Âm thanh – Một phần của cuộc sống docx

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…
Trongmọi lãnh vựclúc nào cũng cósự hiện diệncủa âm thanh,dù âm thanh
nhântạo haycủa thiênnhiêncũngđều quantrọng như nhau hãy tưởng tượng khi
thế giới nàykhông cóâm thanhmọi thứ đều chìm trong imlặng !!! Do cótầmquan
trọng như vậy, con người lúc nào cũngmuốnâm thanhngày càng hoàng hảo hơn,
các kỹ thuậttiên tiến nhất được áp dụng trong công nghệ xử lý âm thanhchỉ nhằm
mục đích thỏa mãn cái sự “nghe” củacon người. Ngày nay,cácthiết bị đã được
thâu nhỏ lại con ngườilại muốn âmthanh luôn luôn bên mình, thế là các thiết bị
âm thanh di động ra đờivà thâm nhập luôn cả vào môi trườngcông nghệ thông tin
với các sản phẩm đặcthù như loa di động đi theomáy tính xáchtay, cácmáy nghe
MP3 vớitainghe chất lượngcao…
Tất cả cácsản phẩm tạo ra hiệu quả “nghe” thì kếtquả cuối cùnglúc nào
cũng là âm thanh, do vậy để đánhgiá đúngđược chất lượng của mộtsản phẩm
thu/phát lạiâm thanh người ta đánhgiá nó qua chất lượng âm thanh ngheđược,
nên ta cần phải điểmqua một số tính chất cơ bản nhấtcủa âmthanh để có thể tự
chọn chomình một sản phẩmthíchhợp.
Bản chất của âm thanh
Âm thanh lan truyềntrongkhôngkhí cũng giống như chúng ta nén mộthòn
đá xuống mặthồ vậy, nó lantoả ra khi đập vào thànhhồ thì truyền trở lại với các
sóng nhỏ hơn lẩn lộn vào các sóng tạo raban đầu với tốcđộ rất lớn (340m/s),
nhưng không truyềntrongchân khôngvà có thể bị hấp thụ bởi các vật cản, sự hấp
thụ này nhiều hay ít còn phụ thuộcvào chất liệu tạo ra vậtấy (len, thuỷ tinh,
mút…), nó cũng chịu ảnh hưởng của hiện tượngkhúc xạ giống như ánhsáng khi
gặpcác mặt cầu lồi haylõm.
Đặc tính vật lý của âm thanh


Tầnsố: là số lần dao động màphần tử không khíthực hiệntrongmột giây
được tínhbằng Hz,tần số càng thấp âm thanhcàng trầm, tần số càng caoâm thanh
càng cao.
 Tầnsố riêng:khita gõvào một vật dù mạnhhay yếu, vật đó sẽ rungđộng
với thời gian lâu hay maunhưng baogiờ cũng với mộttần số nhất định gọi là tần
số riêng.
 Tầnsố cộng hưởng: khi haivậtcó cùng tần số riêng,khi ta tác độngvào
vật này vật kia cũng rungđộng.Tanói haivật nàycộng hưởng với nhau.
 Biên độ: làgiá trị lớn nhấtcủa nguồn âm thanh.
 Cường độ: là lực của công suấtâm thanh trên một diện tích 1cm2 vàđược
tính bằng Watt/cm2.
Ngoài ra âm thanhcòn có một số đặt tính vật lý khác như chu kỳ, bước
sóng…nhữngtính chất này sẽ cần thiết khi bạn muốn tự mình thiết kế một hệ
thống loa choriêng mình.
Đặt tính sinh lý của âm thanh
 Âm bồi hayhợp âm: làsự tổng hợp của các âm thanh thuần khiết, vídụ
như các nhạc cụ khôngtạo raâmthanh thuần khiết mà tạo ra các âm thanhkết
hợp bởi các âm thanhthuần khiết chồng đè lên nhau.
 Âm sắc: đượccấu tạobởi số lượng âm bồi trong mộtâm thanh kết hợp,
nhờ có âm sắc mà ta phân biệt đượcgiọng của người quen, nam, nữ đang nói
chuyện hoặcđang hát,nốt nhạc của các nhạc cụ khác nhau…
 Tầnsố của âm thanhhayphổ âmthanh: đó là dải tần số nghe thấy được,
nó được chia ra thành các bát độ (bát độ là khoảng cách giữa haitần số mà tầnsố
này gấphailần tần số kia, ví dụ: bátđộ từ 30Hz đến 60Hz,400Hzđến800Hz…).
Tai người ngheđượccác âmthanhcó tầnsố từ 20Hzđến 20KHz đối với người trẻ
tuổi, với tuổi tác và sức khoẻ ngườita ngàycàng khó nghecác âm thanhcó tần số
cao. Tiếng nói của con ngườicó tần số từ 80Hz đến 1.5KHz.

