Tìm hiểu ngành Âm học và ứng dụng tại Việt Nam

Lịch sử ngành Âm học (Acoustics Industry)

Âm học là một ngành khoa học nghiên cứu về âm thanh, bao gồm việc tạo ra, truyền dẫn và tiếp nhận sóng âm. Lịch sử của âm học bắt đầu từ thời cổ đại với những quan sát sơ khai về âm nhạc và tiếng vang, nhưng việc hình thành một ngành khoa học thực sự về âm học là một quá trình dài với sự đóng góp của nhiều nhà khoa học qua các thời kỳ.

Ai là người sáng lập ra ngành này?

Không có một "người sáng lập" duy nhất được công nhận là cha đẻ của toàn bộ ngành âm học, bởi nó là sự tích lũy kiến thức từ nhiều lĩnh vực khác nhau. Tuy nhiên, nếu xét về những nền tảng vật lý đầu tiên, các tên tuổi quan trọng bao gồm:

• Pythagoras (thế kỷ thứ 6 TCN): Nhà toán học Hy Lạp cổ đại này đã có những quan sát đầu tiên về mối quan hệ giữa độ dài dây đàn và cao độ âm thanh, đặt nền móng cho âm học âm nhạc.
• Aristotle (thế kỷ thứ 4 TCN): Ông là người đầu tiên đưa ra giả thuyết rằng âm thanh được truyền đi thông qua chuyển động của không khí, một khái niệm cơ bản của vật lý âm thanh.
• Galileo Galilei (thế kỷ 17): Đã nghiên cứu về sự dao động của các vật thể và mối liên hệ giữa tần số dao động với cao độ âm thanh.
• Isaac Newton (thế kỷ 17): Đã phát triển lý thuyết toán học về sự truyền âm trong không khí.
• Hermann von Helmholtz (thế kỷ 19): Một trong những người có đóng góp vĩ đại cho âm học, đặc biệt là trong lĩnh vực âm học sinh lý học và tâm lý học. Các nghiên cứu của ông về cảm nhận âm thanh, cộng hưởng, và giọng nói đã đặt nền móng cho nhiều ứng dụng sau này. Có thể nói, ông là một trong những người đặt nền móng vững chắc cho âm học hiện đại như một ngành khoa học độc lập.

Ngành công nghiệp âm thanh, như chúng ta hiểu ngày nay (ghi âm, phát lại, xử lý âm thanh), thực sự bùng nổ vào cuối thế kỷ 19 và thế kỷ 20 với sự ra đời của các phát minh như:

• Thomas Edison (1877): Phát minh máy hát đĩa (phonograph) đầu tiên, mở ra kỷ nguyên ghi và phát lại âm thanh.
• Sự phát triển của băng từ, đĩa than, và sau này là công nghệ số hóa âm thanh.

Ứng dụng của ngành Âm học trên thế giới và Việt Nam

Ngành âm học có vô số ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống:

Ứng dụng trên thế giới:

1. Y học:
   • Siêu âm chẩn đoán: Tạo hình ảnh các bộ phận bên trong cơ thể (thai nhi, nội tạng) bằng sóng siêu âm.
   • Siêu âm trị liệu: Phá hủy sỏi thận (lithotripsy), điều trị ung thư bằng sóng siêu âm hội tụ cường độ cao (HIFU).
   • Máy trợ thính và cấy ốc tai điện tử: Giúp người khiếm thính nghe được.
2. Công nghiệp:
   • Kiểm tra không phá hủy (NDT): Phát hiện các vết nứt, khuyết tật trong vật liệu, cấu trúc bằng sóng siêu âm.
   • Làm sạch bằng siêu âm: Làm sạch các dụng cụ y tế, linh kiện điện tử.
   • Âm học kiến trúc: Thiết kế phòng hòa nhạc, rạp hát, phòng thu để tối ưu hóa chất lượng âm thanh, giảm tiếng vang và tiếng ồn.
   • Kiểm soát tiếng ồn công nghiệp: Thiết kế các giải pháp cách âm, tiêu âm cho nhà máy, khu công nghiệp.
3. Quân sự và Hàng hải:
   • Sonar (Sound Navigation and Ranging): Phát hiện tàu ngầm, vật thể dưới nước, lập bản đồ đáy biển.
   • Hệ thống vũ khí âm thanh: Sử dụng sóng âm để gây choáng hoặc gây mất phương hướng.
4. Giải trí và Truyền thông:
   • Công nghệ âm thanh phòng thu: Ghi âm, trộn (mixing), hậu kỳ (mastering) âm nhạc và phim ảnh.
   • Hệ thống âm thanh biểu diễn: Loa, micro, bộ xử lý tín hiệu cho các buổi hòa nhạc, sự kiện.
   • Tai nghe, loa cá nhân: Mang đến trải nghiệm âm thanh chất lượng cao cho người dùng.
   • Thực tế ảo và Thực tế tăng cường: Tạo ra môi trường âm thanh 3D sống động.
5. Giao thông:
   • Giảm tiếng ồn giao thông: Thiết kế các rào cản âm thanh, vật liệu hấp thụ âm cho đường cao tốc, đường sắt.
   • Phát hiện tiếng súng: Sử dụng hệ thống cảm biến âm thanh để xác định vị trí và hướng của tiếng súng, hỗ trợ an ninh.

Ứng dụng tại Việt Nam:

Tại Việt Nam, các ứng dụng của âm học cũng rất đa dạng và đang phát triển mạnh mẽ:

• Y tế: Phổ biến nhất là siêu âm chẩn đoán tại hầu hết các bệnh viện và phòng khám.
• Giải trí: Ngành công nghiệp âm nhạc, phim ảnh, karaoke, và tổ chức sự kiện phát triển rầm rộ, kéo theo nhu cầu lớn về thiết bị và kỹ thuật âm thanh chuyên nghiệp. Các phòng thu âm, công ty cho thuê thiết bị âm thanh, và cửa hàng kinh doanh thiết bị âm thanh mọc lên khắp nơi.
• Kiến trúc và Xây dựng: Các dự án lớn như trung tâm thương mại, chung cư cao cấp, khách sạn, phòng họp, hội trường đều có sự tư vấn và thiết kế hệ thống âm thanh và cách âm chuyên nghiệp.
• Công nghiệp: Các nhà máy sản xuất cũng chú trọng hơn đến việc kiểm soát tiếng ồn để đảm bảo an toàn lao động và tuân thủ quy định môi trường.
• Giáo dục: Các trường đại học, nhạc viện như Học viện Âm nhạc Quốc gia Việt Nam, Nhạc viện TP.HCM đào tạo chuyên sâu về âm nhạc, kỹ thuật âm thanh, góp phần phát triển nguồn nhân lực cho ngành.

Ứng dụng âm học trong dân dụng: Giảm tiếng ồn, giảm stress

Trong xã hội hiện đại, tiếng ồn là một vấn đề lớn, gây ra căng thẳng, giảm năng suất và ảnh hưởng đến sức khỏe. Ngành âm học đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết vấn đề này trong các ứng dụng dân dụng:

• Cách âm (Sound Insulation):
  • Vật liệu cách âm: Sử dụng vật liệu có khối lượng lớn và mật độ cao (bông khoáng, cao su non, thạch cao chuyên dụng, gạch đặc) để ngăn chặn sóng âm truyền qua tường, trần, sàn.
  • Cấu trúc cách âm: Thiết kế tường đôi, cửa sổ kính hai lớp (double-glazed windows), cửa cách âm để tăng hiệu quả ngăn chặn tiếng ồn từ bên ngoài (giao thông, hàng xóm) hoặc giữa các phòng.
  • Ứng dụng: Quan trọng trong các căn hộ chung cư, nhà phố gần đường lớn, phòng ngủ, phòng làm việc, phòng giải trí gia đình.
• Tiêu âm (Sound Absorption):
  • Vật liệu tiêu âm: Sử dụng vật liệu có cấu trúc xốp, rỗng (tấm tiêu âm sợi khoáng, nỉ, gỗ tiêu âm, mút trứng, vải bọc) để hấp thụ năng lượng âm thanh, giảm tiếng vang và tiếng ồn dội lại trong không gian.
  • Thiết kế nội thất: Bố trí đồ đạc, rèm cửa dày, thảm trải sàn cũng góp phần tiêu âm, làm cho không gian trở nên "yên tĩnh" và dễ chịu hơn.
  • Ứng dụng: Các phòng khách, phòng ngủ, phòng làm việc tại nhà, home cinema để cải thiện chất lượng âm thanh, giảm tiếng ồn dội, tạo không gian thư giãn.
• Chống rung (Vibration Isolation):
  • Sử dụng các vật liệu đàn hồi (cao su, lò xo) để giảm truyền rung động từ các thiết bị (máy giặt, điều hòa) hoặc từ sàn nhà xuống các cấu trúc khác, hạn chế tiếng ồn cấu trúc.
• Hệ thống âm thanh trắng/hồng (White/Pink Noise):
  • Phát ra các loại tiếng ồn có tần số đồng đều để che lấp các tiếng ồn gây khó chịu khác, giúp dễ ngủ hoặc tăng khả năng tập trung. Thường được sử dụng trong phòng ngủ, văn phòng hoặc phòng khám.
• Công nghệ chống ồn chủ động (Active Noise Cancellation - ANC):
  • Sử dụng micro để thu tiếng ồn xung quanh, sau đó phát ra sóng âm đối pha để triệt tiêu tiếng ồn đó. Phổ biến trong tai nghe, và ngày càng được ứng dụng trong ô tô, máy bay để giảm tiếng ồn cabin.

Các giải pháp này giúp tạo ra không gian sống và làm việc yên tĩnh hơn, giảm thiểu tác động tiêu cực của tiếng ồn đến sức khỏe thể chất và tinh thần, từ đó giảm stress và nâng cao chất lượng cuộc sống.

Những loại hình kinh doanh của ngành Âm học

Ngành âm học bao gồm nhiều loại hình kinh doanh đa dạng:

1. Sản xuất thiết bị âm thanh:
   • Thiết bị dân dụng: Loa, tai nghe, ampli, hệ thống âm thanh gia đình (home cinema, soundbar).
   • Thiết bị chuyên nghiệp: Loa biểu diễn (line array, monitor), mixer, micro, bộ xử lý tín hiệu, hệ thống âm thanh hội trường, sân khấu, phòng thu.
   • Thiết bị cách âm, tiêu âm: Tấm cách âm, tiêu âm, vật liệu chống rung.
2. Phân phối và bán lẻ thiết bị âm thanh:
   • Các cửa hàng chuyên doanh, showroom, chuỗi siêu thị điện máy, hoặc các kênh thương mại điện tử.
3. Thiết kế và thi công hệ thống âm thanh:
   • Tư vấn, thiết kế và lắp đặt hệ thống âm thanh cho phòng họp, hội trường, quán bar, vũ trường, rạp chiếu phim, trung tâm thương mại, nhà thờ, chùa chiền.
   • Cung cấp giải pháp âm thanh thông báo, âm thanh cảnh báo.
4. Thiết kế và thi công giải pháp cách âm, tiêu âm:
   • Tư vấn, thiết kế và thi công cách âm cho nhà ở, văn phòng, phòng thu âm, phòng karaoke, quán bar, vũ trường, nhà máy.
   • Cung cấp vật liệu và giải pháp kiểm soát tiếng ồn.
5. Cho thuê thiết bị âm thanh và ánh sáng:
   • Phục vụ các sự kiện, concert, hội nghị, tiệc cưới, triển lãm.
6. Dịch vụ phòng thu âm và hậu kỳ âm thanh:
   • Thu âm nhạc, lồng tiếng, làm nhạc phim, mix/mastering.
7. Dịch vụ kỹ thuật âm thanh (Sound Engineering):
   • Chuyên gia vận hành hệ thống âm thanh cho các buổi biểu diễn trực tiếp, phòng thu, truyền hình.
8. Đào tạo và tư vấn âm học:
   • Các khóa học về kỹ thuật âm thanh, thiết kế hệ thống âm thanh, âm học kiến trúc.
9. Nghiên cứu và phát triển (R&D):
   • Nghiên cứu công nghệ âm thanh mới, vật liệu âm học tiên tiến.

