Khử tiếng ồn chủ động trong ô tô dùng micro đặt trong khoang và chính dàn loa của xe để phát ra sóng âm ngược pha với tiếng ồn, làm hai sóng triệt tiêu nhau ở vùng quanh đầu người ngồi. Nó hiệu quả với tiếng ù tần số thấp, đều đặn — tiếng động cơ ở vòng tua thấp, tiếng rền của lốp truyền qua hệ treo — nhưng gần như không tác dụng với tiếng cao như tiếng gió rít, tiếng còi, tiếng nói. Hệ thống này bổ sung chứ không thay thế cho cách âm truyền thống.
Nguyên lý trong một câu
Hai sóng âm cùng biên độ nhưng ngược pha gặp nhau sẽ triệt tiêu: chỗ sóng này nén thì sóng kia giãn. Ý tưởng này có từ thập niên 1930, khi kỹ sư Đức Paul Lueg đăng ký bằng sáng chế về chống ồn chủ động; phải chờ tới khi có bộ xử lý tín hiệu số đủ nhanh, nó mới thành sản phẩm thương mại. Tai nghe chống ồn là ứng dụng quen thuộc nhất; ô tô là ứng dụng khó hơn vì phải xử lý cả một khoang xe.
Hệ thống trong xe gồm những gì
| Bộ phận | Nhiệm vụ |
|---|---|
| Micro trong khoang | Thường gắn trên trần, gần tựa đầu, "nghe" tiếng ồn tại vị trí người ngồi |
| Tín hiệu tham chiếu | Vòng tua động cơ (lấy từ hệ thống điện tử xe) hoặc cảm biến gia tốc gắn trên hệ treo |
| Bộ xử lý tín hiệu | Tính toán sóng ngược pha, liên tục điều chỉnh theo kết quả micro ghi được |
| Dàn loa của xe | Phát sóng khử ồn, thường qua loa trầm và loa cửa; vẫn phát nhạc cùng lúc |
Vì dùng lại micro và loa sẵn có, hệ thống không thêm nhiều khối lượng — một lợi thế lớn so với dán thêm hàng chục kilôgam vật liệu cách âm.
Hai loại chính: khử tiếng máy và khử tiếng đường
Khử tiếng động cơ
Tiếng động cơ có tính chu kỳ: tần số của nó gắn chặt với vòng tua. Hệ thống biết chính xác vòng tua từ bộ điều khiển động cơ, nên dự đoán được tiếng ù sắp tới và phát sóng ngược tương ứng. Đây là loại xuất hiện sớm và phổ biến hơn.
Ứng dụng điển hình: xe có công nghệ tắt bớt xi-lanh khi chạy nhẹ tải để tiết kiệm nhiên liệu. Khi chỉ còn một nửa số xi-lanh làm việc, động cơ phát ra tiếng ù trầm khó chịu; khử ồn chủ động giúp che đi tiếng này để người ngồi không nhận ra.
Khử tiếng đường (lốp, hệ treo)
Tiếng lốp trên mặt đường ngẫu nhiên hơn nhiều, không có chu kỳ để dự đoán. Hệ thống phải dùng cảm biến gia tốc gắn trên hệ treo để "cảm" rung từ mặt đường trước khi nó kịp truyền thành tiếng trong khoang — chỉ có vài phần nghìn giây để tính toán. Loại này khó và mới hơn, thường thấy trên một số xe đời mới, nhất là xe điện — nơi không còn tiếng máy, tiếng rền của lốp lộ ra rõ nhất.
Khử được gì, không khử được gì
| Loại tiếng ồn | Hiệu quả | Vì sao |
|---|---|---|
| Tiếng ù động cơ vòng tua thấp | Tốt | Tần số thấp, có chu kỳ, dự đoán được |
| Tiếng rền lốp qua hệ treo (tần thấp) | Khá, tuỳ hệ thống | Tần thấp nhưng ngẫu nhiên, cần cảm biến nhanh |
| Tiếng cộng hưởng khoang xe | Khá | Tần thấp, ổn định |
| Tiếng gió rít | Kém | Tần số cao, phân bố khắp khoang |
| Tiếng lốp "xào xạo" tần cao | Kém | Bước sóng ngắn, vùng triệt tiêu quá nhỏ |
| Còi, tiếng người, tiếng xe cứu thương | Không khử (và không nên) | Tần cao, bất thường; cần nghe để an toàn |
Lý do vật lý: âm tần số thấp có bước sóng dài (vài mét), nên vùng triệt tiêu đủ lớn để bao quanh đầu người ngồi. Âm tần số cao có bước sóng chỉ vài centimet; để triệt tiêu, sóng ngược phải khớp gần như từng điểm, điều không làm được trong cả khoang xe. Thêm nữa, tiếng tần cao vốn đã được gioăng, kính, vật liệu hút âm chặn tốt — nên khử chủ động và cách âm thụ động bổ sung cho nhau.
