Tìm hiểu về các loại loa - loa dải băng

Một trong các công nghệ loa không kém thông dụng khác
là công nghệ từ phẳng (planar magnetic), hay còn gọi là các loa dải băng
 (ribbon).

Mặc dù nhiều người hay dùng lẫn từ ribbon (dải băng)
với từ phẳng (planar magnetic), nhưng về mặt kỹ thuật, loa ribbon thực
ra là một nhánh con của thể loại loa từ phẳng.

Thay vì sử dụng nón loa nối với cuộn âm treo trong từ
trường, loa ribbon sử dụng một dải vật liệu (thường là nhôm) làm thành
màng loa treo giữa cực bắc và cực nam của hai nam châm.

Cấu trúc loa dải băng.

Dải này thường được gấp nếp để tăng độ vững chắc. Tín
hiệu âm thanh đi qua dải băng có khả năng dẫn điện tạo nên một từ trường
 xung quanh. Từ trường này tương tác với từ trường vĩnh cửu khiến cho
dải băng chuyển động ra/vào tạo nên âm thanh. Ở đây, dải băng đóng vai
trò vừa là cuộn âm vừa là màng loa.

Trong hầu hết công nghệ biến thiên từ phẳng, một màng
phẳng hoặc hơi cong được điều khiển bởi một chất dẫn điện từ. Chất này
được gắn vào mặt sau của màng, tương tự như cuộn âm ở loa điện động
nhưng ở đây được trải dài theo chiều của dải băng. Trong hầu hết thiết
kế, màng loa thường là một tấm nhựa và được phủ một lớp dẫn điện trên bề
 mặt. Phần phủ lớp chất dẫn này tạo nên chuyển động của màng loa dù chỉ
chiếm một phần của màng loa. Các loa này thường được gọi là loa bán dải
(quasi-ribbon). Hai hình dưới thể hiện sự khác nhau giữa loa ribbon và
quasi-ribbon.

Loa bán dải (quasi-ribbon).

Loa ribbon.

Các loa phẳng được coi là loa ribbon thực sự nếu như
màng loa là chất dẫn và tín hiệu âm thanh đi qua nó, trong khi ở các loa
 quasi-ribbon, tín hiệu âm thanh đi qua chất dẫn gắn vào màng loa.

Các loa ribbon như trong hai hình trên thường được gọi
 là loa nguồn phát dải (line-source) so với các loa điện động là nguồn
phát điểm (point-source). Thêm vào đó, khoảng tán âm của loa ribbon thay
 đổi theo tần số. Với tấn số thấp, nếu độ dài của dải băng ngắn so với
độ dài của sóng âm, chúng sẽ đóng vai trò là nguồn phát điểm và tạo ra
khoảng tán âm hình cầu xung quanh dải, tương tự như các loa trầm điện
động. Khi tần số tăng và độ dài sóng âm tiến dần tới độ dài dải băng,
khoảng tán âm thu hẹp dần thành một dạng hình trụ xung quanh. Do đó, với
 các tần số rất cao, dải băng sẽ tán âm theo chiều ngang tốt hơn chiều
dọc. Đây là một lợi thế lớn của loa ribbon trong các phòng nghe chuyên
dụng, bởi số người nghe có thể nghe được âm sắc trực tiếp từ loa nhiều
hơn thay vì nghe các âm dội từ trần hay tường, từ đó âm phát đến tai
người nghe chuẩn xác hơn, thể hiện tốt hơn những đặc trưng âm hưởng của
một dàn nhạc như thể người nghe đang trực tiếp ở hiện trường.

Một lợi thế khác của loa ribbon so với loa điện động
là trọng lượng của dải băng rất nhẹ. Thay vì sử dụng màng loa, nón loa,
rồi cuộn âm, lõi âm… để tạo nên chuyển động không khí, vật duy nhất
chuyển động trong loa ribbon chỉ đơn giản là một dải nhôm rất mỏng. Nhờ
lợi thế này, các loa tweeter ribbon có trọng lượng dù chỉ bằng ¼ nhưng
có thể tạo ra vùng tán âm rộng hơn 10 lần so với màng loa tweeter dome.
Do nhẹ nên màng loa ribbon hồi đáp các tín hiệu âm ngắn rất nhanh trong
khi lại có thể dừng chuyển động gần như tức thời khi tín hiệu âm tắt. Vì
 thế các loa ribbon có thể truyền tải âm thanh chi tiết và trung thực
hơn.

Mô hình phát âm của loa nguyền

Các loa ribbon thường được gắn lên một khung phẳng và
hở để có thể phát âm thanh ra cả mặt trước và sau. Một loa có thể phát
âm ra cả trước và sau thường được gọi là loa lưỡng cực (dipole), nghĩa
là có hai cực phát âm. Hình trên thể hiện mô hình phát âm của loa nguồn
phát điểm (bên trái) và loa lưỡng cực (bên phải).

Loa ribbon cũng có lợi thế khá quan trọng so với loa
điện động là do không có hộp hay thùng nên chất lượng âm thanh không bị
tác động bởi cộng hưởng thùng loa, các loa ribbon dễ dàng đạt được âm
sắc trong và thật hơn.

Đây là minh họa về một loa quasi-ribbon toàn dải.

