Thiết kế âm thanh cho phòng biều diễn ca nhạc 1500 ghế ngồi”

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 đ
òi h
ỏi 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 đ
ã đư
ợc 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 c
ũng t
ắt. Nếu ta gõ trông, mặt
trống rung lên và c
ũng phát ra ti
ếng. Lấy tay sờ vào màng một cái loa đang kêu
thì ta c
ũng có th
ể 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 T
0
là nhiệt độ tuyệt đối của không khí. Nhiệt độ càng cao thì âm
thanh truyền cáng nhanh. Ở nhiệt độ 20
0
C, 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
P
0
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 sángλ.
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 b
ư
ớc sóng tương ứng sẽ là:
λ
max
=340/20=17m

λ
min
=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 t
ĩnh c
ủa không khí tại một điểm trong trường
âm gọi là áp suất âm thanh hay thanh áp và ký hiệu là P.
P=P
~
-P
0
Trong đó: P : Thanh áp N/m
2
(Pa)
P
~
: Áp suất không khí tức thời tại một điểm
P
0
: Áp suất t
ĩnh c
ủa 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 p
0
là thanh áp tại ngưỡng nghe được, bằng 2.10
-5
N/m
2
.
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 đóρ
0
là khối lượng riêng của không khí (0.00128 mg/cm
3
)
Công suất âm thanh là năng lượng âm thanh đi qua một diện tích S
trong thời gian một giây. Công suất âm thanh P

a
có thể tính bằng công thức:
P
a
=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:
p
l pv
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 hayε=I/C
Mật độ năng lượng âm thanh là đại lượng vô hướng và được đo bằng
Jun/m
3
.
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:
1
1
t
t t
2
T
1
t
1
E (t ) e (t)dt
T

 

Trong đó: E(t
1
) : Năng lượng âm thanh trung bình
T : Khoảng thời gian tính giá trị trung bình
t
1
: 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(t
1
) phụ thuộc vào thời
điểm chọn t
1
, nên mức động c
ũng ph
ụ thuộc vào t
1
.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
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
6
τ
∑
=τ
1

+τ
2
+τ
3
+…
Hình 1.4 Xác suất phân bố mức tín hiệu
Nếu ứng với mỗi tín hiệu Un tìm
đư
ợc thời gian là τ
∑
thì có thể dễ dàng xác
định được dồ thị phân bố mức tín hiệu. Nếu thời gian khảo sát là T thì τ
∑
/T là
tần suất mức tín hiệu vượt quá giá trị Un.
n
0
Un
N 20 lg (dB)
U

Trong đó : N
n
là mức tín hiệu gần.
U
0
là mức tín hiệu có tần suất bằng 0,5.
Mức tín hiệu nhỏ nhất có tần suất bằng 1, mức tín hiệu lớn nhất có
tần suất bằng 0. Nếu n→∞ thì tần suất sẽ tiến tới xác suất W. Trong k
ĩ thu

ật
thường dùng khái niệm tín hiệu gần cực đại và tín hiệu gần cực tiểu. Tín hiệu
gần cực đại N
max
là tín hiệu có xác suất rất lớn, gần bằng 1.
Hiệu của mức tín hiệu gần cực đại và mức tín hiệu gần cực tiểu gọi là
dải động của tín hiệu D và biểu diễn bằng dB. Đây là một thông số rất quan
trọng của tín hiệu. Mỗi thiết bị điện thanh đều được tính toán với một dải
động nhất định.
τ
2
τ
1
τ
3
U5
U4
U3
U2
U1
0
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
7
Dưới đây là dải động của một số nguồn tín hiệu:
Dạng tín hiệu Dải động D(dB)
Lời nói 25-35
Ca kịch 40-50
Dàn nhạc nhỏ 45-55
Dàn nhạc giao hưởng 65-70

Tín hiệu điện thanh (tín hiệu điện) 40
Dải động của tín hiệu truyền nhờ hệ thống điện thanh thường nhỏ
hơn dải động của âm thanh rất nhiều, vì những hạn chế của hệ thống điện
thanh. Việc thu hẹp dải động sẽ làm giảm chất lượng âm thanh.
1.1.3.Phổ tín hiệu âm thanh
Trong khoảng thời gian hết sức ngắn, có thể coi phổ tín hiệu âm
thanh là rời rạc. Nếu tăng thời gian T lên vô cùng thì những tín hiệu điều hòa
sẽ mang tính chất lien tục. Nếu tín hiệu không điều hòa là hàm φ(t) thì phổ
của nó đặc trưng bởi hàm phức S(ω) Giữa hàm φ(t) và S(ω) liên quan với
nhau bởi biến đổi Furie:
j t
1
(t) S( )e d
2



   


j t
S( ) S( )e dt

 

  

Trong đó S(ω) là mật độ phổ. Mật độ phổ trong một thời điểm t
nào đó được xác định theo biểu thức:
T

j t
r
0
S ( ) (t)e dt

  

Khái niệm về phổ bao gồm phổ biên độ và phổ pha, nhưng pha của
tín hiệu âm thanh gần như không ảnh hưởng đến sự thụ cảm của thính giác
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
8
nên có thể bỏ qua. Trong thực tế thường xét đến phổ công suất tín hiệu vì nó
không liên quan đến pha của các dao động điều hòa. Mật độ phổ công suất là
công suất của tín hiệu trong một đoạn tần số rất hẹp:
0
P( )
G( )
lim


 

Viết dưới dạng tích phân công suất của tín hiệu trong dải tần từ ω
1
đến ω
2
:
2
1

P( ) G(x)d


  

Công suất trung bình của tín hiệu trong khoảng thời gian T được xác
định theo biểu thức:
T
2
tb
0
P (t)dt 

Nếu tăng khoảng thời gian T đến giá trị t
0
nào đó mà công suất tiến
tới một giá trị giới hạn nhất định thì tín hiệu đó gọi là tín hiệu dừng.
Vì những khảo sát thực nghiệm chỉ có thể tiến hành trong một
khoảng thời gian T nhất định nên phổ đó là phổ tức thời.
Để khảo sát phổ của tín hiệu âm thanh, toàn bộ dải tần của tín hiệu được chia
thành những đoạn hẹp nhờ các bộ lọc thông dải nhỏ hơn 1 octa. Nếu lấy trung
bình kết quả các thực nghiệm đối với những tín hiệu lời nói và âm nhạc, sẽ
được đồ thị phân bố
Những tín
hiệu cần khảo
sát
Các bộ lọc
thông dải
ω
1