Vùng yên chỉ quanh đầu người ngồi
Một điều ít được nói: khử ồn chủ động không làm cả khoang xe yên như nhau. Sóng ngược chỉ triệt tiêu tốt ở quanh vị trí micro và quanh đầu người ngồi, nơi hệ thống được hiệu chỉnh. Ở chỗ khác trong khoang, hai sóng có thể không còn ngược pha hoàn toàn, hiệu quả giảm; ở một vài điểm nhỏ thậm chí tiếng ồn tần thấp có thể mạnh lên đôi chút. Nhà sản xuất vì vậy đặt nhiều micro, tối ưu cho các ghế có người ngồi thường xuyên. Đây cũng là lý do hệ thống được hiệu chỉnh riêng cho từng mẫu xe, từng kiểu bố trí ghế.
Đừng nhầm với "âm thanh động cơ nhân tạo"
Cùng dùng loa trong khoang, nhưng có một công nghệ làm điều ngược lại: tăng cường âm thanh động cơ (thường gọi là active sound design). Hệ thống phát thêm tiếng máy được thiết kế sẵn qua loa để người lái cảm thấy xe "thể thao" hơn, hoặc để có phản hồi về tốc độ trong xe điện quá êm. Một số xe kết hợp cả hai: khử tiếng ù khó chịu và thêm tiếng máy "dễ nghe".
Khác nữa là AVAS — âm thanh cảnh báo phát ra bên ngoài xe điện ở tốc độ thấp để người đi bộ nghe thấy. AVAS không liên quan tới độ êm trong khoang.
An toàn: xe êm quá có sao không
Khử ồn chủ động trong ô tô được thiết kế cho tiếng tần thấp, nên tiếng còi xe khác, còi xe ưu tiên, tiếng người gọi vẫn lọt vào. Tuy vậy, một khoang xe rất kín và êm, cộng với nhạc mở to, có thể làm người lái khó nghe tín hiệu bên ngoài. Vài điều nên nhớ:
- Không mở nhạc quá to, đặc biệt trong phố đông, gần trường học, khi có xe ưu tiên.
- Quan sát gương thường xuyên — mắt quan trọng hơn tai trong việc phát hiện xe ưu tiên.
- Xe êm làm cảm giác tốc độ thấp đi: thường xuyên nhìn đồng hồ tốc độ.
Có nên lắp thêm khử ồn chủ động cho xe cũ
Khử ồn chủ động trên ô tô được tích hợp sâu với hệ thống điện tử, dàn loa và được hiệu chỉnh riêng cho từng mẫu xe từ nhà máy. Lắp thêm sau khi xe đã xuất xưởng thường khó đạt hiệu quả như quảng cáo. Với xe đang dùng, những cách cải thiện độ êm thực tế hơn:
- Lốp êm, đúng áp suất, mòn đều.
- Gioăng cửa còn tốt, sạch.
- Siết lại các chi tiết lạch cạch, ốp nhựa lỏng.
- Kiểm tra bạc đạn bánh xe, chân máy, ống xả khi tiếng ồn tăng bất thường.
- Nếu muốn dán thêm vật liệu cách âm, chọn vật liệu có phân hạng chống cháy và để xưởng có chuyên môn làm, không che lỗ thoát nước, không đụng tới túi khí và dây điện.
Câu hỏi thường gặp
Khử tiếng ồn chủ động trong ô tô là gì?
Đó là hệ thống dùng micro trong khoang và dàn loa của xe để phát sóng âm ngược pha với tiếng ồn, triệt tiêu nó quanh vị trí người ngồi. Hệ thống hiệu quả nhất với tiếng ù tần số thấp của động cơ và lốp.
Khử ồn chủ động trên ô tô có khử được tiếng gió không?
Gần như không. Tiếng gió chủ yếu ở tần số cao, bước sóng ngắn nên không thể triệt tiêu trong cả khoang xe. Tiếng gió được giảm bằng gioăng cửa, kính cách âm và thiết kế khí động học.
Khử ồn chủ động có làm mất tiếng còi xe ưu tiên không?
Không, vì hệ thống chỉ nhắm vào tiếng tần thấp, đều đặn. Tuy vậy, khoang xe kín cộng nhạc mở to vẫn có thể làm khó nghe tín hiệu bên ngoài, nên cần giữ âm lượng vừa phải và quan sát gương.
Ai phát minh ra chống ồn chủ động?
Ý tưởng được kỹ sư Đức Paul Lueg đăng ký bằng sáng chế vào thập niên 1930. Công nghệ chỉ thành sản phẩm thực tế khi có bộ xử lý tín hiệu số đủ nhanh nhiều thập niên sau.
Âm thanh động cơ nhân tạo khác khử ồn thế nào?
Khử ồn phát sóng ngược để làm tiếng ồn nhỏ đi, còn âm thanh động cơ nhân tạo phát thêm tiếng máy được thiết kế sẵn để người lái nghe hay hơn hoặc có phản hồi tốc độ. Một số xe dùng cả hai cùng lúc.
