Vì sao nói chuyện trong phòng trống lại có tiếng vang?

Âm thanh trong một căn phòng trống sẽ có tiếng vang vì không có thứ gì ngăn sóng âm phản xạ giữa các bề mặt cứng như tường, cửa sổ, trần và sàn. Vì không phải tất cả các vật liệu đều phản xạ âm tốt nên năng lượng của sóng âm sẽ bị hấp thụ bởi các bề mặt. Tuy nhiên, âm thanh sẽ tiếp tục bị dội lại giữa các bề mặt cứng cho đến khi nó mất hết năng lượng.

Tiếng vang là gì?

Nếu bạn đứng đối diện một bức tường phẳng và búng tay, tiếng búng tay sẽ lọt vào tai bạn hai lần. Lần đầu là âm thanh phát ra trực tiếp từ cái búng tay. Và lần hai là âm thanh gián tiếp. Tiếng búng tay sẽ đi từ tay bạn đến bức tường, bị phản xạ lại rồi mới đến tai bạn.

Mỗi phòng sẽ có nhiều "kiểu" phản xạ âm khác nhau.

Vì quãng đường đi của tiếng búng tay thứ hai dài hơn nên thời gian để bạn nghe được nó sẽ trễ hơn. Vì vậy, bạn sẽ nghe âm thanh phát ra trực tiếp từ tay bạn trước. Sau đó là tiếng búng tay thứ hai được phản xạ lại từ bức tường.

Nếu độ trễ giữa hai âm thanh trên đủ lớn, bạn sẽ nghe được tiếng búng tay thứ hai như tiếng vang. Như đã nói ở trên, tiếng vang thường sẽ nhỏ hơn so với âm thanh trực tiếp đến tai bạn. Phòng càng lớn và trần càng cao thì hai âm thanh sẽ càng khác biệt. Nhưng đối với những căn phòng trong nhà, thì chúng chỉ được gọi là âm phản xạ.

Điều gì tạo nên tiếng vang trong phòng?

Trong một căn phòng trống với tường, trần, sàn đều phẳng, âm thanh sẽ dội đi dội lại giữa các bề mặt. Các bề mặt bằng kính, đá, gạch, vữa và gỗ đều có khả năng phản xạ âm rất tốt và sẽ làm tăng số lần phản xạ của âm thanh. Nhờ đó mà âm thanh trong phòng sẽ trở nên sống động hơn.

Mỗi phòng sẽ có nhiều "kiểu" phản xạ âm khác nhau. Các kiểu khác nhau ở cách thức âm thanh phản xạ trong không gian. Có ba kiểu là: axial, tangential và oblique.

• Axial là kiểu đơn giản nhất. Âm thanh phản xạ giữa 2 bề mặt đối diện nhau như giữa trần và sàn hoặc giữa hai bức tường…
• Tangenxial là kiểu âm thanh được phản xạ qua 4 bề mặt xung quanh phòng. Bốn bề mặt có thể là bốn bức tường hoặc 2 bức tường và trần, sàn.
• Oblique là kiểu âm thanh được phản xạ qua tất cả 6 bề mặt trong căn phòng, bao gồm 4 bức tường và trần, sàn.

Nếu căn phòng bạn đang đứng có trần cao và chiều dài lớn thì tiếng vang trong căn phòng đó sẽ kéo rất dài. Vì vậy, đó là lý do phòng quá dài hoặc trần quá cao có thể gây ra một số vấn đề về tiếng vang.

Mọi căn phòng đều tạo được tiếng vang?

Không, nhưng hầu hết đều có thể tạo ra âm phản xạ.

Bạn chỉ có thể nghe tiếng vang trong những căn phòng lớn, ví dụ như hội trường hay trong nhà thờ. Nguyên nhân là vì tai người có những giới hạn trong khả năng nghe.

Tai của chúng ta không thể phân biệt âm thanh gốc và tiếng vang của nó nếu độ trễ giữa hai âm thanh dưới 0,1 giây. Nếu âm phản xạ đến tai sau âm thanh gốc dưới 0,1 giây thì chúng ta sẽ nghe âm phản xạ đè lên đoạn cuối của âm gốc nhưng nhỏ hơn một chút.

Những âm thanh bạn nghe được sau âm thanh gốc chính là âm phản xạ.

Nếu âm thanh liên tục phản xạ giữa các bề mặt trong phòng, chúng ta sẽ nghe được một chuỗi các tiếng vang. Các tiếng vang sẽ gối lên nhau và dần nhỏ đi. Âm thanh sẽ tiếp tục xuất hiện và dần dần biến mất.

