Micro xương (bone conduction) khác gì micro khí thông thường

Phần lớn điện thoại thu âm bằng micro khí (air-conduction microphone) – một màng rung nhỏ phản ứng với sóng âm truyền qua không khí. Nhưng một số thiết bị đeo và vài dòng điện thoại chuyên dụng cho môi trường khắc nghiệt lại dùng thêm cảm biến dẫn truyền qua xương (bone conduction), hoạt động theo nguyên lý hoàn toàn khác. Hiểu rõ sự khác biệt giúp lý giải vì sao có máy vẫn nghe rõ giọng người dùng ngay cả khi đứng cạnh máy khoan hay trong gió giật mạnh.

Micro khí hoạt động dựa trên áp suất không khí

Micro khí truyền thống có một màng ngăn (diaphragm) cực mỏng, dao động theo sự thay đổi áp suất không khí do sóng âm tạo ra. Dao động này được chuyển thành tín hiệu điện qua cảm biến điện dung (MEMS – Micro-Electro-Mechanical System). Nhược điểm là màng ngăn không phân biệt được nguồn âm là giọng nói hay tiếng ồn xung quanh, vì cả hai đều là sóng áp suất không khí lan truyền đến micro theo cùng cơ chế vật lý.

Dẫn truyền qua xương thu tín hiệu từ rung động hộp sọ

Khi con người nói, dây thanh quản không chỉ tạo ra sóng âm phát ra ngoài miệng mà còn khiến xương hàm, xương gò má và hộp sọ rung động nhẹ. Cảm biến bone conduction (thường là một cảm biến gia tốc áp điện) áp sát vào da mặt hoặc tai, thu trực tiếp rung động cơ học này thay vì sóng âm trong không khí. Vì tiếng ồn môi trường gần như không truyền được rung động đáng kể qua xương người dùng, tín hiệu thu được gần như chỉ chứa giọng nói, loại bỏ tiếng ồn nền ngay từ nguồn thu chứ không phải xử lý sau bằng thuật toán.

Ứng dụng thực tế trên thiết bị di động

Một số điện thoại phổ thông dùng cảm biến bone conduction làm loa xương thay cho loa thoại thông thường (âm thanh truyền qua xương hàm khi áp máy vào tai), giúp nghe rõ hơn trong môi trường ồn hoặc hữu ích cho người khiếm thính nhẹ. Ở chiều thu âm, công nghệ này phổ biến hơn trên tai nghe thể thao và tai nghe chống ồn công nghiệp, kết hợp một micro xương với một hoặc hai micro khí để vừa giữ độ trong của giọng nói vừa tận dụng dải tần rộng hơn từ micro khí thông thường.

Hạn chế của cảm biến dẫn truyền xương

Tín hiệu qua xương chỉ tái tạo tốt dải tần thấp và trung, vì xương truyền âm trầm hiệu quả hơn âm cao. Giọng nói qua bone conduction thường nghe hơi đục, thiếu độ sáng so với thu bằng micro khí chất lượng tốt. Đó là lý do các thiết bị kết hợp hai loại cảm biến thường dùng thuật toán trộn tín hiệu (sensor fusion), lấy phần lõi giọng nói ổn định từ cảm biến xương và bù thêm chi tiết âm cao từ micro khí, thay vì dùng độc lập một loại.

Vì sao công nghệ này chưa phổ biến trên smartphone chính

Cảm biến bone conduction cần tiếp xúc áp sát vào xương mặt hoặc tai người dùng để thu tín hiệu hiệu quả, điều này khó thực hiện với cách cầm điện thoại thông thường (áp gần miệng hoặc để xa khi bật loa ngoài). Vì vậy công nghệ chủ yếu xuất hiện trên thiết bị đeo sát cơ thể như tai nghe, kính thông minh, hoặc vòng đeo cổ, còn điện thoại vẫn dựa vào tổ hợp nhiều micro khí kết hợp thuật toán khử ồn phần mềm để đạt hiệu quả tương đương trong đa số tình huống sử dụng hàng ngày.

Hiểu nhầm thường gặp

“Máy có loa xương thì micro cũng tự động là micro xương.” Hai bộ phận này độc lập nhau. Loa xương (bone conduction speaker) chỉ xử lý chiều phát âm thanh ra, còn micro thu âm trên phần lớn các máy này vẫn là micro khí thông thường đặt gần miệng. Chỉ một số thiết bị chuyên dụng, chủ yếu là tai nghe và thiết bị đeo, mới trang bị cả cảm biến thu âm dẫn truyền qua xương.

Xem thêm

Bài này thuộc nhóm nội dung Micro & khử ồn: tổng hợp bài viết. Xem thêm Micro định hướng (beamforming) trên điện thoại hoạt động thế nào khi quay video nhóm đông người.