-ω
2
;ω
1
-ω
2
Khối
tích
phân
Khối
bình ph
ương
Khối
hiển
thị
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
9
Hình 1.5 Mật độ phổ của tín hiệu âm thanh
Hình 1.5 cho thấy mật độ phổ của tín hiệu âm thanh tập trung chủ yếu trong
dải tần từ 100 đến 3000Hz.
Trong các tính chất ngẫu nhiên của tín hiệu âm thanh, hàm tương
quan có ý ngh
ĩa đ
ặc biệt. Nếu hai đại lượng ngẫu nhiên x và y liên quan với
nhau theo một quan hệ nhất định, ngh
ĩa l
à y=f(x) và khi bi
ết giá trị của x thì ta
c

ũng có th
ể tính được giá trị của y.Nếu x và y chịu ảnh hưởng của nhiều yếu
tố liên quan khác thì x có thể hoàn toàn không phụ thuộc vào y, ta gọi là hàm
không phụ thuộc, hoặc x ảnh hưởng đến những khả năng có thể của y ta gọi là
hàm tương quan. Nếu có hai hàm tương quan x và y, khi tăng giá trị của x, giá
trị của y c
ũng tăng th
ì g
ọi là hàm đồng biến, giạ trị của y giảm thì gọi là hàm
nghịch biến.
Trong trường hợp khuếch âm ngoài trời hay trong phòng kín, thính
giả có thể nghe được cùng lúc cả tín hiệu bức xạ lẫn tín hiệu phản xạ của
nguồn âm, có ngh
ĩa l
à tín hi
ệu f(x) từ nguồn âm bức xạ cộng với tín hiệu f(t-
x) phản xạ trở lại sau một khoảng thời gian trễ t.
Công suất trung bình của tín hiệu :
   
2
t
1 2
tb
t T
1
P (t) f t f t dt P P 2R
T

 
 

 
     

0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-14
-16
-18
-20
25 50 100 200 400 800 1600 3200 6400
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
10
Trong đó:
t
2
1
t T
1
P f(t) dt
T



t

2
2
t T
1
P f(t ) dt
T

 

 
 
t
2
t T
.f tR
1
f(t ) dt
T




R gọi là hàm tương quan nếu R=0 thì p
τ
=p
1
+p
2
Khi khảo sát tín hiệu âm thanh bằng thực nghiệm ta thường gặp 2
trường hợp sau:

+Nếu tăng khoảng thời gian T, công suất trung bình P
1
,P
2
và hàm
tương quan R
(
τ
)
đều tiến tới một giá trị tới hạn nào đó không phụ thuộc vào
thời điểm t mà chỉ phụ thuộc vào τ, những tín hiệu đó gọi là những tín hiệu
đồng nhất.Thời gian lấy trung bình nhỏ nhất T=T
0
cần thiết để đạt được giá trị
tới hạn được gọi là thời gian đồng nhất. Thực nghiệm cho thấy thời gian đồng
nhất của tiếng nói khoảng 3 phút còn thời gian đồng nhất của nhạc giao
hưởng là 10 phút.
+Nếu tăng thời gian T, các đại lượng P
1
,P
2
và R
(
τ
)
không tiến tới một
giá trị nào thì những tín hiệu đó gọi là tín hiệu không đồng nhất.
Khi cộng 2 tín hiệu đồng nhất ta có thể viết:
P
T

=2[p
1
+R
(
τ
)
]=2p
1
[1+ρ(τ)]
Trong đóρ(τ)]
   
1 0
R R
p R
 
 
là hệ số tương quan hay độ kết hợp
Khi τ =0 thì hệ số kết hợp cực đại f(0)
0
0
R
1
R
 
. Trong trường hợp
này công suất tăng lên 4 lần P
τ
=4P
1
. Ngh

ĩa l
à khi đó 2 tín hi
ệu sẽ kết hợp
hoàn toàn, toàn bộ giá trị tức thời 2 tín hiệu biến thiên như nhau và cùng dấu
nên công suất tổng cộng sẽ tăng lên. Nếu trong khoảng thời gian τ t
ăng lên
thì hệ số kết hợp ρ giảm xuống, khi τ t
ăng đ
ến một giá trị nào đó th
ì
hệ số
kết hợp ρ=0, h
àm đ
ồng nhất bị triệt tiêu và P=2P
1.
Có thể giải thích rằng
những giá trị tức thời của hai tín hiệu biến thiên như nhau nhưng ngược dấu
nên công suất triệt tiêu
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
11
Hình 1.6 S
ơ đ
ồ khảo sát và đồ thị của hàm tương quan
Khoảng thời gian τ
0
phụ thuộc vào từng loại tín hiệu. Hình 1.7 là
đ
ồ
thị biểu diễn hàm đồng nhất của tiếng nói. Vì c

ơ
quan thính giác không thể
ghi nhận tín hiệu trong thời gian dài như vậy khái niệm tín hiệu đồng nhất
không có ý ngh
ĩa th
ực tế. Tất cả các nguồn âm thực trong tự nhiên như tiếng
nói, âm nhạc …. đều có thể coi là tín hiệu không đồng nhất. Trong những
trường hợp đó hàm tương quan sẽ liên tục thay đổi theo thời gian kết quả là
công suất luôn biến thiên khi tăng lên lúc giảm xuống.
Hình 1.7
Đ
ồ thị diễn tả sự đồng nhất của tiếng nói
1,0
0,8
0,4
0
-
0,4
5 10 15 20
ρ(τ)
τ,ms
ρ(τ)
0,05
τ
τ
0
<
X(t-τ)
x(t)
x(t)

>
X
∫
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
12
-Hiện tượng lấn át
Trong thực tế khi nghe một tín hiệu nào đó th
ì luôn
luôn bị tạp âm
hay các tín hiệu khác cản trở làm cho độ rõ của tín hiệu giảm đi nhiều. Ta bảo
tín hiệu bị lấn át. Nếu tín hiệu có phổ rất hẹp thì hiện tượng lấn át được đánh
giá bằng lượng gia tăng ngưỡng nghe được lên bao nhiêu dB so với trường
hợp hoàng toàn không có tạp âm.
Hình 1.8
Đ
ồ thị diễn tả hiện tượng tín hiệu bị lấn át
Quan hệ giữa tín hiệu hữu ích có tần số f
2
bị tín hiệu tần số f
1
lấn át
được mô tả trong hình 1.8. Từ đồ thị thấy rằng hiện tượng lấn át mạnh nhất
khi hai tín hiệu có tần số gần nhau.
Nếu tất cả tín hiệu đều có dạng hình sin thì một tín hiệu có tần số bất
kì sẽ bị những tín hiệu có tần số thấp lấn áp nhanh hơn là những tín hiệu tần
số cao.
Ta xét trường hợp tín hiệu có tần số f bị lấn át bởi tạp âm có dải
thông∆f, phổ phân bố từ
2

f
f


đến
2
f
f


Cường độ tạp âm I
tâ
= g.∆f ; trong đó g là mật độ phổ.
Thực nghiệm cho thấy rằng độ lấn át chỉ tăng khi ∆f tăng đến một giá
trị tới hạn nào đó và phụ thuộc rất nhiều vào tần số. Tạp âm có tần số nằm
ngoài phạm vi ∆f c
ũng l
ấn át tín hiệu nhưng mức độ không đáng kể. Đối với
những tín hiệu phức tạp mang tính ngẫu nhiên thì không thể đánh giá độ lấn át
bằng đại lượng tăng ngưỡng nghe lên bao nhiêu dB mà phải đánh giá bằng
mức suy giảm độ rõ.
80
60
40
20
0
f, Hz
N, dB
L
1