Những âm thanh bạn nghe được sau âm thanh gốc chính là âm phản xạ. Vì vậy, đối với những căn phòng trong nhà ở, chúng ta không thể phân biệt từng tiếng vang vì khoảng cách giữa âm phản xạ và âm gốc nhỏ hơn 0,1 giây.

Kích thước căn phòng nhỏ nhất để có thể nghe được tiếng vang

Vậy thì một căn phòng nhỏ nhất để có thể tạo ra tiếng vang là bao lớn? Để giải đáp câu hỏi này, chúng ta cần phải tính toán một chút, nhưng yên tâm, phép toán rất đơn giản.

Bạn có nhớ khoảng thời gian 0,1 giây đã nói ở trên chứ? Quãng đường mà âm thanh di chuyển trong 0,1 giây được tính bằng cách nhân khoảng thời gian này với vận tốc âm thanh, kết quả là 343m/s x 0,1s = 34,3m. Khi chúng ta tạo ra âm thanh, như búng tay chẳng hạn, tiếng vang sẽ di chuyển quãng đường gấp đôi khoảng cách từ chỗ ta đứng đến bức tường vì nó phải đi đến bức tường rồi mới quay trở lại chỗ chúng ta. Vì vậy, căn phòng nhỏ nhất bạn có thể nghe được tiếng vang phải có kích thước tối thiểu là 34,3m : 2 = 17,15m.

Hầu hết những căn phòng trong nhà ở không có kích thước lớn đến như vậy. Vì thế những phòng thu hay trường quay tại nhà không có tiếng vang. Bất kỳ căn phòng nào có chiều dài hoặc chiều rộng dưới 17,15m đều không thể tạo ra tiếng vang, nhưng bạn vẫn có thể nghe thấy âm phản xạ.

Vì sao âm thanh trong một số căn phòng nghe hay hơn?

Nói chung, căn phòng không tự mình tạo ra âm thanh. Nhưng lại có một số căn phòng "nghe" hay hơn những phòng khác. Tất cả đều do âm phản xạ và cách nó dần biến mất.

Vì những căn phòng thường có nhiều hơn một bề mặt cứng, như 4 bức tường và cả trần, sàn, nên âm thanh có thể phản xạ nhiều lần trước khi đến tai của bạn (hoặc microphone). Âm thanh phản xạ càng nhiều lần giữa các bề mặt thì quãng đường chúng di chuyển càng dài và thời gian đến được tai người nghe càng khác biệt. Điều đó giúp xác định độ chân thực của âm thanh trong căn phòng đó.

Nếu bạn thu âm tiếng nhạc cụ hoặc tiếng hát, âm phản xạ sẽ giúp tiếng nhạc cụ và giọng hát có độ dày, mềm mại và sâu hơn. Đó là lý do vì sao giọng hát của bạn trong nhà tắm lại hay hơn là như vậy. Đây cũng là lý do vì sao hiệu ứng tiếng vang được sử dụng trong hầu như mọi phòng thu âm.

Những căn phòng lớn hơn, như rạp hát, loại bỏ phần lớn âm phản xạ và thường được cho là có "âm thanh chân thực". Tuy nhiên, những nơi có ít âm phản xạ lại khiến âm thanh trở nên "cứng" hơn. Thông thường, âm phản xạ càng dài giúp tạo điểm nhấn trong âm nhạc và cải thiện chất lượng âm thanh của nhạc cụ lẫn buổi biểu diễn.

Tuy nhiên, âm phản xạ không phải lúc nào cũng tốt. Đó là trong trường hợp thu âm giọng nói, ví dụ như đài phát thanh hoặc khi quay video. Đặc biệt là đối với những âm phản xạ kéo quá dài sẽ khiến giọng nói "lặp đi lặp lại" và thông điệp truyền tải sẽ trở nên khó hiểu.

Làm thế nào để giảm tiếng vang trong phòng?

Có rất nhiều kỹ thuật giúp làm giảm tiếng vang trong phòng. Hiển nhiên nhất chính là bạn cần giảm diện tích bề mặt phản xạ âm thanh trong phòng.

Khi thiết kế một rạp hát, kiến trúc sư có thể tăng độ dài của âm phản xạ bằng các tăng kích thước và giảm diện tích bề mặt hấp thụ âm bên trong rạp hát.

Với phòng thu tại nhà, bạn có thể làm ngược lại nếu muốn giảm tiếng vang. Kích thước nhỏ cũng có thể giúp giảm thiểu vấn đề. Ngoài ra bạn cũng có thể sử dụng thêm các vật liệu hấp thụ âm thanh trong phòng.

• Vì sao Newton tìm cách dự đoán ngày tận thế?
• Tại sao con người mất cảnh giác sau khi uống rượu?
• Vì sao chúng ta thật sự cần chất béo trong chế độ ăn hàng ngày?