Đặt tính sinh lý củatai người đối với âm thanh:khi nhắm mắt,nghemột
dàn nhạcchúng ta không phânbiệt được dàn nhạc đó có bao nhiêu cây đàn khi

người ta thêm haybớtđi, dothính giác đánhgiá các âmthanhtheo mộtbiên số log
(logarit)cảmgiác tăngtheo logcủasự khích thích.NênphảidùngđếndB (dexiben)
là một đơn vị log đo các tỉ số giữa các giá trị liên quan như công suất, cườngđộ…
Trongâm học, mức 0dBđã được ấnđịnh theoquy ước quốctế, dãy mứcđộ âm
thanh được trải ra từ 0dB là ngưỡngnghe thấy đượcchotới 120dBlà ngưỡng đau.
Dù với cường độ nào tai ngườicũngnghe rõ dãy tầnsố từ 1KHz đến 6KHz(cáctần
số này nằm trongphổ nghe được được gọi là tần số trung) với các tần số thấp ta
phải nâng mứccườngđộ lên thì tai người mớicó cảm giác ngheđượccùng mức
với tần số trung. Đó là một yếu tố quan trọng khivận hànhcácmáy khuếch đại
(amplifier) khi hạn âm lượng xuốngthì phải tăngtần số thấp lên bằng các mạch bù
tiếngtrầm (Bass,Tone,Lounessd…) để ta có thể nghethấy 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, âmthanh nàykhiđược nghetrực tiếp từ
nguồnphátnhư dàn nhạc, giọng nói, thiên nhiên…thì thậttuyệt vời, nhưng sự tận
hưởngâm thanh củacon người khôngmuốndừnglại ở mức đó, họ còn muốn được
làm chủ âm thanh, chế biến và lưu trữ âmthanhtheo ý riêng của mình.Từ năm
1877, con người đã bắt đầu làm chuyện đó với chiếc máy hát đầutiên do Thomas
Edison’s phát minh và cũng từ đó việc xử lý âmthanh được phát triển không
ngừngnhớ các công nghệ điện tử tuy nhiên khixử lý âm thanhbaogồm việcthu,
phát,truyền dẫn và lưu trữ âm thanhdưới dạngtương tự gặp nhiều vấn đề như
tạp nhiễu, giảmchấtlượng khithuphátnhiều lầnvà truyền đi xa,bảo quản khó.
Mã hóa âm thanhhaysố hoá âm thanhlàviệc chuyển đổiâm thanh từ dạng
tương tự qua dạngsố với phương thức chính là lấy mẫu tínhiệu (pulsecode
modulation-PCM),tất cả các thôngsố như biên độ và tần số được chuyển đổi và
lưu trữ dưới dạng mã nhị phân, chất lượngâm thanhkhi được tái tạolại phụ thuộc
vào số lần lấy mẫu trong một giây (tần số lấy mẫu) và độ chính xác củamẫu(biên
độ của tín hiệu tươngtự được lượng tử hoá bởicác bit nhị phânthể hiện độ lớn
của tín hiệugốc). Âmthanhsau khi đã được số hoá cho khả nănglưu trữ một cách
dễ dàng(CD, DAT,DVD Audio…),âm thanh sau khitái tạo lạicó chất lượngtương

đươngbản gốc và có thể tạo đượcnhiều hiệu ứngâm thanh hơn (Dolby,DTS…).
Âm thanh số trên máy tính
Thưở ban đầu, âm thanhphát ratrên chiếc máytính (PC)chỉ là những tiếng
“bítbít” đơn điệu báo trạngthái hoạt độngcủa chiếc máy.Ngày nay chất lượngâm
thanh trên PC đã tốthơn rất nhiềunhờ thiết bị đượcgọi là cardâm thanh (sound
card),thực chất card này làmột thiết bị chuyển đổi âm thanhtừ dạng tươngtự
sang dạng số (analogto digitalconverter-ADC)vàngượclại từ số sangtương tự
(digitalto analogconverter-DAC),cấu tạo củacard âm thanhcănbản làmộtbản
mạchcó chứa các chíp xử lý âm thanhADCvà DAC, các cổng xuất nhập âm thanh
và mộtgiao diện kết nối với máy tínhnhư ISA, PCI hayUSB, ngoàira một số card
âm thanh caocấp còn có một số thành phần khác như DSP ( DigitalSignal
Processor)là mộtchíp xử lý tín hiệu chuyên dùng cho âmthanhcũng giống như
chíp xử lý trên card tăng tốcđồ hoạ có GPUvậy, nó làmgiảm tải cho CPU trong các
tác vụ âm thanh, chíp này có thể xử lý được nhiều luồngâm thanh haykênh cùng
một lúc, loại card khôngcó chípnày thì CPU củamáy tính sẽ đảmđươngcôngviệc
ấy, đi chung với DSP thường có bộ nhớ đệm giúp choviệcxử lý được nhanhhơn.
Cardâm thanh trên máy tínhxách tay cũngcó cấu tạo như máy tínhđể bàn
nhưng tính năng đơngiảnhơn, không xử lý các hiệu ứngâm thanh phức tạpmà chỉ
tập trungvào việc xử lý các tín hiệuâm thanhnổi (stereo) haymô phỏng 3DStereo.
Âm nhạc đi theo bạn
Các thiết bị nghe nhạc số di động làmột máy chơinhạc hoàn chỉnh, ở một số
kiểu máy có thể các thành phần chính hơi khác nhưngcăn bản thì có các phầnsau:-
cổng giao tiếp với PC (USB, IEEE1394),bộ nhớ tích hợp, chíp điều khiển và DSP,hệ
thống phím bấm, màn hìnhhiển thị, cổngxuất ra tainghe,bộ phận khuếch đạiâm
thanh vànguồncungcấp.
Phương thứchoạt động củamáy nghenhạc số cũng thậtlà đơn giản, các tập
tin nhạcđược nén ở định dạng tương thíchvới máy (MP3,AAC, WMA, WAV,
MIDI…) được lưu vàobộ nhớ tích hợp hay bộ nhớ ngoàiđối với loại máy có khe
đọc thẻ nhớ, chíp điều khiểntheodõithao táccủa người sử dụng trên hệ thống
phím bấm để thực hiệncác mệnh lệnhthích hợp đồngthời hiển thị thông tin hiện

