Âm thanh – Một phần của cuộc sống

Chia sẻ: Ha Quynh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

85
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Âm thanh là một thành phần không thể thiếu được trong cuộc sống của con người, từ khi mới chào đời thì thì cơ quan phát âm đã hoạt động tiếng khóc chào đời báo hiệu sự xuất hiện một con người mới, ngôn ngữ giúp con người hiểu nhau, âm nhạc giúp con người thư giãn sau mỗi ngày làm việc

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Âm thanh – Một phần của cuộc sống

Âm thanh – Một phần của cuộc sống Âm thanh là một thành phần không thể thiếu được trong cuộc sống của con người, từ khi mới chào đời thì thì cơ quan phát âm đã hoạt động tiếng khóc chào đời báo hiệu sự xuất hiện một con người mới, ngôn ngữ giúp con người hiểu nhau, âm nhạc giúp con người thư giãn sau mỗi ngày làm việc… Trong mọi lãnh vực lúc nào cũng có sự hiện diện của âm thanh, dù âm thanh nhân tạo hay của thiên nhiên cũng đều quan trọng như nhau hãy tưởng tượng khi thế giới này không có âm thanh mọi thứ đều chìm trong im lặng !!! Do có tầm quan trọng như vậy, con người lúc nào cũng muốn âm thanh ngày càng hoàng hảo hơn, các kỹ thuật tiên tiến nhất được áp dụng trong công nghệ xử lý âm thanh chỉ nhằm mục đích thỏa mãn cái sự “nghe” của con người. Ngày nay, các thiết bị đã được thâu nhỏ lại con người lại muốn âm thanh luôn luôn bên mình, thế là các thiết bị âm thanh di động ra đời và thâm nhập luôn cả vào môi trường công nghệ thông tin với các sản phẩm đặc thù như loa di động đi theo máy tính xách tay, các máy nghe MP3 với tai nghe chất lượng cao… Tất cả các sản phẩm tạo ra hiệu quả “nghe” thì kết quả cuối cùng lúc nào cũng là âm thanh, do vậy để đánh giá đúng được chất lượng của một sản phẩm thu/phát lại âm thanh người ta đánh giá nó qua chất lượng âm thanh nghe được, nên ta cần phải điểm qua một số tính chất cơ bản nhất của âm thanh để có thể tự chọn cho mình một sản phẩm thích hợp.
Bản chất của âm thanh Âm thanh lan truyền trong không khí cũng giống như chúng ta nén một hòn đá xuống mặt hồ vậy, nó lan toả ra khi đập vào thành hồ thì truyền trở lại với các sóng nhỏ hơn lẩn lộn vào các sóng tạo ra ban đầu với tốc độ rất lớn (340m/s), nhưng không truyền trong chân không và có thể bị hấp thụ bởi các vật cản, sự hấp thụ này nhiều hay ít còn phụ thuộc vào chất liệu tạo ra vật ấy (len, thuỷ tinh, mút…), nó cũng chịu ảnh hưởng của hiện tượng khúc xạ giống như ánh sáng khi gặp các mặt cầu lồi hay lõm. Đặc tính vật lý của âm thanh Tần số: là số lần dao động mà phần tử không khí thực hiện trong một giây  được tính bằng Hz, tần số càng thấp âm thanh càng trầm, tần số càng cao âm thanh càng cao. Tần số riêng: khi ta gõ vào một vật dù mạnh hay yếu, vật đó sẽ rung động  với thời gian lâu hay mau nhưng bao giờ cũng với một tần số nhất định gọi là tần số riêng. Tần số cộng hưởng: khi hai vật có cùng tần số riêng, khi ta tác động vào  vật này vật kia cũng rung động. Ta nói hai vật này cộng hưởng với nhau. Biên độ: là giá trị lớn nhất của nguồn âm thanh.  Cường độ: là lực của công suất âm thanh trên một diện tích 1cm2 và được  tính bằng Watt/cm2. Ngoài ra âm thanh còn có một số đặt tính vật lý khác như chu kỳ, bước sóng…những tính chất này sẽ cần thiết khi bạn muốn tự mình thiết kế một hệ thống loa cho riêng mình. Đặt tính sinh lý của âm thanh Âm bồi hay hợp âm: là sự tổng hợp của các âm thanh thuần khiết, ví dụ  như các nhạc cụ không tạo ra âm thanh thuần khiết mà tạo ra các âm thanh kết hợp bởi các âm thanh thuần khiết chồng đè lên nhau.
