Thời gian âm vang (RT)

18 Tháng Sáu, 2023

Một môi trường âm thanh trong phòng được gọi là đạt chuẩn, được đánh giá dựa trên 4 tiêu chí điển hình đó là thời gian âm vang (RT), độ trong rõ của lời nói (C50), cường độ âm (Gain – G) và độ lan truyền khuếch tán của sóng âm. Như vậy, việc xác định Thời gian âm vang cho một không gian có rất nhiều ứng dụng thực tiễn, được xem như một phần thiết yếu khi thiết kế và lắp đặt phòng chức năng đặc biệt như biểu diễn, phòng giảng dạy hoặc các không gian công cộng khác mà nó tác động đến những người sử dụng nó.

Thời gian âm vang là gì?

Thời gian âm vang (RT) – thời gian cần để âm thanh ngừng hẳn sau khi nguồn âm tắt. Và thông số quen thuộc mà chúng ta hay sử dụng là RT60 – Thời gian cần thiết để mức năng lượng âm giảm đi 60dB so với trị số ổn định trong quá trình tắt dần tự do của nó khi nguồn âm ngừng hẳn.

Ví dụ: nếu âm thanh trong phòng mất 10 giây để giảm từ 100dB xuống 40dB, thì thời gian âm vang sẽ là 10 giây.

Những yếu tố cộng hưởng nên thời gian âm vang

• Tỷ lệ kích thước, thể tích và hình dạng phòng
• Thiết kế hình dạng nội thất phòng và chọn vật liệu cho các bề mặt trần, tường theo yêu cầu âm học
• Khả năng hút âm của trần, tường và sàn
• Số lượng thiết bị và chủng loại các đồ nội thất hút âm và tán âm trong phòng. Đặc biết là các đồ vật tán xạ chạy dọc tường đóng vai trò quan trọng đối với khuếch tán âm thanh.

Công thức tính thời gian âm vang

Như vậy, trong các điều kiện lý tưởng, thời gian âm vang có thể được tính toán bằng công thức Sabine:

Trong đó:

– T: Thời gian âm vang (đơn vị đo là Giây ký hiệu s)

– A: Tổng lượng hút âm các bề mặt trong phòng

– V: Thể tích phòng

Trong công thức này, ta tính toán thời gian âm vang bằng cách sử dụng tổng mức hút âm của một căn phòng mà không yêu cầu thử nghiệm, micrô hoặc loa. Ta có thể tính toán bằng cách đo kích thước của từng bề mặt trong phòng và tìm hệ số hút âm của từng vật liệu.

Tuy nhiên, thông thường sẽ rất khó để đo chính xác thời gian RT60 (hoặc T60) vì việc tạo ra được mức âm thanh đủ nhất quán và ổn định không hề đơn giản, đặc biệt là trong các không gian rộng.

Để giải quyết vấn đề trên, thông thường ta sẽ đo thời gian T20 và T30, sau đó nhân các giá trị này với 3 và 2 tương ứng để có được thời gian RT60 tổng thể như đồ thị dưới đây:

Trong đó: – T20 và T30: là “thời gian âm vang muộn” do được đo trong một khoảng thời gian ngắn sau khi nguồn tiếng ồn đã tắt.  –  EDT: là “thời gian âm vang sớm” và phản ánh tốt hơn cách chúng ta cảm nhận âm vang trong phòng.

Để đo các giá trị này, một nguồn âm thanh được sử dụng và đây có thể là nguồn bị gián đoạn, chẳng hạn như loa hoặc nguồn tạp âm xung. Phương pháp gián đoạn được sử dụng phổ biến nhất vì nguồn âm thanh có thể được hiệu chỉnh và kiểm soát chính xác, cho phép thực hiện các phép đo lặp lại nhiều hơn.

Phép đo thời gian âm vang thường tuân theo quy trình dưới đây:

• Tạo trường âm thanh ổn định bằng nguồn âm thanh
• Khởi động một công cụ đo lường âm thanh, ví dụ máy đo âm thanh
• Tắt nguồn âm và để âm thanh giảm dần
• Đợi âm thanh nền ổn định và dừng đo (tránh tạo ra bất kỳ tiếng ồn nào có thể làm nhiễu dữ liệu đo)

Việc tính toán thời gian T20 và T30 bắt đầu sau khi mức âm giảm đi 5dB và kết thúc sau khi mức âm thanh giảm đi lần lượt là 20dB và 30dB. Dữ liệu đo được phải lớn hơn tối thiểu 10dB so với mức ồn sàn. Nếu đường cong âm vang là đường thẳng thì EDT, T20 và T30 đều bằng nhau. Trên thực tế, đường cong âm vang rất hiếm khi thẳng (đường đứt nét), điều đó có nghĩa là các chỉ số T20, T30 và EDT luôn khác nhau.

Thí nghiệm về thời gian âm vang

Dưới đây là kết quả của bốn thí nghiệm về đo thời gian âm vang trên các vật liệu khác nhau.

Chúng ta sử thời gian âm vang để đánh giá định lượng quá trình âm vang của một phòng là nhanh (T nhỏ)  hay chậm (T lớn). Thời gian âm vang ngắn đồng nghĩa rằng vật liệu có tính hút âm tốt. Đây là yếu tố quyết định trực tiếp đến yếu tố âm học trong phòng đạt mức dễ chịu trong hầu hết các dạng công trình, đặc biệt là các loại phòng cần sự riêng tư, hoặc những phòng có nhiều tiếng ồn như phòng hội họp…

Qua thí nghiệm trên, ta thấy rằng tấm bông thủy tinh tiêu âm Ecophon có giá trị RT nhỏ nhất (0,4s) – giá trị thời gian âm vang lý tưởng để đảm bảo sự trong rõ của lời nói cũng tương đương với khả năng hút âm tuyệt vời của sản phẩm. Tuy nhiên, để tạo nên một môi trường âm thanh hài hòa, trong rõ thì cần tính toán, chọn lựa và bố trí vật liệu dựa trên yêu cầu chức năng của phòng, cân bằng giữa hút âm và phản âm để đảm bảo chất lượng âm thanh đồng đều ở mọi vị trí. Như vậy giá trị RT cũng sẽ thay đổi để phù hợp với yêu cầu chức năng chứ không dừng lại ở con số 0,4s.

Thời gian âm vang phù hợp được xác định tùy theo mục đích sử dụng của từng không gian

Nếu mục đích là sự trong rõ của lời nói – điều kiện cần thiết cho không gian lớp học và văn phòng làm việc – thông số RT nên thấp hơn 1s. Phương án xử lý là dùng trần, vách âm thanh Ecophon – Thụy Điển (bao gồm trần treo tự do tiêu âm, vách tiêu âm thẳng đứng, trần tiêu âm phẳng) và các vật liệu hút âm khác như nội thất, thảm, rèm để rút ngắn thời gian âm vang. Diện tích che phủ của các vật liệu tiêu âm càng lớn thì càng đóng góp vào việc rút ngắn thời gian âm vang

Một số không gian yêu cầu môi trường âm thanh sôi động hơn như nhà hàng hoặc các không gian công cộng, khi đó thời gian âm vang dao động từ 1,2-2s là phù hợp.