thời lên màn hình hiển thị và gửi nhữngthông điều khiển về chíp xử lý âm thanh
DSP, Chíp DSPlấy dữ liệu bàihát từ bộ nhớ, giảinén, chuyển đổi âmthanhsố ra
tương tự sauđó đưa qua mạch khuếch đại âm thanh, làm tăng mứcâmlượng để có
thể ngheđược bằng tai nghe.
Tất cả cácmáy nghenhạc diđộng đềudùngmột nguồn pinđi kèm, nó được
cung cấp bởibộ pinrời haytích hợp(có khả năng nạp lại nănglượng), cácmáy có
chất lượng tốtđượcthiết kế hợp lý thường có thời gian dùng pinlâu trên 8 giờ,
ngoài ra nó cònđượckèm một bộ chuyển đổi điện nhà ranguồn điện DCthích hợp
để sử dụngcho máy.
Thật thiếu sót nếu chỉ nói về máynghe nhạc di độngmà không quantâmđến
các địnhdạngtập tinnhạcmà chúng có thể phát lại, đại diện ấntượng nhất là
chuẩn nénâm thanh MP3,cuối thậpniên 90chuẩnnén này thậtsự là một cuộc
cách mạng chocác dịch vụ phân phối nhạc quamạng vàthiết bị nghe nhạc di động,
MP3 là phươngthứcthu nhỏ dung lượngcủa mộttập tinâm thanh đượcphát triển
bởi nhóm Moving PictureExperts Group(MPEG)nhóm này còn phát triển mộtsố
chuẩn nénkhác cho Video, chuẩn HDTV và hệ thống vệ tinh khá nổi tiếng.
MP3 làm giảm bớt lượng thông tintrongtập tinâm thanh trongkhi vẫn giữ
được chất lượngâm thanhtươngđươngCD, nhờ vậy tập tin MP3có dung lượng
nhỏ hơn rất nhiều, ta có thể mangmột số lượng bài nhạc nhiềuhơn trên một đĩa
CD, tải từ trên mạng xuống nhanhhơn (với một bài nhạc có độ dài 4 phút sẽ chiếm
khoảng 40MB dung lượng đĩa CD nhưngnó chỉ còn 4MB khiđược nén vớichuẩn
MP3). MP3có lẽ rất thông dụngtrên các thiết bị nghe nhạcsố tuy nhiênvẫn còn
các chuẩn nén khác tồn tại songsong với nó, các chuẩn này đượcpháttriểnbởi
một số nhà sản xuất phần cứng hay như phần mền nhằm“cạnh tranh” vớiMP3,
chúng có mộtsố đặc tính khác có thể tốtnhư độ nén cao hơn,chấtlượng âm thanh
tốt hơn…
Bạn đừnglo lắngnhiều vìhiện nay các thiếtbị nghe nhạc số đều có hỗ trợ tất
cả hay một phần các định dạng này, ta có một số định dạngnén thôngdụngnhư:

WMA– WindowsMediaAudio


WAV – Waveform Audio
 MIDI –MusicInstrument Digital Interface.
 AAC– AdvancedAudioCoding(AAC)
 OggVorbis – A free,open, and un-patented musicformat
 ADPCM– AdaptiveDifferentialPulse Code Modulation
 ASF– AdvancedStreamingFormat
 VQF– VectorQuantization Format.
Chuẩn nénâm thanh MP3sẽ còn tồntại một thời gian dài với bạn trướckhi
có mộtchuẩnkhác thaythế nó, giảm kích thước tập tinnhỏ hơn nữa nhưng không
làm giảm chất lượngâm thanh khiphát lại cònlà một thách thứcchocác nhà phát
triển âmthanhsố.