Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
1
LỜI NÓI ĐẦU
Âm thanh là thứ ra đời tồn tại và phát triển từ khi thế giới xuất hiện sự
sống. Con người và cả các loài động vật khác nhau đều cần có ngôn ngữ để
giao tiếp được với nhau sao cho có hiệu quả nhất và một thứ ngôn ngữ giao
tiếp tốt nhất đó là nhứng tín hiệu âm thanh. Âm thanh hàng ngày tồn tại xung
quanh chúng ta với nhiều mức tần số, tác động nên não bộ mỗi con người tạo
cho ta có được cảm giác với thế giới xung quanh. Cuộc sống con người ngày
càng được cải thiện ngoài những nhu cầu sử dụng âm thanh như một thứ ngôn
ngữ người ta còn sử dụng chúng đề giải trí và còn nhiều mục đích sử dụng
khác nữa. Trong cuộc sống hiện đại của chúng ta hiện nay nhu cầu sử dụng
âm nhạc như một công cụ để giải trí đề xua đi những mệt mỏi của cuộc sống
đời thường, sự hiểu biết và cảm thụ âm nhạc ngày càng cao đòi hỏi các các
phòng ca nhạc cần được bố trí âm thanh một cách hợp lý và đem lại cho khan
thính giả sự cảm thu âm nhạc một cách hoàn hảo nhất là vấn đề cần đặt ra đối
với chúng ta hiện nay. Thiết kế, bố cục sao cho vừa gây được thiện cảm cho
người nghe về thẩm mỹ lại vừa đảm bảo tính khoa học và gửi đến được cho
thính giả những âm thanh trung thực nhất.
Qua thời gian thực tập tại Nhà Hát Quân Đội Hà Nội cùng với những
kiến thực đã được giảng dạy tại Trường Sân Khấu Điện Ảnh em xin mạnh dạn
chọn đề tài: “Thiết kế âm thanh cho phòng biều diễn ca nhạc 1500 ghế ngồi”
cho đồ án tốt nghiệp của mình.
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
2
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ÂM THANH
1.1 Khái niệm về âm thanh và tham số đặc trưng
1.1.1.Âm thanh và các đặc tính vật lý của âm thanh:
Lấy tay bật vào dây đàn, dây đàn rung lên và phát ra tiếng, tiếng đàn ngân
dài cho đến khi dây đàn hết rung thì âm thanh cũng tắt. Nếu ta gõ trông, mặt
trống rung lên và cũng phát ra tiếng. Lấy tay sờ vào màng một cái loa đang kêu
thì ta cũng có thể cảm thấy màng loa đang dao động.
Do vậy, ta có thể kết luận âm thanh là sự lan truyền các dao động cơ học
trong vật chất, ở khoảng cách gần âm thanh là sóng cầu, ở khoảng cách xa nguồn
âm, âm thanh có thể coi là sóng dọc hay sóng phẳng.
a) b)
Hình 1.1 Sự lan truyền của sóng âm
a) Sóng phẳng; b)Sóng cầu
Tốc độ lan truyền của sóng âm chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái của
môi trường truyền âm (trường âm). Âm thanh có thể truyền lan được trong
các chất rắn, lỏng hay khí .. nhưng không truyển lan được trong chân không.
Trong môi trường không khí, tốc độ truyền lan phụ thuộc vào nhiệt
độ và được tính theo công thức:
0
T
C 328 273
(m/ s).
Trong đó T0là nhiệt độ tuyệt đối của không khí. Nhiệt độ càng cao thì âm
thanh truyền cáng nhanh. Ở nhiệt độ 200C, tốc độ âm thanh tương ứng
C≈340 m/s.
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
3
P
P
P0
P
P~
P
t
P
Nếu sóng âm là các dao động điều hòa thì trong một chu kì T, sóng
âm sẽ lan truyền được một khoảng chính bằng bước sóng ánh sáng λ.