=44dB
Tín hiệu bị lấn át
L
2
=60dB
L
3
=80dB
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
13
Hệ số độ rõ của tín hiệu được xác định theo biểu thức:
1
n
A .100%
N

Trong đó: N: Tổng số tin tức truyền đi;
n
1
: Số tin tức nhận đúng.
Độ rõ của tín hiệu phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như tần số. âm lượng, thời
gian vang, tình trạng chủ quan của người nghe…
1.1.4. Mức to, độ to:
Mức to ,độ to của 1 âm thanh là sức mạnh cảm giác do âm thanh gây nên
trong tai người ,nó phụ thuộc vào p và tần số của âm . Tai người nhạy với âm
có f=4000 Hz và giảm dần đến 20 Hz.
a.Mức to : F Đơn vị đo : Foon
Cảm giác to nhỏ khi nghe âm thanh của tai người được đánh giá mức
to và xác định theo phương pháp so sánh giữa âm cần đo với âm tiêu chuẩn .

Đối với âm tiêu chuẩn , mức to có trị số bằng mức áp xuất âm ( đo
dB) . Muốn biết mức to của 1 âm bất kỳ phải so sánh với âm tiêu chuẩn.
- Với âm tiêu chuẩn : Mức to ở ngưỡng nghe là 0 Foon ngưỡng chối
tai là 120 Fon .
-Cùng 1 giá trị áp xuất âm ,âm tần càng cao dẫn đến mức to càng lớn.
Bằng phương pháp thực nghiệm người ta vẽ được bản đồ đồng mức to
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
14
b. Độ to: S : Đơn vị Sôn
Khi so sánh âm này to hơn âm kia bao nhiêu lần ta dùng khái niệm:
“ độ to”
Độ to là một thuộc tính của thính giác, cho phép phán đoán tính chất mạnh
yếu của âm thanh .
Mối lien hệ giữa Sôn và Fon như sau:
S= 2
)40(1,0 F
Như vậy nếu mức to của một âm = 40 F thì
đ
ộ to của âm đó S=1 Sôn
Khi mức to tăng 10F th
ì đ
ộ to tăng gấp 2 lần
1.2 Khái niệm về hệ thống âm thanh và tham số đặc trưng của thiết bị.
1.2.1.Cơ sở kỹ thuật audio
1.2.1.1.Khái niệm về audio:
Audio là sự biểu diễn âm thanh bằng tín hiệu điện hưacj bằng các
phương pháp khác trên các vật liệu mang âm thanh(media). Thuật ngữ âm
thanh (sound) dung cho năng lượng âm học còn audio dùng cho các tín hiệu
điện và việc ghi âm từ tính hay quang học.

Hình 1.2.1.1
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
15
Âm thanh là đầu vào của các quá trình audio,qua
đư
ờng mic là các
bộ chuyển ,biến năng lượng âm thanh thành năng lượng điện,gọi chung là tín
hiệu. Ghi âm là quá trình chuyển tín hiện điện thành một dạng có thể lưu trữ
được trên một vật liệu(medium) và từ dạng đó có thể đọc lại để chuyển thành
tín hiệu điện. Hòa âm bao gồm nhiều quá trình sử lý âm thanh , và cuối cùng
các bộ lọc được sử dụng để chuyển các tín hiệu điện trở lại thành âm thanh.
Các đường tiếng và các kênh – track and chanel
Đường tiếng chỉ phần vị trí mà một âm thanh được ghi trên một vật
liệu . Ví dụ :khi nói máy ghi âm 8 đường tiếng , ngh
ĩa là máy có th
ể ghi được
8 đường tiếng âm thanh riêng biệt trên cùng một băng từ.
Kênh là một thuật ngữ trừu tượng hơn,mô tả một đường dẫn tín hiệu
bên trong một thiết bị âm thanh.
1.2.1.2.Những tín hiệu: tương tự và kỹ thuật số(analog and digital).
Có hai phương pháp để biểu diễn âm thanh ,đó là phương pháp
tương tự (analog) và kỹ thuật số (digital). Cả hai phương pháp này đều quan
trọng và mỗi phương pháp đều có những điểm mạnh và yếu riêng của nó. Như
một trào lưu người ta nói rằng kỹ thuật số đang phát triển nhanh hơn nhiều so
với kỹ thuật tương tự. Nhưng cho dù vậy vẫn có một thị trường khổng lồ cho
cả hai phương pháp. Hơn nữa ,một số một số bộ phận nhất định trong dây
truyền từ micro đến loa có thể do kỹ thuật tương tự chiếm ưu thế trong nhiều
năm nữa ,bởi vì
đ

ể làm cùng một chức năng như vậy kỹ thuật số sẽ đắt tiền
hơn nhiều.
Nói tóm lại, ở những mức độ khác nhau cả hai phương pháp tương
tự và kỹ thuật số đều được sử dụng, cho dù có sự khác nhau rất lớn và nhiều
vấn đề tiềm ẩn trong đó,cái chính là nó làm ra âm thanh tốt hay xấu. Có thể có
một quan niệm phổ biến là âm thanh số thì tốt còn âm thanh t
ươ
ng tự thì lỗi
thời, do sự thành công lớn của đ
ĩa compact,m
ột phương tiện phổ biến âm
nhạc có nhiều ưu việt so với những phương tiện trước đây. Nhưng không nên
ngây thơ nói chung chung như vậy vì trong kỹ thuật audio chuyên nghiệp ,
mỗi loại công nghệ có l
ĩ
nh vực riêng để ứng dụng.
1.2.1.3.Micro
Khái niệm về mức micro:
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
16
Để đặc trưng cho đầu ra của micro thì mức chuẩn 0 dB SPL không thích
hợp vì rất khó có không gian nào đủ yên t
ĩnh đ
ể tạo ra một âm thanh ở 0 dB
SPL mà không che bởi tạp âm môi trường. Cho nên đối với các phép đo micro
người ta thường chọn mức áp suất âm thanh chuẩn khác, chẳng hạn như 94
dB SPL . Micro được đánh giá theo độ nhạy ,đưa ra một điện áp đặc trưng ở
94 dB SPL.Dưới điều kiện này, micro có thể đưa ra một điện áp từ 2 đến
khoảng 60 mV, tùy thuộc vào loại micro. Giữa các loại micro, mức ra có thể