Những loại hình không gian nào nên sử dụng?

Hầu hết mọi không gian hoặc hoạt động liên quan đến âm thanh đều nên xem xét ứng dụng âm học. Đặc biệt quan trọng đối với:

• Không gian cần chất lượng âm thanh tối ưu: Phòng hòa nhạc, rạp chiếu phim, phòng thu âm, nhà hát, phòng họp trực tuyến, phòng học.
• Không gian cần kiểm soát tiếng ồn: Khu dân cư gần đường lớn, sân bay, nhà ga; văn phòng làm việc; nhà máy sản xuất; bệnh viện; trường học.
• Không gian giải trí có tiếng ồn lớn: Quán bar, vũ trường, phòng karaoke.
• Các hệ thống âm thanh chuyên nghiệp: Sự kiện trực tiếp, phát thanh, truyền hình.

Quá trình phát triển của ngành Âm học tại Việt Nam và trên thế giới

Trên thế giới:

• Thời kỳ cổ đại - trung cổ: Những quan sát sơ khai về âm nhạc, tiếng vang.
• Thế kỷ 17 - 19: Âm học trở thành một nhánh của vật lý học, với các nghiên cứu về sóng âm, dao động, và cộng hưởng (Newton, Euler, Helmholtz).
• Cuối thế kỷ 19 - đầu thế kỷ 20 (Thời kỳ cách mạng công nghiệp):
  • Phát minh máy hát đĩa (phonograph) của Thomas Edison (1877) và điện thoại của Alexander Graham Bell, mở ra kỷ nguyên ghi và truyền tải âm thanh.
  • Phát triển các thiết bị điện tử giúp khuếch đại và xử lý âm thanh.
• Giữa thế kỷ 20 (Sau Thế chiến II):
  • Sự phát triển của băng từ cách mạng hóa việc ghi âm và sản xuất âm nhạc.
  • Thúc đẩy nghiên cứu về âm học kiến trúc (phòng hòa nhạc, phòng thu) để đáp ứng nhu cầu giải trí.
  • Sonar được ứng dụng rộng rãi trong quân sự và hàng hải.
• Cuối thế kỷ 20 - đầu thế kỷ 21 (Kỷ nguyên số và công nghệ thông tin):
  • Số hóa âm thanh: CD, MP3, lossless audio ra đời, thay đổi hoàn toàn cách lưu trữ và phân phối âm nhạc.
  • Công nghệ xử lý tín hiệu số (DSP): Nâng cao khả năng điều khiển và tối ưu hóa âm thanh.
  • Sự bùng nổ của Internet và điện thoại thông minh thúc đẩy sự phát triển của các thiết bị âm thanh cá nhân (tai nghe, loa Bluetooth).
  • Nghiên cứu sâu hơn về âm học môi trường, âm học đô thị để giải quyết vấn đề ô nhiễm tiếng ồn.
  • Sự phát triển của AI và Machine Learning trong việc xử lý, nhận diện và tạo ra âm thanh (Emotion AI, Music Generation AI).