Trên là minh họa về một loa quasi-ribbon toàn dải. Tấm
 mành lớn cho thấy hệ thống loa có thể biểu thị âm trầm tốt, bởi lẽ khi
kích cỡ trung bình của tấm mành bằng khoảng nửa độ dài sóng âm, sự triệt
 tiêu sóng trước và sau sẽ làm giảm công suất âm trầm. Vì thế, loa có
tấm mành càng lớn thì âm trầm càng sâu.

Đặc trưng của các loa ribbon là khả năng tái tạo các
âm sắc trong và ngắn rất ấn tượng, như tiếng búng của đàn guitar hay
tiếng gõ của một nhạc cụ. Các âm này ở loa ribbon sẽ ngân lên và kết
thúc rất nhanh, rất mạnh mẽ và tức thời trong khi không bị khô hay quá
chói, như thể được nghe từ chính các nhạc cụ trực tiếp vậy. Thêm vào đó,
 âm thanh nghe rất mở, rất rõ và trong, vốn là các đặc tính khó đạt được
 với các loa điện động (tất nhiên cũng còn tùy thuộc vào chất lượng của
các microphone ribbon nữa). Cuối cùng, bản chất lưỡng cực tự nhiên của
loa ribbon tạo nên một cảm giác âm trường rộng lớn và sâu, tạo cảm giác
như thể thu được cả không gian âm nhạc tại hiện trường dù cũng có những
người cho nó là giả tạo.

Loa ribbon thường có độ nhạy thấp. Ảnh: Hometheaterhifi.

Mặc dù có chất lượng âm thanh khá tuyệt hảo nhưng loa ribbon cũng có vài nhược điểm nhất định.
 Thứ nhất, loa có độ nhạy khá thấp, vì thế đòi hỏi loa công suất tốt mới
 kéo được. Thứ hai, loa ribbon rõ ràng có trở kháng rất thấp, thường chỉ
 dao động trong khoảng 1Ω. Vì thế hầu hết loa ribbon có trở kháng kết
hợp với bộ chuyển đổi (transformer) tại tần số cắt nhằm tạo một trở
kháng cao hơn đối với ampli công suất. Thiết kế bộ chuyển đổi vì thế rất
 quan trọng sao cho ảnh hưởng tới chất lượng âm thanh được giảm thiểu nhất.

Thêm vào đó, về mặt thực tiễn, các loa ribbon khó đặt
trong phòng hơn. Chỉ một sự thay đổi nhỏ về vị trí cũng có thể dẫn tới
thay đổi chất lượng âm thanh do kiểu phát âm lưỡng cực ở trên. Kiểu
thiết kế phát âm lưỡng cực đòi hỏi các loa ribbon này phải được đặt xa
khỏi tường hậu để có chất âm tự nhiên hơn.

Nếu các loa ribbon có chiều cao ngang tai người thì sẽ
 rất dễ tạo ra các âm treble khác nhau rõ rệt nếu như người nghe ngồi
hơi cao hoặc hơi thấp dù chỉ vài centimet. Đó là vì các loa ribbon có
khoảng tán âm dọc khá nhỏ, nghĩa là chỉ có rất ít âm thanh được phát ở
trên và dưới dải băng ở các tần số cao. Vì thế, nếu người nghe ngồi quá
cao hoặc vừa đứng vừa nghe nhạc, sẽ chỉ nghe được rất ít âm treble. Tuy
nhiên, một số loa ribbon đã có thể chỉnh độ nghiêng, cho phép người nghe
 điều chỉnh độ cân bằng trép để nghe ở một số độ cao nhất định.

Các loa ribbon cũng có một tần số cộng hưởng nhất định
 mà nếu tới hạn sẽ sinh ra các âm chói tai từ các lá nhôm. Do đó chúng
thường được dùng với những giới hạn dải tần cố định. Một yếu tố cũng ảnh
 hưởng không nhỏ đến chất lượng của loa ribbon là độ căng của các dải
băng. Độ căng này vốn được căn chỉnh ngay tại nhà máy sản xuất. Nếu bị
căng quá mức, chúng sẽ sinh ra âm yếu hơn, nhưng nếu quá chùng, các dải
này lại sinh ra hiện tượng méo âm như thể bị vỡ tiếng. Điều này tương tự
 như đối với đàn piano, nếu bị chùng dây các âm sẽ dễ bị vỡ và méo. Việc
 tăng nhiệt độ phòng đột ngột cũng có thể khiến cho các dải băng này
giảm độ căng và gây méo tiếng. Nếu bắt đầu thấy hiện tượng trên, người
nghe cần liên hệ ngay với nhà sản xuất để họ có thể căn chỉnh lại.

Hiện nay, các nhà sản xuất đã kết hợp cả hai loa điện
động và loa ribbon để tận dụng lợi thế của cả hai công nghệ này. Các loa
 này thường gọi là các loa lai, sử dụng loa trầm điện động trong một
thùng riêng, còn các âm trung và cao thì dùng loa ribbon. Công nghệ lai
mang đến nhiều lợi thế cho loa ribbon do hạ thấp được giá thành (bởi các
 loa ribbon trầm thường to và đắt tiền). Hiện thách thức lớn nhất của
loa lai là làm sao đạt được sự chuyển tông êm ái
 giữa dải trầm của điện động với dải cao của ribbon mà âm thanh nghe vẫn
 liền mạch, không được một chút ngắt quãng dù chỉ nhỏ nhất nào.

Nguyễn Hà