chênh lệch nhau trong phạm vi 30 dB.
Mặc dù 94 dB SPL là mức áp suất âm thanh tương đối cao nhưng điện áp
đưa ra vẫn rất nhỏ ,vì vậy các micro thường được nối với các bộ khuếch đại
micro,chúng sẽ khuếch đại mức ra của micro đến mức điện áp có tác dụng
hơn,hệ số khuếch đại phụ thuộc vào yêu cầu của hệ thống .Mức ra của những
micro khác nhau nằm trong một dãi rộng ,có ngh
ĩa là các b
ộ khuếch đại phải
phù hợp với từng loại micro.Mức ra có trị số thấp của micro gọi là mức micro
còn mức ra của bộ khuếch đại micro là mức đường dây (mức line). Đối với
tiếng nói mức ra của một micro điển hình có thể bằng 2mV và bộ khuếch đại
micro sẽ khuếch đại lên mức đường dây bằng 1,2V.
1.2.1.4.Mức đường dây
Những tín hiệu có mức đường dây là những tín hiệu dùng để trao đổi trong
nội bộ studio để kết nối các thiết bị khác nhau trong một hệ thống xử lý tín
hiệu .Để chuyển mức tín hiệu đường dây như vậy có thể dùng các bộ nối đầu
vào – đầu ra trên các thiết bị hoặc bằng các bảng cắm chuyển (patch bay)
,hoặc là các bộ chuyển mạch điện tử.Điện áp của mức đường dây thay đổi tùy
theo studio và tùy thuộc là chuyên ngiệp hay dân dụng
Ứng dụng
Mức
(dB được chuẩn lại)*
Điện áp
Thiết bị dân dụng
Và bán chuyên dụng
-10 dBV 316 mV
Nhóm 1
0 dBu 775 mV
Nhóm 2
+4 dBu 1,228 V

Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
17
Nhóm 3
+8 dBu 1,948 V
Bảng 1.2.1.4
* Chuẩn dBV tính theo đêxiben tương ứng với 1 volt
Chuẩn dBu tính theo đêxiben tương ứng với 0,775 volt
Loa
Mức micro Mức line Mức loa
2 mV 1,228 V 4 V
94 dB 94 dB
SPL SPL
Hình 1.2.1.4 Sơ đồ khối một hệ thống audio cho thấy các mức điện áp
đặc trưng ở các điểm khác nhau trong hệ thống.
1.2.1.5.Mức của loa.
Mức chuẩn thứ ba được dùng trong dây chuyền ghi âm là mức của loa
.Mức của loa cao hơn mức đường dây và được các bộ khuếch đại công suất có
khả năng đưa ra loa hang trăm watt. Mức điện áp của loa thường là 4 Volt dể
tạo ra 85 dB SPL trong rạp chiếu phim,bằng mức âm thanh chuẩn trong sản
xuất hậu kỳ.
1.2.1.6.So sánh các mức .
Có 3 mức cơ bản thường được dùng trong hệ thống bao gồm micro,dây
truyền và thiết bị loa. Hệ thống này tương ứng với những mức từ vài milivolt
đến một vài volt.
1.2.1.7.Dây nối giữa các thiết bị.
Các tín hiệu được dẫn từ micro đến các bộ tiền khuếch đại ,từ bàn điều
khiển đến các máy ghi âm và từ bộ khuếch đại công suất đến loa qua các
đường dây dẫn . Có hai loại dây dẫn chính là dây cân bằng ,sử dụng trong hầu
hết các thiết bị chuyên dụng và dây không cân bằng ,người ta dùng những đầu

nối khác nhau ,được phân biệt theo các kiểu loại .Có một loại dây dẫn thay
cho dây dẫn thông thường đôi khi được sử dụng là sợi cáp quang để nối các
thiết bị của một hệ thống kỹ thuật số
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
18
1.2.1.8.Các đầu nối
Có rất nhiều đầu nối sử dụng trong kỹ thuật audio.Biết tên và phạm vi sử
dụng các đầu nối là rất cần thiết ,bởi vì th
ư
ờng xuyên phải sử dụng đến chúng
,ngay cả với một công việc đơn giản nhất như xác định một đầu nối tiếp nhận
các tín hiệu là ổ cái ,có thể căn cứ vào đó mà biết được hướng của tín hiệu
,mặc dù có những ngoại lệ đối với nguyên tắc này .Các đầu nối dương có
chân chốt và gọi là zắc cắm(jack),như vậy “giới tính” của đầu nối được xác
định bởi cực dẫn tín hiệu chứ không phải do cái võ ở bên ngoài.
Tên gọi Số cực Phạm vi sử dụng
Phono
Pin
RCA
Cinch (châu âu)
2
Các đầu nối trong hệ thống Hi-Fi không cân
bằng các thiết bị dân dụng ,cho cả tín hiệu
tương tự và số.
¼” Phone 2 Các tai nghe mono.
¼” Stereo
Phone 3
Các tai nghe stereo, cực đầu nhọn là kênh trái
,cực hình ống là kênh phải ,cực còn lại tiếp đất

,đường vào cân bằng của một số thiết bị.
¼” Patch Bay 3 Dùng cho đường dây cân bằng ở bảng cắm
chuyển (đường kính nhỏ hơn loại phích cắm
thông thường ¼” : hai loại này không thể thay
đổi cho nhau được)
Tiny – T 3 Một dạng nhỏ hơn của đầu nối patch bay cân
bằng .
1/8” Mini 2 Các tai nghe mono dân dụng.
1/8” Mini 3 Các tai nghe stereo dân dụng.
Micro 2 Máy ghi âm mini
XLR
Canon 3 Typ
Đầu nối được sử dụng rộng dãi nhất trong
audio chuyên nghiệp,dùng cho micro,bàn điều
khiển ,máy chạy băng và các mạch nối
khác,cho cả kỹ thuật tương tự và số.
BNC 2 Thiết bị kiểm tra chuyên dụng .Video.Một số
dùng cho audio số chuyên dụng.
Banana 1 Đầu ra của máy ghi âm Nagra,thiết bị kiểm tra
DIN,Tuchel 2-8 Thiết bị của châu âu,bao gồm cả máy ghi âm
Nagra lưu động
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
19
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Cơ sở lý thuyết về trường âm
2.1.1.Âm thanh kiến trúc,những khái niệm cơ bản
Trong một không gian khép kín – một phòng ,song âm từ nguồn âm một
mặt lan truyền trực tiếp tới người nghe hoặc microphone – đó là TRỰC ÂM,
mặt khác nó đập vào các bề mặt giới hạn của phòng (tường ,trần ,nền) và các

