tạo cảm giác ở xa.
Kết quả gọi là âm thanh hai tai (binaural). Thay vì tính toán, người ta cũng có thể ghi âm trực tiếp bằng một chiếc "đầu giả" có vành tai giống thật, gắn micro trong hai ống tai. Bản ghi ấy, nghe lại bằng tai nghe, có thể khiến người nghe giật mình quay đầu vì tưởng có người thì thầm sau lưng.
Vì sao có người nghe thấy rõ, có người không
Hầu hết hệ âm thanh 3D dùng một bộ "dấu vân tay" trung bình, đo từ đầu giả hoặc từ một nhóm người. Ai có vành tai gần với mẫu ấy sẽ thấy hiệu ứng rất thật; ai có vành tai khác nhiều có thể thấy tiếng "phía trước" lại như ở sau, hoặc mọi thứ vẫn nằm trong đầu. Một số thiết bị cho phép chụp ảnh vành tai để ước tính bộ "dấu vân tay" riêng, giúp định vị chính xác hơn.
Theo dõi chuyển động đầu
Ngoài đời, khi ta quay đầu sang trái, tiếng tivi phía trước dịch sang bên phải. Với tai nghe thường, quay đầu thì tiếng quay theo, làm não "nghi ngờ". Tai nghe có cảm biến chuyển động đo góc quay đầu và tính lại âm thanh liên tục, để nguồn âm đứng yên trong không gian. Chỉ một chi tiết ấy đã giúp tiếng ra khỏi đầu, rõ hơn rất nhiều. Bản thân con người cũng làm vậy tự nhiên: khi không chắc tiếng từ trước hay sau, ta khẽ nghiêng hoặc xoay đầu.
Âm thanh 3D được dùng ở đâu
- Xem phim, nghe nhạc: tạo cảm giác rạp hát hoặc phòng hoà nhạc bằng tai nghe.
- Thực tế ảo và mô phỏng huấn luyện: người dùng cần biết tiếng tới từ đâu để quay đầu đúng hướng.
- Hội họp trực tuyến: đặt giọng mỗi người ở một vị trí khác nhau trong không gian, giúp dễ phân biệt ai đang nói, tương tự cách tai tách một giọng giữa bữa tiệc ồn.
- Hỗ trợ người khiếm thị: một số ứng dụng dẫn đường phát tiếng báo từ đúng hướng cần rẽ, để người dùng đi theo bằng tai.
- Buồng lái và xe cộ: tiếng cảnh báo phát từ đúng hướng nguy hiểm giúp phản xạ nhanh hơn.
Nghe âm thanh vòm và 3D sao cho tai khoẻ
Âm thanh 3D làm trải nghiệm hấp dẫn đến mức người ta dễ nghe lâu và to. Vài lưu ý:
- Không cần vặn to mới thấy "3D". Hiệu ứng nằm ở thời gian và màu tiếng, không nằm ở âm lượng.
- Với phim có cảnh nổ, tiếng siêu trầm, nên để âm lượng tổng ở mức vừa, vì đoạn cao trào có thể to vọt.
- Theo mốc hay dẫn của WHO, khoảng 85 dB nghe tối đa 8 giờ mỗi ngày, cứ tăng 3 dB thì thời gian giảm một nửa. Nghỉ tai sau mỗi khoảng nghe dài.
- Âm thanh 3D có thể gây chóng mặt nhẹ ở một số người, nhất là khi kết hợp kính thực tế ảo. Thấy khó chịu thì dừng lại nghỉ.
Khi nào cần đi khám
Nên đi khám chuyên khoa tai mũi họng nếu sau khi nghe thấy ù tai kéo dài, ù một bên, đau tai, hay có cảm giác chóng mặt không hết. Nghe kém đột ngột, nhất là ở một bên, cần đi khám ngay, càng sớm càng tốt. Thêm một dấu hiệu đáng để ý: nếu bỗng thấy khó phân biệt tiếng từ bên nào tới, trong khi trước đây vẫn nghe bình thường, có thể một bên tai đã nghe kém đi.
Góc nhìn hôm nay: tự thử đôi tai định vị
Muốn cảm nhận tận tai, có thể tìm những bản ghi âm hai tai (binaural) được ghi bằng đầu giả, như cảnh tiệm cắt tóc, tiếng mưa trong rừng, rồi nghe bằng tai nghe ở âm lượng vừa. Sau đó nghe lại bằng loa ngoài: hiệu ứng gần như biến mất, vì "dấu vân tay" đã được ghi sẵn cho tai nghe. Thử thêm việc nhắm mắt, nhờ người khác gõ nhẹ hai chiếc thìa ở các vị trí quanh đầu, đoán hướng, rồi lặp lại khi khẽ bịt một vành tai để thấy vai trò của vành tai.
Câu hỏi thường gặp
Âm thanh 3D trên tai nghe là gì?
Là kỹ thuật xử lý âm thanh để hai bên tai nghe tạo cảm giác tiếng tới từ mọi hướng, kể cả sau lưng và trên đầu. Nó bắt chước độ lệch thời gian, độ chênh to nhỏ giữa hai tai và cách vành tai lọc âm theo từng hướng.
Âm thanh vòm 5.1 nghĩa là gì?
Hệ 5.1 gồm năm loa đầy đủ dải (trái, giữa, phải phía trước và hai loa vòm) cộng một loa siêu trầm. Con số ".1" là kênh riêng cho âm rất trầm như tiếng nổ, tiếng sấm.
Vì sao nghe tai nghe thấy tiếng nằm trong đầu?
Tai nghe đưa âm thẳng vào ống tai, bỏ qua vành tai và đầu, nên thiếu những manh mối não dùng để đặt âm thanh ra ngoài không gian. Âm thanh hai tai và theo dõi chuyển động đầu giúp khắc phục điều này.
Ghi âm binaural là gì?
Là cách ghi âm bằng hai micro đặt trong ống tai của một đầu giả hoặc của người thật. Nghe lại bằng tai nghe, bản ghi giữ được cảm giác hướng và khoảng cách rất thật, nhưng phát qua loa ngoài thì hiệu ứng gần như mất.
Vì sao có người nghe âm thanh 3D không thấy khác biệt?
Phần lớn hệ thống dùng bộ dữ liệu vành tai trung bình. Người có vành tai khác nhiều so với mẫu có thể nghe nhầm trước – sau hoặc thấy tiếng vẫn ở trong đầu.