Tại Việt Nam:

• Trước 1975: Chủ yếu là các thiết bị âm thanh đơn giản, hệ thống phát thanh cơ bản. Có sự hiện diện của một số nhạc cụ truyền thống và hiện đại.
• Sau 1975 - Thời kỳ Đổi mới:
  • Sự du nhập của các thiết bị điện tử từ nước ngoài, đặc biệt là dàn âm thanh gia đình (cassette, đầu đĩa CD).
  • Ngành công nghiệp karaoke bùng nổ, kéo theo nhu cầu về loa, micro, ampli.
  • Các phòng thu âm nghiệp dư và chuyên nghiệp bắt đầu hình thành, phục vụ nhu cầu sản xuất âm nhạc.
• Thập niên 1990 - 2000:
  • Sự phát triển mạnh mẽ của thị trường thiết bị âm thanh gia dụng và chuyên nghiệp. Các thương hiệu quốc tế dần có mặt tại Việt Nam.
  • Nhu cầu về thiết kế âm thanh cho các sự kiện, sân khấu ca nhạc tăng cao.
  • Các trường nghệ thuật như Học viện Âm nhạc Quốc gia Việt Nam, Nhạc viện TP.HCM tiếp tục đào tạo chuyên sâu về biểu diễn và sáng tác.
• Những năm 2010 đến nay:
  • Bùng nổ công nghệ số: Nhu cầu về âm thanh chất lượng cao (hi-res audio), tai nghe chống ồn, loa thông minh tăng vọt.
  • Sự phát triển của các công ty cung cấp giải pháp âm thanh tổng thể cho các dự án kiến trúc, thương mại.
  • Nhận thức về kiểm soát tiếng ồn và âm học kiến trúc ngày càng được nâng cao trong các dự án xây dựng lớn.
  • Ngành gaming và esport phát triển, thúc đẩy nhu cầu về các thiết bị âm thanh chuyên biệt.
  • Sự xuất hiện của các công ty công nghệ Việt Nam trong lĩnh vực âm nhạc tương tác và ứng dụng AI (ví dụ: Amanotes).

Các công ty dẫn đầu ngành Âm học trên thế giới

Ngành âm học rất rộng lớn, bao gồm nhiều phân khúc khác nhau. Dưới đây là một số công ty nổi bật trong các lĩnh vực chính:

• Thiết bị âm thanh chuyên nghiệp (Pro Audio):
  • Harman International (thuộc Samsung): JBL, Crown, Soundcraft, dbx (loa, ampli, mixer, xử lý tín hiệu).
  • Shure: Micro (micro thu âm, micro biểu diễn, micro hội nghị).
  • Sennheiser: Tai nghe, micro (chuyên nghiệp và dân dụng).
  • Yamaha: Thiết bị âm thanh chuyên nghiệp, nhạc cụ.
  • Meyer Sound: Hệ thống loa cao cấp cho các buổi biểu diễn.
  • Bose Professional: Hệ thống âm thanh cho thương mại và biểu diễn.
• Thiết bị âm thanh dân dụng (Consumer Audio):
  • Sony: Tai nghe, loa, hệ thống âm thanh gia đình.
  • Bose: Tai nghe chống ồn, loa không dây.
  • Apple (Beats by Dre, AirPods): Tai nghe, loa thông minh.
  • Samsung (Harman Kardon, JBL): Tai nghe, loa, soundbar.
  • LG, Panasonic: Hệ thống âm thanh gia đình.
• Âm học kiến trúc và kiểm soát tiếng ồn:
  • Các công ty tư vấn âm học chuyên biệt, thường không phải là các tập đoàn lớn mà là các hãng chuyên môn hóa cao, ví dụ: Acoustic Dimensions, Acentech, ARUP (bộ phận Acoustic Consulting).
  • Các nhà sản xuất vật liệu cách âm/tiêu âm như Knauf Insulation, Rockwool, Owens Corning.
• Ngành công nghiệp âm nhạc (ghi âm, phát hành):
  • Universal Music Group (UMG)
  • Sony Music Entertainment
  • Warner Music Group (WMG)

Ngành âm học tiếp tục là một lĩnh vực năng động, liên tục đổi mới với sự tích hợp của các công nghệ mới như AI, thực tế ảo, và vật liệu thông minh, mang lại những trải nghiệm âm thanh ngày càng vượt trội và giải quyết hiệu quả các thách thức về tiếng ồn trong xã hội hiện đại.