đồ vật đặt trong phòng rồi phản xạ trở lại – đó là PHẢN ÂM.
Hiện tượng này của song âm không chỉ xẩy ra một lần mà cứ lặp đi lặp
lại ,mỗi lần gặp chướng ngại vật thì một phần năng lượng âm bị tiêu hao vào
vật liệu cấu tạo của vật đó – ta gọi là hiện tượng hấp thụ âm thanh, một phần
bức xạ trở lại không khí – ta gọi là hiện tượng phản xạ âm thanh. Những âm
phản xạ lần thứ nhất gọi là phản âm bậc 1, chúng thường có năng lượng lớn
(chỉ nhỏ hơn trực âm ) và tách biệt thành những phản xạ rời rạc, ngh
ĩa là có
khoảng cách thời gian giữa phản âm bậc 1 của tia này với phản âm bậc 1 của
tia khác ,tùy thuộc hình dạng và kích thước của phòng .Phản âm bậc 1 có ý
ngh
ĩa vô cùng quan tr
ọng đối với đối với sự cảm nhận không gian , cho dù
trong thực tế ta khó có thể nghe tách biệt chúng ra khỏi tín hiệu chung, các
phản âm bậc 2, bậc 3,… ngày càng dầy và đan xen từ nhiều hướng, nhưng sau
mỗi lần phản xạ , năng lượng âm lại suy giảm và dần dần bị suy hao cho đến
hết , ta gọi đó là hiện tượng kết vang .Số đo biểu thị tốc độ suy giảm năng
lượng âm như trên gọi là thời gian vang , hay chính xác là thời gian kết vang.
Đối với một tín hiệu âm thanh kéo dài sẽ xảy ra một hiện tượng cân bằng
giữa năng lượng âm phát ra từ nguồn và năng lượng được hấp thụ . Trạng thái
cân bằng này không phải xuất hiện ngay từ đầu khi âm thanh mới phát ra từ
nguồn mà phải sau một khoảng thời gian đủ để phản âm phân bố đều đặn
trong phòng – ta gọi đó là giai đoạn khởi vang , tức là dao động khởi đầu kích
thích phòng tạo nên tiếng vang.
Vì song âm phản xạ từ tất cả các hướng tới người nghe nên nó tạo thành
một trường âm tán xạ, tạo cảm giác âm thanh không gian , hoặc âm thanh
quang cảnh . Trực âm thì suy giảm dần khi càng ra xa nguồn âm ,còn phản xạ
âm (âm thanh quang cảnh) thì phân bố khá đều đặn trong toàn bộ không gian
của phòng .
Đi

ều đó có ngh
ĩa là t
ỷ số năng lượng giữa trực âm (Direct sound
,D) và phản âm ( Reflect sound, R) sẽ biến đổi theo khoảng cách đến nguồn
âm. Tỷ lệ năng lượng này là một tiêu chí cực kỳ quan trọng đối với việc lựa
chọn khoảng cách đặt microphone thu phát thanh.
Để có thể mô tả theo cách chủ quan về đặc điểm âm thanh của một
phòng ta th
ư
ờng sử dụng những khái niệm sau đây:
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
20
Độ rõ lời (hay độ rõ tiếng ) là khả năng thích hợp về âm thanh của một
phòng
đ
ối với biểu diễn các loại hình tiếng nói ( thí dụ kịch nói ,diễn thuyết
,hội họp,…).
Độ nét :là mức độ trong sang , rõ nét của âm nhạc nhờ khả năng phân
biệt được các sự kiện âm thanh (thí dụ các tuyến giai điệu của một đoạn nhạc)
xảy ra đồng thời hoặc kế tiếp nhau.
Cảm giác không gian là khả năng h
ình dung đư
ợc độ lớn và cách xử lý
âm thanh trong một phòng . Cảm giác không gian được tạo nên bởi những
khái niệm cơ bản như: mức độ cuốn hút người nghe và khung cảnh âm thanh,
độ lớn hay kích thước của phòng ,
đ
ộ vang và quang cảnh âm thanh của
phòng.

Độ nét hay độ trong sang khi biểu diễn âm nhạc biểu thị khả năng phân
biệt được các nhạc khí ,các nhóm nhạc khí hoặc quãng âm của chúng , cho dù
chúng bị pha trộn với phản âm của phòng ; nó tạo điều kiện cho sự cảm thụ về
một cấu trúc âm nhạc tổng thể. Độ nét thể hiện sự trong sang của âm nhạc khi
biểu diễn trong một phòng hòa nhạc c
ũng t
ương t
ự như độ rõ của tiếng nói (
nhất là độ rõ của từ ) khi tiếng nói được trình diễn ( thí dụ kịch nói ) trong một
nhà hát. Trong biểu diễn âm nhạc , các phản âm nằm trong khoảng 80 ms tính
từ thời điểm bắt đầu của sự kiện âm thanh ( thí dụ một tiếng đàn piano) có tác
dụng nâng cao độ nét và khả năng cảm nhận không gian ; các phản âm đến
muộn hơn lại làm giảm độ nét của âm nhạc và làm tăng độ vang . Với tiếng
nói , giới hạn này nằm trong khoảng thời gian là 50 ms.
2.1.2.Các đặc tính vật lý của trường âm
2.1.2.1.Trường trực âm
Trường trực âm thuần khiết ( nghĩa là không có phản âm ) chỉ tồn tại
trong không gian không có vật cản trên đường truyền lan của song âm, hoặc
trong một phòng câm mà n
ăng lư
ợng từ nguồn âm bị hấp thụ hết bởi các mặt
bao . Trong thực tế , ở khoảng cách rất gần nguồn âm và tỷ lệ năng lượng
giữa phản âm và trực âm rất nhỏ:
R/D << 1
Ta c
ũng có th
ể coi như trường trực âm , vì n
ăng lư
ợng trực âm chiếm ưu
thế. Trên đường lan truyền trực tiếp từ nguồn âm tới điểm thu ( người nghe

hoặc microphone ) các đại lượng vật lý của trực âm bị biến đổi rất nhiều :
- mức âm bị suy giảm theo khoảng cách
- Năng lượng âm bị hấp thụ bởi không khí , tùy thuộc vào nhiệt độ
và độ ẩm.
- Năng lượng âm bị hấp thụ bởi các vật hút âm( khan giả, ghế,…)
2.1.2.1.a.Sự suy giảm năng lượng trên đường truyền lan
Trong thực tế khi các nguồn âm có kích thước nhỏ hơn bước song
đều có thể coi là những nguồn âm điểm . Nguồn âm điểm phát ra song có
dạng hình cầu – song cầu , ngh
ĩa là song âm b
ức xạ đều ra các hướng ; nói
cách khác năng lượng âm được phân bố đều đặn trên mặt cầu .
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
21
Diện tích mặt cầu tăng theo tỷ lệ bình ph
ương v
ới bán kính F ~ r
2
, điều đó có
ngh
ĩa l
à năng lư
ợng âm sẽ giảm theo tỷ lệ với bình ph
ương c
ủa khoảng cách
tới nguồn âm , tức là suy giảm rất nhanh : mỗi khi khoản cách tăng lên gấp
đôi ( thí dụ từ 2m lên 4m ) thì thanh áp giảm đi một nữa hoặc mức thanh áp
giảm đi 6 dB. Như vậy là ở trường gần năng lượng (hay mức âm) suy giảm rất
nhanh , ở trường xa độ suy giảm chậm hơn.

