Transformer Balanced hay Transformerless: Loại nào tốt hơn?

Balanced nghĩa là gì?

microphone phòng thu luôn sử dụng ngõ ra balanced. Balanced nghĩa là tín hiệu có hai đường dẫn tín hiệu và một kết nối ground riêng, thường chính là lớp shield của dây cáp.

Trong khi đó, ngõ ra unbalanced, chẳng hạn như trên guitar điện, chỉ có một đường tín hiệu cùng với lớp shield của dây cáp. Một tín hiệu âm thanh về mặt điện học luôn cần hai kết nối. Với guitar, tín hiệu đầu ra được tham chiếu giữa đường tín hiệu và lớp shield của dây cáp.

Ở microphone và các thiết bị có ngõ ra balanced, tín hiệu âm thanh được tham chiếu giữa hai đường tín hiệu. Cấu trúc này giúp giảm nhiễu gây ra bởi các trường điện bên ngoài, chẳng hạn như tiếng buzz và hum.

Ví dụ, nếu dây microphone chạy gần đường điện, dòng điện xoay chiều (AC) có thể tạo ra một dòng điện nhỏ, tương ứng với tiếng hum ở 50/60 Hz, trên cả hai đường tín hiệu. Tuy nhiên, bạn sẽ không nghe thấy tiếng nhiễu này vì microphone preamp sử dụng một mạch gọi là differential amplifier.

Mạch này khuếch đại sự chênh lệch giữa hai đường tín hiệu. Vì tiếng hum được tạo ra giống nhau trên cả hai đường tín hiệu nên không có sự chênh lệch về điện áp của tiếng hum. Do đó, preamp chỉ khuếch đại tín hiệu microphone nằm giữa hai đường tín hiệu mà không khuếch đại tiếng hum có mức điện áp giống nhau trên cả hai đường.

Output balancing được thực hiện như thế nào?

Có nhiều cách để tạo ra một ngõ ra balanced.

Với microphone dynamic sử dụng moving coil, việc này tương đối đơn giản: hai dây tín hiệu từ capsule được nối trực tiếp tới chân 2 và 3 của XLR.

Điều này không thể áp dụng tương tự với condenser capsule vì capsule cần mạch điện tử để chuyển đổi tín hiệu có trở kháng cực cao thành ngõ ra có trở kháng thấp. Vì vậy, ngõ ra của mạch chuyển đổi trở kháng này cần được cân bằng theo một phương thức phù hợp.

Theo truyền thống, việc này được thực hiện bằng output transformer. Công nghệ này đặc biệt thuận tiện với các mạch điện tử sử dụng tube và transistor đời đầu, bởi transformer cũng có thể đảm nhiệm phần cuối của quá trình chuyển đổi trở kháng.

Một tube hoặc FET thực hiện tầng đầu tiên, sau đó một step-down transformer đảm nhiệm tầng thứ hai của quá trình chuyển đổi trở kháng. Nhờ đó, mạch có thể được thiết kế rất đơn giản với số lượng linh kiện tương đối ít.

Sự xuất hiện của thiết kế transformerless

Vào cuối những năm 1970 và đầu những năm 1980, ngõ ra transformerless trở thành xu hướng mới trong giới audio purist.

Cũng trong giai đoạn này, Neumann giới thiệu dòng TLM, với TLM là viết tắt của transformerless microphone.

Khi đó, audio transformer được xem là công nghệ đã lỗi thời và có khả năng cản trở trải nghiệm âm thanh trực tiếp nhất. Để hiểu lý do, cần nhìn vào bối cảnh thời điểm đó: transformer không chỉ xuất hiện trong microphone mà có mặt ở rất nhiều vị trí trong hệ thống âm thanh.

Một broadcast console điển hình khi đó có thể chứa hàng chục, thậm chí hàng trăm audio transformer. Việc thay thế những transformer không thực sự cần thiết bằng mạch cân bằng điện tử được xem là một hướng đi hợp lý.

Điều này không chỉ hứa hẹn giảm sự thay đổi màu sắc âm thanh mà còn giúp giảm chi phí. Trong khi các linh kiện điện tử khác như transistor và op-amp ngày càng rẻ hơn, những transformer chất lượng cao vẫn có giá thành cao.

Transformer và sự thay đổi màu sắc âm thanh

Khi transformer xuất hiện ở mọi giai đoạn trong đường truyền tín hiệu, sự thay đổi màu sắc âm thanh do transformer tạo ra thường được xem là một điểm không mong muốn.

Ngày nay, phần lớn thiết bị phòng thu sử dụng thiết kế transformerless và âm thanh của chúng thực sự trong suốt hơn. Nhiều kỹ sư âm thanh hài lòng với đặc tính này.

Tuy nhiên, một số kỹ sư, đặc biệt trong các lĩnh vực pop, rock và hip-hop, cho rằng âm thanh quá trong suốt có thể hơi đơn điệu và mong muốn thêm một chút chất âm vintage. Vì vậy, các thiết bị transformer balanced đã trở lại phổ biến.

Transformer có thực sự làm thay đổi âm thanh?

Audio transformer thực sự có ảnh hưởng đến màu sắc âm thanh, nhưng mức độ ảnh hưởng không lớn như nhiều người vẫn nghĩ, đặc biệt khi xét đến microphone.

Microphone transformer balanced thường được cho là có dải cao mượt hơn và dải thấp sâu hơn. Tuy nhiên, một audio transformer được thiết kế tốt có thể truyền tải các tần số vượt ngoài phạm vi nghe của con người. Vì vậy, transformer không làm giới hạn hoặc làm mượt dải treble theo cách có thể nghe thấy.