λ= c.T hay c= λ.f (f : tần số sóng âm)
Nếu coi dải tần tai người có thể nghe được là từ 20Hz đến 20.000Hz
thì bước sóng tương ứng sẽ là:
λmax= 340/ 20= 17m
λmin= 340/ 20.000= 1.7cm
Khi có nguồn âm tác động, áp suất không khí sẽ biến thiên, tăng hoặc
giảm trên đường truyền âm so với áp suất tĩnh của không khí. Hiệu giữa áp
suất khi có nguồn âm và áp suất tĩnh của không khí tại một điểm trong trường
âm gọi là áp suất âm thanh hay thanh áp và ký hiệu là P.
P=P~-P0
Trong đó: P : Thanh áp N/m2(Pa)
P~: Áp suất không khí tức thời tại một điểm
P0: Áp suất tĩnh của không khí
Hình 1.2 Biểu diễn thanh áp
Độ lớn của thanh áp thường được biểu diễn theo đơn vị tương đối, tính bằng
dB:
N(dB) = p(dB) = 20lg
0
P
P
Trong đó p0là thanh áp tại ngưỡng nghe được, bằng 2.10-5N/m2.
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
4
Khi sóng âm tác động, các phần tử không khí sẽ dao động quanh vị
trí cân bằng của nó với một vận tốc nhất định được gọi là tốc độ dịch chuyển
hay tốc độ dao động v. Tốc độ dịch chuyển là một đại lượng véctơ được đo
bằng m/s và nhỏ hơn tốc độ âm thanh. Tốc độ dịch chuyển của phần tử không
khí tại điểm x:
0
1 dp
v dt
dx
Trong đó ρ0là khối lượng riêng của không khí (0.00128 mg/cm3)
Công suất âm thanh là năng lượng âm thanh đi qua một diện tích S
trong thời gian một giây. Công suất âm thanh Pacó thể tính bằng công thức:
Pa=pSv
Trong đó: p : Thanh áp
S : Diện tích âm thanh đi qua
v : Tốc độ dao động của một phần tử không khí tại đó
Cường độ âm thanh hay thanh lực I là công suất âm thanh trên một
đơn vị diện tích S:
Trong trường hợp hướng lan truyền của sóng âm khó xác định, hay
không xác định được thì ta sử dụng đại lượng đặc trưng khác là mật độ năng
lượng âm thanh:
I=ε.C hay ε= I/ C
Mật độ năng lượng âm thanh là đại lượng vô hướng và được đo bằng
Jun/m3.
1.1.2.Mức tín hiệu âm thanh
Khi xét những dao động âm thanh ta chỉ cần quan tâm đến giá trị hiệu
dụng mà không cần quan tâm đến giá trị tức thời của nó. Điều này là do thính
giác chỉ có thể ghi nhận được năng lượng trung bình của âm thanh trong một
khoảng thời gian nhất định.
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
5
(1-1)
Năng lượng trung bình trong khoảng thời gian T có thể xác định theo
biểu thức:
11
tt t
2
T
1
t
1
E (t ) e (t)dt
T
Trong đó: E(t1) : Năng lượng âm thanh trung bình
T : Khoảng thời gian tính giá trị trung bình
t1: Thời điểm đang xét
φ(t) : Giá trị biến thiên tức thời của tín hiệu
t t
1
T
e
: Hàm trọng lượng
Hình 1.3 Dạng của mức tín hiệu
Mức tín hiệu được đo bằng một thiết bị riêng, nhằm thực hiện thuật
toán (1-1), gồm một bộ chỉnh lưu, một bộ tích phân và thường gọi là bộ chỉ
thị mức tín hiệu. Từ biểu thức (1-1) thấy rằng giá trị E(t1) phụ thuộc vào thời
điểm chọn t1, nên mức động cũng phụ thuộc vào t1.Mức tìn hiệu âm thanh
được biểu diễn bằng dB so với ngưỡng nghe và được đo bằng máy tự ghi.
Một trong những phương pháp nghiên cứu những tính chất thống kê
của tín hiệu là xác định quy luật phân bố của nó. Máy phân tích tín hiệu có thể
đo được thời gian mà tín hiệu không vượt qua một giá trị cho trước nào đó.
Tổng thời gian tín hiệu vượt quá Un nào đó được xác định bằng tổng các
khoảng thời gian.
dB
t
5dB