Khi có nhiều nguồn âm điểm nối tiếp nhau thành một tuyến (một
đường ) sẽ tạo thành nguồn âm tuyến kéo dài , thí dụ một tuyến đường oto có
xe chạy lien tục, một tuyến đường sắt với một đoàn tầu hỏa , và song âm của
những nguồn âm dạng tuyến như thế sẽ tạo thành những hình ống (“viên trụ”
)bức xạ vào không trung . Sự suy giảm năng lượng của dạng nguồn âm này
nhỏ hơn : khi khoảng cách tăng gấp đôi th
ì nó ch
ỉ giảm 3 dB . Chính vì thế
tiếng ồn của các dòng xe th
ư
ờng lan truyền đi khá xa.
Các nguồn âm có dạng như một mặt phẳng ta gọi là nguồn âm
diện. Trong trường gần của các nguồn âm diện có mặt bức xạ lớn mức âm hầu
như không suy giảm theo khoảng cách , vì ở đây song âm gần như có dạng
song phẳng. Ở khá xa nguồn âm diện ( Với khoảng cách R >> kích thước
nguồn âm d) thì mức âm mới suy giảm dần. Hiện tương này c
ũng t
ương t
ự
như dạng bức xạ âm thanh của các nhạc khí bộ kèn đồng .Trong thực tế độ
suy giảm trong trường gần khoảng 4 dB mỗi khi khoảng cách tăng gấp đôi .
Các nguồn âm trong thiên nhiên thường có kích thước nhất định và do đó độ
suy giảm năng lượng lại phụ thuộc tần số . Thí dụ : các nhạc khí ở dãi tần cao
có thể coi là nguồn âm diện , trong khi ở dải tần thấp lại được coi như nguồn
âm điểm . Điều đó có ngh
ĩa l
à t
ần số thấp suy giảm theo khoảng cách với tốc
độ nhanh hơn , tần số cao suy giảm với tốc độ chậm hơn . Hiện tượng này
càng có hiệu quả rõ rệt đối với người nghe , vì

đ
ộ thính ( nhạy ) của tai người
ở tần số thấp kém hơn ở dải trung và cao.
Trong các phòng bình th
ư
ờng , trực âm và phản âm của một nguồn
âm thường pha trộn với nhau . Chỉ trong vùng bán kính giới hạn ( bán kính
vang ) thì trực âm mới chiếm ưu thế . Bán kính vang không chỉ phụ thuộc vào
thể tích và cách xử lý âm thanh các mặt bao của phòng , mà còn bị chi phối
bởi tính định hướng của nguồn âm và búp hướng của microphone . Những
đặc điểm này có liên quan mật thiết tới việc lựa chọn vị trí đặt microphone
trong kỹ thuật thu thanh.
2.1.2.1.b.Ảnh hưởng của thời tiết, vi khí hậu .
Ảnh hưởng của khí hậu tới sự lan truyền của song âm khá phức tạp
, nhất là khi song âm lan truyền xa và đặc biệt ảnh hưởng tới các đặc điểm âm
thanh của trường phản âm. Trên đường truyền lan, ngoài sự suy giảm năng
lượng do phải phân bố năng lượng theo không gian mở rộng , song âm còn bị
hấp thụ mất năng lượng bởi môi trường không khí , tần số càng cao độ suy
giảm càng lớn. Nhiệt độ và độ ẩm c
ũng
ảnh hưởng tới sự chuyển tải năng
lượng âm : độ ẩm và nhiệt độ tăng th
ì s
ự suy giảm năng lượng âm lại bớt đi .
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
22
trong thực tế , những ảnh hưởng của độ ẩm và nhiệt độ coi như không đáng kể
, vì quá nhỏ .
Ngoài trời sóng âm còn bị ảnh hưởng của gió khá rõ rệt . Tốc độ

gió ở gần mắt đất nhỏ hơn trên cao ; v
ì v
ậy khi xuôi chiều gió thì song âm bị
uốn xuống đất , ngh
ĩa l
à âm thanh m
ạnh lên ; khi ngược chiều gió thì song âm
bị uốn lên trời , ngh
ĩa là âm thanh gi
ảm khá nhiều , tọa nên một vùng giới hạn
mà ở đó mức âm bị “ hẫng hụt” tới 30 dB ngoài độ suy giảm thông thường
theo khoảng cách . Trong những trường hợp bố trí microphone thu thanh hoặc
trang âm ngoài trời cần đặc biệt quan tâm đến hiện tượng này !
2.1.2.1.c.Hiện tượng nhiễu xạ
Trên đường lan truyền trực tiếp từ nguồn âm đến người nghe hoặc
microphone , song âm thường gặp các vật cản , thí dụ : cột , tường , bàn ghế
hay người che khuất . Như vậy tương tự như ánh sáng , sẽ tạo nên những
bóng âm , nhưng không phân định rõ ràng , sắc nét thành tia thẳng như tia ánh
sáng tạo nên bóng tối . Hiện tượng khác biệt đó là do tỷ lệ kích thước của các
vật chắn so với song âm khác sóng ánh sáng . Ánh sáng có bước song cực nhỏ
, trong khi âm thanh có nhiều bước song với kích thước khác nhau từ dải tần
số thấp lên dải tần số cao , khác nhau hang trăm – thậm chí hàng nghìn lần .
Bóng âm chỉ hình thành khi các thành phần âm thanh với tần số có bước sóng
nhỏ hơn kích thước của vật chắn , λ < d . C
ác thành ph
ần âm thanh với tần số
bước sóng lớn hơn kích thước vật chắn , λ > d c
ó th
ể uốn vòng qua vật chắn ,
ta gọi là hiện tượng nhiễu xạ của sóng âm .Như vậy là phía sau một vật cản ,

