Cộng hưởng (Resonance)

Những âm thanh tạo ra bằng âm thoa chỉ có thề nghe được khi ghé sát vào tai. Để nghe dễ hơn, nó phải được kết hợp với cái gì đó hiệu quả hơn, để hướng xa ra tần số đặc biệt của nó.

Ví dụ về cộng hưởng

Hai nhánh của một âm thoa có bề mặt rất mỏng so với bước sóng nó tạo ra. Thí dụ, sóng âm 440Hz, có bước sóng trong khoảng 0,75 m (2 + ½  feet), trội hơn nhiều khi so sánh với độ dày nhánh âm thoa. Do đó, không khí dễ trượt trên hai mặt của nhánh này, và trao cho không khí rất ít năng lượng cơ học do chuyển động của âm thoa dưới dạng năng lượng âm (sóng âm thanh).

Khi thân của một âm thoa đang rung, đặt sát với một vật thể có tiết diện lớn hơn và cũng có khả năng dao động ở cùng một tần số, sẽ chuyển động nhiều không khí hơn, sẽ tạo ra âm thanh lớn hơn.

Một phần năng lượng truyền đến âm thoa bị rung do đó mang năng lượng đến cho một nguồn âm thanh chắc chắn, hiệu quả hơn. Đây là một thí dụ về sự cộng hưởng.

Cộng hưởng trong âm thanh

Bảng trong hình trên có tần số cộng hưởng nhất định, tại đó, khi va chạm nó sẽ rung. Đây là kết quả của bảng chế độ ưa thích (panel’s preferred mode) của sự dao động. Trong mỗi chế độ khác nhau, có thể làm nổi bật lên, tùy theo nó bị va chạm ở đâu và bằng cách nào. Chẳng hạn, nếu một trong những tần số này giống như tần số của âm thoa, bảng có tác dụng làm cộng hưởng khá hiệu quả cho nó. Khi đúng vị trí tiếp xúc, bảng này có thể biến năng lượng từ âm thoa thành năng lượng âm thanh có âm lượng lượng tương đối lớn. Thông thường, cách đặt âm thoa sát vật thể như tường hay trên bàn sẽ có hiệu ứng này. Một đối tượng giống như cái bảng âm (sound board) của piano, được thiết kế để đáp ứng với tần số của tất cả phím trên bàn phím, sẽ có khuynh hướng cộng hưởng tốt với một âm thoa có tần số bất kỳ nào.

Cũng có thể thực hiện cộng hưởng qua việc sử dụng ống hay khoang rỗng. Không khí trong ống hay khoang, tùy theo kích thước và tiết diện miệng, có thể tạo ra sự rung động, thí dụ, khi thổi qua miệng của một cái chai hay ống nghiệm. Khi đặt âm thoa trên hộp cộng hưởng, khoang hộp được thiết kế để đáp ứng với tần số cụ thể, kết quả của việc tăng âm lượng có thể bất ngờ. Năng lượng rút ra từ âm thoa qua suốt bề mặt nó đặt vào, sau đó tỏa ra hiệu quả bởi khoang này. Có thể đạt hiệu ứng tương tự rất đơn giản bằng cách đặt nhánh dao động rất gần miệng khoang. Hộp cộng hưởng thiết kế cho từng âm thoa, nếu sử dụng cho tần số khác, hiệu quả thường tối thiểu.

Những nguyên tắc cộng hưởng xảy ra liên tục trong pro-sound và trong những hoạt động của âm thanh nói chung, xảy ra trong phòng, trong loa và thùng loa, loa horn, nhạc cụ và ngay cả trong những mạch điện. Thật ra, tất cả mọi thứ trong vũ trụ đều có một hay nhiều tần số cộng hưởng, cho dù nó không nhất thiết phải hiện diện trong phổ âm (audio spectrum).

Một ví dụ khác về chế độ rung

Hình trên: Chế độ rung cơ bản của mặt trống. Lưu ý, không có quan hệ nào giữa họa âm (harmonic) với âm gốc. Những bội âm không hài hòa (inharmonic overtone) đặc biệt này kết hợp lại để tạo ra những âm thanh đặc trưng mà chúng ta nhận ra giống như là của một cái trống không bị chặn tiếng (undamped-unmated). Phần lớn những tần số liên quan có thể được cải tiến ở nhiều mức độ khác nhau bởi đặc tính cộng hưởng của chính cái trống đó.
Hình dưới: Một bảng treo lơ lửng và khối không khí bao bọc quanh nó là hai thí dụ về những bộ cộng hưởng khá hiệu quả. Phòng cũng là một loại khối không khí bao bọc, trong đó cũng có tần số cộng hưởng của nó tùy thuộc vào hình dạng, kích cỡ và kết cấu.

Cộng hưởng là kết quả tự nhiên, do kích thước của phòng làm trở ngại tính hiệu quả chất lượng cao nhất của hệ thống âm thanh. Cộng hưởng, về mặt cực đoan, không nêu rõ được tần số nào phù hợp với nó, đôi khi dẫn đến việc phiên bản (version) bị thay đổi chất lượng âm thanh output của hệ thống. Cũng có thể tạo ra sự kiện tương tự là trong chính hệ thống có loa còi (horn), thùng loa và linh kiện điện tử thiết kế vụng về, bố trí loa không phù hợp, hay bởi nhiều yếu tố khác. Mặc dù sự cộng hưởng thiếu cân đối đôi khi có thể là nguyên nhân của sự cố rắc rối, những nguyên tắc của cộng hưởng nói chung rất quan trọng trong việc tạo ra âm nhạc và âm thanh vocal.

Amply Crest & Carver RMX-6200

Bob Carver đã ghi dấu tên của mình bằng cách sao chép những phẩm chất audio thanh của các amps cao cấp trong các thiết bị đó sẽ bán cho một phần nhỏ của chi phí. Ông đã cung cấp một thách thức 2 cũng được biết đến tạp chí audio.