Âm sắc: được cấu tạo bởi số lượng âm bồi trong một âm thanh kết hợp,  nhờ có âm sắc mà ta phân biệt được giọng của người quen, nam, nữ đang nói chuyện hoặc đang hát, nốt nhạc của các nhạc cụ khác nhau… Tần số của âm thanh hay phổ âm thanh: đó là dải tần số nghe thấy được,  nó được chia ra thành các bát độ (bát độ là khoảng cách giữa hai tần số mà tần số này gấp hai lần tần số kia, ví dụ: bát độ từ 30Hz đến 60Hz, 400Hz đến 800Hz…). Tai người nghe được các âm thanh có tần số từ 20Hz đến 20KHz đối với người trẻ tuổi, với tuổi tác và sức khoẻ người ta ngày càng khó nghe các âm thanh có tần số cao. Tiếng nói của con người có tần số từ 80Hz đến 1.5KHz. Đặt tính sinh lý của tai người đối với âm thanh: khi nhắm mắt, nghe một  dàn nhạc chúng ta không phân biệt được dàn nhạc đó có bao nhiêu cây đàn khi người ta thêm hay bớt đi, do thính giác đánh giá các âm thanh theo một biên số log (logarit) cảm giác tăng theo log của sự khích thích. Nên phải dùng đến dB (dexiben) là một đơn vị log đo các tỉ số giữa các giá trị liên quan như công suất, cường độ… Trong âm học, mức 0dB đã được ấn định theo quy ước quốc tế, dãy mức độ âm thanh được trải ra từ 0dB là ngưỡng nghe thấy được cho tới 120dB là ngưỡng đau. Dù với cường độ nào tai người cũng nghe rõ dãy tần số từ 1KHz đến 6KHz (các tần số này nằm trong phổ nghe được được gọi là tần số trung) với các tần số thấp ta phải nâng mức cường độ lên thì tai người mới có cảm giác nghe được cùng mức với tần số trung. Đó là một yếu tố quan trọng khi vận hành các máy khuếch đại (amplifier) khi hạn âm lượng xuống thì phải tăng tần số thấp lên bằng các mạch bù tiếng trầm (Bass, Tone, Lounessd…) để ta có thể nghe thấy được. Âm thanh số Âm thanh tự nhiên bản chất của nó là các tín hiệu tương tự (analog) mang các giá trị điện áp biến thiên liên tục, âm thanh này khi được nghe trực tiếp từ nguồn phát như dàn nhạc, giọng nói, thiên nhiên…thì thật tuyệt vời, nhưng sự tận hưởng âm thanh của con người không muốn dừng lại ở mức đó, họ còn muốn được làm chủ âm thanh, chế biến và lưu trữ âm thanh theo ý riêng của mình. Từ năm 1877, con người đã bắt đầu làm chuyện đó với chiếc máy hát đầu tiên do Thomas Edison’s phát minh và cũng từ đó việc xử lý âm thanh được phát triển không
ngừng nhớ các công nghệ điện tử tuy nhiên khi xử lý âm thanh bao gồm việc thu, phát, truyền dẫn và lưu trữ âm thanh dưới dạng tương tự gặp nhiều vấn đề như tạp nhiễu, giảm chất lượng khi thu phát nhiều lần và truyền đi xa, bảo quản khó. Mã hóa âm thanh hay số hoá âm thanh là việc chuyển đổi âm thanh từ dạng tương tự qua dạng số với phương thức chính là lấy mẫu tín hiệu (pulse code modulation-PCM), tất cả các thông số như biên độ và tần số được chuyển đổi và lưu trữ dưới dạng mã nhị phân, chất lượng âm thanh khi được tái tạo lại phụ thuộc vào số lần lấy mẫu trong một giây (tần số lấy mẫu) và độ chính xác của mẫu (biên độ của tín hiệu tương tự được lượng tử hoá bởi các bit nhị phân thể hiện độ lớn của tín hiệu gốc). Âm thanh sau khi đã được số hoá cho khả năng lưu trữ một cách dễ dàng (CD, DAT, DVD Audio…), âm thanh sau khi tái tạo lại có chất lượng tương đương bản gốc và có thể tạo được nhiều hiệu ứng âm thanh hơn (Dolby, DTS…). Âm thanh số trên máy tính Thưở ban đầu, âm thanh phát ra trên chiếc máy tính (PC) chỉ là những tiếng “bít bít” đơn điệu báo trạng thái hoạt động của chiếc máy. Ngày nay chất lượng âm thanh trên PC đã tốt hơn rất nhiều nhờ thiết bị được gọi là card âm thanh (sound card), thực chất card này là một thiết bị chuyển đổi âm thanh từ dạng tương tự sang dạng số (analog to digital converter-ADC) và ngược lại từ số sang tương tự (digital to analog converter-DAC), cấu tạo của card âm thanh căn bản là một bản mạch có chứa các chíp xử lý âm thanh ADC và DAC, các cổng xuất nhập âm thanh và một giao diện kết nối với máy tính như ISA, PCI hay USB, ngoài ra một số card âm thanh cao cấp còn có một số thành phần khác như DSP ( Digital Signal Processor) là một chíp xử lý tín hiệu chuyên dùng cho âm thanh cũng giống như chíp xử lý trên card tăng tốc đồ hoạ có GPU vậy, nó làm giảm tải cho CPU trong các tác vụ âm thanh, chíp này có thể xử lý được nhiều luồng âm thanh hay kênh cùng một lúc, loại card không có chíp này thì CPU của máy tính sẽ đảm đương công việc ấy, đi chung với DSP thường có bộ nhớ đệm giúp cho việc xử lý được nhanh hơn. Card âm thanh trên máy tính xách tay cũng có cấu tạo như máy tính để bàn nhưng tính năng đơn giản hơn, không xử lý các hiệu ứng âm thanh phức tạp mà chỉ tập trung vào việc xử lý các tín hiệu âm thanh nổi (stereo) hay mô phỏng 3D Stereo.