âm sắc bị biến đổi , vì chỉ nghe được thành phần tần số thấp ; vật cản càng lớn
thì âm sắc bị biến đổi càng nhiều , âm thanh nghe càng tối . Trong kỹ thuật
thu thanh nếu dùng các tấm cách âm thì chỉ có thể cách được các tần số có
bước sóng nhỏ hơn kích thước của tấm ; thí dụ nếu dùng một tấm pano có
kích thước 2m x 2m thì không thể nào cách được các âm có tần số dưới 170
Hz , tức là âm ở khu trầm của hầu hết các nhạc khí , chỉ trừ vài loại như
piccolo, phluyt ,violong , hay giọng nữ cao ,…
Trong các phòng hòa nhạc hay nhà hát , âm thanh từ sân khấu đến
người nghe ở cuối phòng còn bị suy giảm năng lượng do sự hấp thụ của khan
giả ngồi trước . Những tần số cao bị hấp thụ nhiều hơn , nên ở các dãy cuối
phòng âm thanh có thể tối hơn phía trước . Bằng giải pháp xử lý trần để lái
các phản âm tới các hang ghế cuối phòng sẽ làm cho âm sắc ít biến đổi.
2.1.2.2.Trường phản âm
2.1.2.2.a. Sự hình thành tr
ư
ờng phản âm
Trên đường truyền lan của sóng âm , khi gặp các vật cản , một
phần năng lượng bị hấp thụ vào vật cản – gọi là hiện tượng hấp thụ âm hay
tiêu âm , một phần phản xạ trở lại môi trường truyền âm . Trong một không
gian khép kín sóng âm sẽ phản xạ nhiều lần và tạo thành trường âm phản xạ.
Trường phản âm có ý ngh
ĩa đ
ặc biệt đối với sự cảm thụ âm thanh khi nghe
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
23
trong trường âm tự nhiên c
ũng như trong trư
ờng âm nhân tạo ; nó tạo thành
quang cảnh âm thanh ,làm cho âm thanh trở nên sống động .

Kích thước và hình dạng của các mặt phản xạ sẽ tạo nên các kiểu
phản xạ khác nhau : nếu kích thước của mặt phản xạ lớn hơn bước sóng nhiều
lần sẽ tạo nên phản xạ gương phẳng ; sóng phản xạ sẽ đi theo một hướng , và
tuân theo định luật phản xạ , góc tói bằng góc phản xạ
Nếu kích thước của mặt phản xạ nhỏ hơn hoặc bằng bước sóng thì
âm thanh sẽ phản xạ ra nhiều hướng , gọi là tán xạ . Trong một phòng nếu có
kích thước của các bề mặt phản xạ lớn nhỏ khác nhau , soa cho âm thanh tán
xạ với mọi dải tần số , ta sẽ có một trường âm tán xạ , và như vậy tại mọi
điểm trong không gian sẽ có âm lượng và âm sắc như nhau .
Trong các phòng hòa nhạc ta cần tạo nên những phản âm định
hướng với mục tiêu rõ ràng : ở vùng sân khấu cần cho các nhạc công nghe rõ
tín hiệu của mọi nhạc khí để dễ diễn tấu được đồng đều và hài hòa với sắc thái
, phong cách , âm lượng ; còn phản âm của trần khan giả lại cần để trang âm
cho các khu vực ngồi xa sân khấu đủ âm lượng và cân bằng âm sắc .
Các mặt phản xạ cong ( gương cầu lõm ) sẽ tạo nên những dạng
phản xạ đặc biệt cho sóng âm , tùy theo nguồn âm đặt ở vị trí nào .
Trong thực tế các vòm trần thường tọa nên các tụ điểm của năng
lượng âm gây khó khăn cho việc thu thanh ; các tường hậu phòng khan giả có
mặt phẳng c
ũng t
ạo nên những phản xạ nguy hiểm . Các phản xạ bậc 1 ( phản
xạ lần thứ nhất ) có nhiều tác dụng trong việc tạo những cảm giác không gian
và kích thước của phòng .
2.1.2.2.b.Trường phản âm tác động lên sự cảm thụ âm thanh
Mặc dù trong sự cảm thụ âm thanh chỉ khi nào âm phản xạ đến sau
trực âm khoảng 50 ms trở lên thì tai ta mới nghe tách biệt được chúng; song
các phản âm bậc 1 nằm trong khoảng thời gian nhỏ hơn 50 ms vẫn có những
tác động rất lớn đến ảnh âm của cảm quan ( xét cả về 2 mặt lợi/hại , tùy thuộc
vào cấu trúc của chúng).
Cùng với “ giai đoạn kết vang “ – hay ta còn gọi la vang ( decay ) ,

các phản âm bậc một tạo cho ta một khả năng h
ình tư
ợng được không gian
bên trong của một phòng về kích thước , hình dạng và cách xử lý bề mặt ;
hoặc là một không gian ngoài trời với quang cảnh âm thanh của nó .
Có thể tổng hợp những ảnh hưởng quan trọng nhất của các phản
âm bậc một như sau :
- Định hướng sai vị trí nguồn âm:
Mặc dù hầu hết hướng tới của các phản âm không trùng với
hướng tới của trực âm , ngh
ĩa l
à trong m
ột không gian khép kín tai ta thu nhận
âm thanh từ nhiều hướng , nhưng vẫn định vị nguồn âm theo hướng của trực
âm , ngh
ĩa là theo hư
ớng mà âm thanh đến trước tiên – ta gọi là định luật của
mặt sóng thứ nhất hay còn gọi là hiệu ứng HAAS; nhưng nếu trên đường
truyền lan của trường âm nó bị một vật cản làm cho mức âm cuẩ nó suy giảm
đi rất nhiều , thấp hơn mức âm của một song phản xạ bậc 1 nào đó trên 10 dB
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
24
, thì có thể dẫn tới hậu quả làm cho ta định hướng sai vị trí của nguồn âm ,
ngh
ĩa là ngu
ồn âm được định hướng theo tia phản xạ bậc 1 ( chứ không phải
theo hướng thực của nó ). Trướng hợp này thường xảy ra đối với một nhạc
khí nào đó trong dàn nhạc nhà hát nhạc – v
ũ k

