Giảng đường 300 chỗ, bạn ngồi giữa. Giọng thầy vào tai bạn chủ yếu từ chiếc loa treo trên cột cách vài mét, to hơn hẳn tiếng thật vọng từ bục cách 20 m. Vậy mà bạn không hề nhìn lên cột: tai chỉ về phía bục, và nó đúng. Não bạn vừa bỏ qua nguồn âm to nhất trong phòng:
Phiếu bầu thuộc về âm đến trước, không thuộc âm to nhất
Mọi âm trong phòng đều đến tai bạn nhiều lần: một lần theo đường thẳng, rồi hàng chục lần nữa sau khi nảy khỏi tường, trần, mặt bàn. Nếu tai xử lý từng lần đến như một nguồn riêng, bạn sẽ nghe thấy người nói ở khắp nơi cùng lúc. Hệ thính giác cắt phăng vấn đề bằng một luật thô bạo mà hiệu quả: trong cửa sổ khoảng 1 đến 35 mili giây sau âm đầu tiên, mọi âm đến sau đều bị tước quyền chỉ hướng. Chúng vẫn được nghe — góp độ to, góp âm sắc — nhưng địa chỉ thì lấy trọn của người đến trước: tiếng gõ và tiếng dội gộp thành một tiếng duy nhất, đặt đúng chỗ người nói đứng.
Quy cửa sổ ấy ra khoảng cách thì rất dễ hình dung, vì âm thanh đi 343 m mỗi giây: 1 ms là đường phản xạ dài hơn đường thẳng 34,3 cm, còn 35 ms là dài hơn 12,0 m. Gần như mọi bức tường quanh bạn đều nằm gọn giữa hai mốc ấy.
Vì sao ranh giới dưới rơi đúng vào một mili giây
1 ms không phải con số làm tròn cho đẹp. Đó là mép trên của thứ mà hình học cái đầu bạn tự tạo ra được: âm từ đúng bên hông đến tai xa chậm hơn tai gần nhiều nhất 656 µs, và mọi hướng bạn từng nghe ra đều nằm trong dải ấy. Một độ trễ 0,3 ms vì thế là tin tức thật về hướng, phải dùng; còn 1 ms thì không cái đầu nào tạo ra nổi — nó chỉ có thể là hình học của căn phòng, và bị vứt.
Mười decibel tín dụng, và cả ngành tăng âm sống trên đó
Luật người đến trước không vô điều kiện. Haas đo năm 1951 và tìm ra hạn mức: âm đến sau được phép to hơn âm trực tiếp tới khoảng 10 dB mà vẫn không giành được quyền chỉ hướng — mười decibel là gấp 10 lần công suất âm, một khoản tín dụng rộng đến khó tin.
Sân vận động phải rải loa phụ dọc khán đài, nếu không hàng ghế cuối chẳng nghe ra chữ nào. Loa phụ cách sân khấu 30 m thì tiếng thật mất 87,5 ms mới bò tới nơi — nên kỹ sư nạp vào loa ấy độ trễ điện tử khoảng 100 ms, tức chậm hơn tiếng sân khấu 12,5 ms. Khán giả ngồi ngay dưới loa vẫn nghe giọng ca sĩ phát ra từ sân khấu, dù ở sát mức trần ấy thì 91% năng lượng âm vào tai họ đến từ cái thùng trên đầu. Điều kiện duy nhất: đừng vặn quá 10 dB.
Trong phòng thật, hình học đã trả gần hết khoản đó
Vì sao phòng thường chẳng làm bạn lẫn? Vì âm phản xạ đi xa hơn nên đã yếu sẵn, hiếm khi to hơn nổi. Ở tình huống mặc định của demo, bạn cách người nói 8 m và tường bên cách cả hai 4 m: đường phản xạ dài 11,31 m, đến chậm 9,66 ms, và riêng luật nghịch đảo bình phương đã làm nó nhỏ hơn 3,0 dB — chưa tính phần tường nuốt mất.
Phản xạ tự nhiên vì thế ngồi ở −3 dB trong khi trần sụp đổ nằm ở +10 dB: dư ra 13 dB an toàn. Đó là lý do cả cái đuôi vang dài hàng giây của một khán phòng làm giọng hát dày lên mà không kéo nó đi đâu.
Trường hợp biên: dưới một mili giây, và trên mười decibel
Kéo mặt phản xạ lại gần đến khi đường về chỉ dư 34,3 cm — tường cách 17,2 cm ngay trước mặt, sóng đi ra rồi vòng lại — thì luật người đến trước ngừng hoạt động. Dưới 1 ms, não không gộp theo kiểu tiền phong nữa mà cộng vector hai sóng, và hướng nghe được bị kéo lệch về giữa. Đây không phải hỏng hóc mà là nền móng của một ngành: mọi hệ stereo đều sống trong vùng dưới 1 ms ấy — hai loa phát cùng tín hiệu lệch nhau vài trăm micro giây là dựng lên một nhạc cụ “ảo” ở chỗ chẳng có loa nào.
Đẩy đầu kia thì hiệu ứng không nhòe dần mà lật. Vặn ΔL trong demo từ 6 lên 11 dB, giữ nguyên mọi thứ khác: chấm đỏ vượt trần, và tai bạn đổi phe — bạn quay đầu về phía bức tường, nói chuyện với một mặt phẳng trống. Đó chính là hội trường có loa phụ vặn quá tay hoặc quên nạp trễ: giọng người phát biểu rời khỏi thân thể họ và treo đâu đó trên trần nhà. Tai bạn không hỏng — nó vẫn thi hành đúng luật, chỉ là ai đó vừa mua đứt phiếu bầu.