Âm nhạc đi theo bạn Các thiết bị nghe nhạc số di động là một máy chơi nhạc hoàn chỉnh, ở một số kiểu máy có thể các thành phần chính hơi khác nhưng căn bản thì có các phần sau:- cổng giao tiếp với PC (USB, IEEE1394), bộ nhớ tích hợp, chíp điều khiển và DSP, hệ thống phím bấm, màn hình hiển thị, cổng xuất ra tai nghe, bộ phận khuếch đại âm thanh và nguồn cung cấp. Phương thức hoạt động của máy nghe nhạc số cũng thật là đơn giản, các tập tin nhạc được nén ở định dạng tương thích với máy (MP3, AAC, WMA, WAV, MIDI…) được lưu vào bộ nhớ tích hợp hay bộ nhớ ngoài đối với loại máy có khe đọc thẻ nhớ, chíp điều khiển theo dõi thao tác của người sử dụng trên hệ thống phím bấm để thực hiện các mệnh lệnh thích hợp đồng thời hiển thị thông tin hiện thời lên màn hình hiển thị và gửi những thông điều khiển về chíp xử lý âm thanh DSP, Chíp DSP lấy dữ liệu bài hát từ bộ nhớ, giải nén, chuyển đổi âm thanh số ra tương tự sau đó đưa qua mạch khuếch đại âm thanh, làm tăng mức âm lượng để có thể nghe được bằng tai nghe. Tất cả các máy nghe nhạc di động đều dùng một nguồn pin đi kèm, nó được cung cấp bởi bộ pin rời hay tích hợp (có khả năng nạp lại năng lượng), các máy có chất lượng tốt được thiết kế hợp lý thường có thời gian dùng pin lâu trên 8 giờ, ngoài ra nó còn được kèm một bộ chuyển đổi điện nhà ra nguồn điện DC thích hợp để sử dụng cho máy. Thật thiếu sót nếu chỉ nói về máy nghe nhạc di động mà không quan tâm đến các định dạng tập tin nhạc mà chúng có thể phát lại, đại diện ấn tượng nhất là chuẩn nén âm thanh MP3, cuối thập niên 90 chuẩn nén này thật sự là một cuộc cách mạng cho các dịch vụ phân phối nhạc qua mạng và thiết bị nghe nhạc di động, MP3 là phương thức thu nhỏ dung lượng của một tập tin âm thanh được phát triển bởi nhóm Moving Picture Experts Group (MPEG) nhóm này còn phát triển một số chuẩn nén khác cho Video, chuẩn HDTV và hệ thống vệ tinh khá nổi tiếng. MP3 làm giảm bớt lượng thông tin trong tập tin âm thanh trong khi vẫn giữ được chất lượng âm thanh tương đương CD, nhờ vậy tập tin MP3 có dung lượng nhỏ hơn rất nhiều, ta có thể mang một số lượng bài nhạc nhiều hơn trên một đĩa
CD, tải từ trên mạng xuống nhanh hơn (với một bài nhạc có độ dài 4 phút sẽ chiếm khoảng 40MB dung lượng đĩa CD nhưng nó chỉ còn 4MB khi được nén với chuẩn MP3). MP3 có lẽ rất thông dụng trên các thiết bị nghe nhạc số tuy nhiên vẫn còn các chuẩn nén khác tồn tại song song với nó, các chuẩn này được phát triển bởi một số nhà sản xuất phần cứng hay như phần mền nhằm “cạnh tranh” với MP3, chúng có một số đặc tính khác có thể tốt như độ nén cao hơn, chất lượng âm thanh tốt hơn… Bạn đừng lo lắng nhiều vì hiện nay các thiết bị nghe nhạc số đều có hỗ trợ tất cả hay một phần các định dạng này, ta có một số định dạng nén thông dụng như: WMA – Windows Media Audio  WAV – Waveform Audio  MIDI – Music Instrument Digital Interface.  AAC – Advanced Audio Coding (AAC)  Ogg Vorbis – A free, open, and un-patented music format  ADPCM – Adaptive Differential Pulse Code Modulation  ASF – Advanced Streaming Format  VQF – Vector Quantization Format.  Chuẩn nén âm thanh MP3 sẽ còn tồn tại một thời gian dài với bạn trước khi có một chuẩn khác thay thế nó, giảm kích thước tập tin nhỏ hơn nữa nhưng không làm giảm chất lượng âm thanh khi phát lại còn là một thách thức cho các nhà phát triển âm thanh số.