ịch , có khi chỉ thường xảy đối
với một vài nốt nhạc của nhạc khí đó ; v
ì dàn nh
ạc phải ngồi dưới hố nhạc
trước sân khấu , trực âm dễ bị che khuất và suy giảm năng lượng nhiều .
- Tăng cường năng lượng cho nguồn âm
Những phản xạ với độ trễ nhỏ hơn 50 ms có thể làm tăng mức
âm lên một vài dB và nâng cao độ rõ cho tiếng nói hoặc âm nhạc . Vượt ra
ngoài giới hạn này mọi phản âm đều làm suy giảm độ rõ của tiếng nói và độ
nét của âm nhạc , nhất la khi kết hợp them cả tác động của vang . Sự tăng
cường âm lượng chỉ có ý ngh
ĩa đ
ặc biệt khi nghe trực tiếp trong trường âm tự
nhiên , không có ý ngh
ĩa v
ới kỹ thuật thu thanh , thậm chí còn tác dụng xấu ,
làm thay đổi âm sắc .
Trong kỹ thuật thu thanh , những tia phản xạ từ mặt đất có độ trễ
từ 1 đến 15 ms tạo nên sự biến đổi âm sắc rất khó chịu . Do giao thoa với trực
âm , chúng tạo thành đặc tuyến tần số như một bộ lọc hình r
ăng lư
ợc, vùng
được khuếch đại ,vùng lại bị triệt tiêu.
Hình dạng của chúng như một dãy hài , bố trí thành hình rất đều
đặn , cực tiểu và cực đại xen kẽ nhau với độ lệch mức khoảng dăm ba dB; tạo
nên một âm sắc đanh có chất kim loại . Đặc biệt hiện tượng này dễ xảy ra khi
thu nhạc dùng phương pháp thu nhạc dùng microphone phụ trợ và khi thu lời
đặt microphone đúng vị trí phản xạ từ mặt bàn.
- Cảm giác về kích thước của phòng và quang cảnh âm thanh
Một ấn tượng không gian được hình thành từ cảm giác về kích

thước của phòng ,
đ
ộ vang và quang cảnh âm thanh của nguồn âm.
Cảm giác về kích thước (độ lớn ) của phòng
đư
ợc quyết định chủ
yếu bởi các tia phản xạ bậc 1 . Độ trễ của chúng so với song trực âm là một số
đo cho ta h
ình dung kích thư
ớc không gian :
+ Độ trễ τ < 10 ms t
ương
ứng với quảng đi của song âm khoảng
3m, và tạo một cảm giác không gian rất nhỏ bé ( cỡ phòng ở ) và làm biến đổi
âm sắc rât rõ khi thu thanh , nhất là trong trường hợp hướng tới của trực âm
và phản âm trùng nhau.
+ Độ trễ τ ≈ 10
đén 15 ms cho ta c
ảm giác một phòng nhỏ
+ Độ trễ τ ≈ 25
đ
ến 50 ms cho ta cảm giác một phòng trung bình.
+ Độ trễ τ ≈ 50 đến 100 ms cho ta cảm giác một phòng cở lớn.
Khi mức âm của phản xạ bậc 1 tăng th
ì kh
ả năng cảm thụ về kích
của phòng càng rõ ,
đ
ến một giới hạn nào đó – tùy thuộc độ trễ - thì những
phản xạ bậc 1 này sẽ gây cản trở cho sự cảm thụ về kích thước phòng . Với

âm nhạc giới hạn này cao hơn là tiếng nói .
Đồ án tốt nghiệp
TRỊNH HOÀNG NAM KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
25
TIẾNG DỘI:
Những phản âm riêng rẽ với độ trễ τ > 50 ms , t
ương
ứng với
quảng đường đi của song âm trên 17 m , và có cường độ đủ mạnh thì tai ta có
thể nghe tách rời khỏi trực âm thành một tiếng dội (Echo).
Khi có một xung âm thanh ( thí dụ một tiếng vỗ tay , tiếng pháo
,..) phát ra giữa hai bức tường song song thì song âm sẽ phản xạ nhiều lần ,
tạo thành một tiếng dội liên tục ( hay một dãy tiếng dội – flatterecho). Khi
khoảng cách hai bức tường thu hẹp lại ( khoảng vài ba mét ) thì dãy tiếng dội
đó sẽ tăng tốc độ và năng lượng suy giảm dần , giống như hiện tượng tiếng
vang . Đây là hiện tượng đặc biệt của phản xạ âm thanh , và trong kỹ thuật thu
thanh đôi khi c
ũng đ
ư
ợc sử dụng để tạo hiệu ứng ( mà ta quen goi là “echo
nhái” ,có dùng trong nhạc nhẹ , nhạc hiệu ứng ( effectmusic), đương nhiên
bằng các thiết bị điện tử và theo phương pháp nhân tạo ).
Nếu tín hiệu không phải là dạng xung mà là âm nhạc hay tiếng
nói thì sẽ tạo ra giữa hai mặt tường song song một hiện tượng đặc biệt gọi là
sóng đứng , gây phức tạp cho thu thanh và ngay cả lúc nghe trực tiếp . Sóng
đứng tạo nên những vùng cố định có thanh áp cực đại hoặc cực tiểu , và
thường khuếch đại các tần số thấp ( tiếng bass ) . Trong các phòng nhỏ , sóng
đứng tạo ra hiện tượng cộng hưởng phòng , làm cho âm thanh của phòng rất
xấu.
2.1.2.3.Hiện tượng hấp thụ âm thanh

Đặc điểm âm học của một phòng phụ thuộc vào hai yếu tố : hình
dạng , kích thước và cách xử lý âm thanh các bề nmawtj trong phòng .cùng
với thể tích của phòng ,
đ
ặc tính hấp thụ âm thanh ( hay đặc tính hút âm ) của
vật liệu được sử dụng trong phòng sẽ giải quyết về độ vang của phòng và âm
sắc của của tiếng vang .Khán giả c
ũng là m
ột thành phần quan trọng tham gia
vào việc hấp thụ năng lượng âm .
Khi một song âm gặp một vật liệu hút âm thì một phần năng lượng
của nó bị hấp thụ vào vật liệu ,một phần phản xạ trở lại không gian .Tỷ lệ
giữa năng lượng bị hấp thụ trên tổng năng lượng của sóng âm ban đầu gọi là
hệ số hút âm ký hiệu là
α . H
ệ số hút âm bắng 1 có ngh
ĩa là toàn b
ộ năng
lượng âm bị tiêu hao , không có chút nào phản xạ trở lại – đó là loại vật liệu
hút âm rất tốt , lý t
ư
ởng . Hệ số hút âm bằng 0 có ngh
ĩa l
à toàn b
ộ năng lượng
bị phản xạ trở lại .
Bất kể một diện tích hút âm nào c
ũng có th
ể quy đổi thành diện tích
hút âm tương đương với hệ số hút âm bằng 1 .Một cửa sổ mở được coi là một

diện tích hút âm với hệ số α = 1 . Nh
ư v
ậy ,nếu ta có một diện tích
S
1
có hệ số
α
1
,
S
2
có hệ số α
2
,
S
3
có hệ số α
3
, … và
S
n
có hệ số α
n
thì tổng diện tích
hút âm tương đương sẽ là :
A [m
2
] = α
1
S

1
+ α
2
S
2
+ α
3
S
3
+ … + α
n
S
n
= α .
S
tong
Trong đó
α là h
ệ số hút âm trung bình . Tổng diện tích hút âm tương đương
A được gọi là tổng lượng hút âm.