Trên thực tế, transformer thường có một cộng hưởng nhẹ phía trên 20 kHz, tạo cho dải cao cảm giác thoáng và có độ “air”.

Transformer cũng có thể xuất hiện một cộng hưởng nhẹ ở phần thấp của phổ tần, điều này có thể tạo cảm giác dải trầm dày hơn.

Transformerless có ưu điểm gì?

Microphone transformerless thường có đáp tuyến mở rộng hơn ở cả dải cao và dải thấp.

Quan trọng hơn, microphone transformerless có thể xử lý mức tín hiệu cao hơn nhiều trước khi xuất hiện méo.

Có một quan niệm cho rằng Distortion từ transformer tạo ra một chất âm dễ chịu. Tuy nhiên, điều này không thực sự chính xác. Distortion của transformer chủ yếu tạo ra các harmonic không đồng đều và cũng không tăng một cách từ từ.

Khi lõi transformer đi vào trạng thái bão hòa, Distortion tăng rất nhanh đến mức khó chịu hoặc thậm chí không thể sử dụng được.

Cũng cần lưu ý rằng mức tín hiệu microphone trong phần lớn trường hợp khá thấp, vì vậy hầu như không có transformer distortion khi thu vocal hoặc guitar.

Distortion có thể xuất hiện khi thu drum. Tuy nhiên, như đã đề cập, đó có thể không phải là dạng distortion mà người dùng mong muốn.

Ngoài ra, transformer distortion phụ thuộc vào tần số. Ở các tần số thấp, transformer bị distortion tại mức tín hiệu thấp hơn nhiều so với các tần số cao.

Có rất ít microphone transformer balanced có thể sử dụng cho kick drum. Một ngoại lệ nổi tiếng là Neumann U 47 fet, microphone sở hữu một transformer có kích thước đặc biệt lớn.

Transformer Balanced và Transformerless: Có dễ nhận biết sự khác biệt?

Nếu hai microphone sử dụng cùng một thiết kế capsule, không phải lúc nào cũng dễ dàng nhận biết sự khác biệt về âm thanh giữa microphone transformer balanced và transformerless.

Điều này cho thấy việc đánh giá hai thiết kế không nên chỉ dựa trên sự khác biệt về cấu trúc transformer mà cần xem xét toàn bộ thiết kế microphone.

Transformer Balanced hay Transformerless: Loại nào tốt hơn?

Câu trả lời có thể khác nhau tùy thuộc vào người được hỏi.

Trên thực tế, có rất ít microphone được cung cấp đồng thời dưới hai phiên bản transformer balanced và transformerless. Vì vậy, mọi người thường khái quát từ kinh nghiệm với những microphone khác nhau thuộc từng loại.

Nhiều microphone transformer balanced, chẳng hạn Neumann U 87, có nguồn gốc từ những năm 1960 và 1970, thời kỳ mà phần lớn kỹ sư âm thanh ưa chuộng chất âm tương đối mềm.

Trong khi đó, microphone transformerless như Neumann TLM 103 trở nên phổ biến muộn hơn, vào những năm 1980 và 1990, khi phần lớn kỹ sư mong muốn một chất âm sáng và hiện đại hơn.

Do đó, nếu những microphone này có âm thanh khác nhau, nguyên nhân không đơn thuần đến từ sự thay đổi về công nghệ mà phần lớn còn liên quan đến sự thay đổi trong thẩm mỹ âm thanh qua từng thời kỳ.

Audio transformer thực sự tạo ra một mức độ thay đổi màu sắc âm thanh nhất định, nhưng ít hơn nhiều so với những gì người ta thường nghĩ.

Microphone transformer balanced có xu hướng mang lại dải trầm hơi dày hơn và dải cao hơi thoáng hơn. Hình ảnh âm thanh cũng có cảm giác ít trực tiếp hơn.

Trong khi đó, microphone transformerless được cân bằng bằng mạch điện tử có khả năng xử lý mức sound pressure level cao, kể cả ở các tần số cực thấp.

Nếu mục tiêu là một âm thanh có độ punch tốt và cảm giác rất trực tiếp, transformerless là một lựa chọn phù hợp.

Bên cạnh yếu tố âm thanh, electronic balancing cũng có chi phí hiệu quả hơn so với một audio transformer chất lượng cao. Vì vậy, nếu muốn có chất lượng âm thanh cao với mức giá hợp lý, có thể lựa chọn microphone transformerless như Neumann TLM 102 hoặc TLM 103.

Cuối cùng, cần ghi nhớ rằng ít nhất 90% âm thanh của một microphone nằm ở capsule.

Tìm hiểu microphone trong môi trường phòng thu thực tế

Những khác biệt giữa transformer balanced và transformerless là một phần trong cách thiết kế microphone và định hình đặc tính âm thanh. Việc hiểu rõ các nguyên lý này giúp người sử dụng có thêm cơ sở khi tìm hiểu và lựa chọn microphone cho nhu cầu thu âm.

Tại Hoàng Bảo Khoa, Neumann Studio là không gian để khách hàng trực tiếp lắng nghe và trải nghiệm các sản phẩm Neumann trong môi trường phòng thu thực tế, từ đó có thêm cơ sở để cảm nhận sự khác biệt giữa từng thiết kế và lựa chọn phù hợp với nhu cầu sử dụng.