bài Giảng Audio Tương tự

KỸ THUẬT AUDIO-VIDEO


PHẦN 1

KỸ THUẬT AUDIO TƯƠNG TỰ


Hiện nay hầu hết các thiết bị nghe nhìn hoặc hệ thống thông tin nghe nhìn đã chuyển sang công
nghệ xử lý tín hiệu theo kỹ thuật số.

Tuy vậy, ở các thiết bị đầu cuối của hệ thống nhất thiết phải ở dạng tương tự, vì bản chất tự
nhiên của tín hiệu Audio tương tự và con người chỉ có thể cảm nhận được tín hiệu Audio –
Video ở dạng tương tự


AUDIO

•

Tín hiệu âm thanh: Là tín hiệu (thường là tín hiệu điện) được biến đổi
tuyến tính từ sóng âm thanh

•

Sóng âm thường được biến đổi thành tín hiệu âm thanh qua Micro, sau
đó được xử lý và biến đổi ngược trở lại thành sóng âm qua loa (speaker)

Sóng âm thanh trong miền thời gian

PHỔ ÂM THANH

•

Mỗi sóng sin ở tại một tần số nhất định là một đơn âm (VD: tiếng còi tàu,
tiếng báo động,…)

•

Sóng âm thường là tổng hợp của nhiều đơn âm ở nhiều tần số khác
nhau  phổ âm thanh (20Hz – 20kHz)


CÁC THÔNG SỐ CỦA ÂM THANH

•

Tần số: Là tần số dao động của các phân tử không khí trong trường âm
(môi trường âm thanh truyền qua)

– Tần số cho cảm giác về cao độ (pitch): tần số càng cao thì âm càng cao, tần số
càng thấp thì âm càng trầm

– Tần số cơ bản cộng với các hài (harmonic: tần số là số nguyên lần tần số cơ
bản) cho biết chất lượng của âm (overtone: âm sắc)

•

VD: Mỗi loại nhạc cụ khác nhau khi chơi cùng 1 nốt nhạc sẽ cho âm sắc khác nhau

CÁC THÔNG SỐ CỦA ÂM THANH


CÁC THÔNG SỐ CỦA ÂM THANH

•

Biên độ: Là biên độ dao động của các phân tử không khí trong trường âm

•

Tốc độ âm thanh: Là tốc độ truyền pha của sóng âm, phụ thuộc vào môi
trường

– Biên độ cho ta cảm giác về độ to, nhỏ của âm thanh (âm lượng)
– Tốc độ âm thanh trong không khí được tính theo công thức:

T (o K )
c = 328
273

o
Ở 20 C thì c=340m/s


CÁC THÔNG SỐ CỦA ÂM THANH

•

Cường độ âm thanh (sound intensity: I (W/m2)): Là công suất âm thanh
trên một đơn vị diện tích (thường tính từ nguồn âm tới người nghe)

– Cường độ âm thanh thường được tính theo tỷ số tương đối với cường độ âm

thanh nhỏ nhất mà tai người cảm nhận được (ngưỡng nghe: I0), đơn vị decibel
(dB)

– Cường độ âm thanh cũng cho cảm giác về độ to nhỏ của âm thanh

I 
−12
2
−16
2
I ( dB ) = 10 lg  I o = 10 W m = 10 W cm
 I0 


MỨC THANH ÁP
Nguồn âm

Âm lượng (dB)

Ngƣỡng nghe

0 dB

Tiếng lá cây xào xạc

20 dB

Tiếng nói thầm

30 dB

Tiếng nói bình thường

60 dB

Tiếng xe cộ ở khoảng các gần

60-100 dB

Tiếng máy bay cất cánh ở khoảng cách gần

120 dB

Ngƣỡng đau

120-140 dB


HỆ THỐNG XỬ LÝ ÂM THANH
Chuyển đổi
Âm thanh – Tín hiệu

•

Chuyển đổi

Xử lý tín hiệu âm thanh

Tín hiệu – Âm thanh

Hệ thống xử lý âm thanh (tương tự) thông thường gồm:
Chuyển đổi âm thanh – tín hiệu: Micro
Xử lý tín hiệu âm thanh: Khuếch đại, tạo hiệu ứng (echo,
surround, 3d,…), lọc, thu, phát, truyền dẫn, ghi âm,…
Chuyển đổi tín hiệu – âm thanh: Loa

–
–
–


MICRO

•
•

Là một thiết bị chuyển đổi âm thanh thành tín hiệu điện.
Có hai loại micro phổ biến là:

– Micro hệ điện động(Dynamic Microphones)
– micro hệ điện dung(Condenser Microphones)

Dynamic microphone

Condenser microphone

MICRO

Màng rung (diaphragm), cuộn dây (coil), hệ từ (magnet) và khung bảo vệ


MICRO

Sóng âm tác động => làm rung màng loa => cuộn dây dao động trong từ trường => xuất hiện
dòng điện cảm ứng trong cuộn dây

Dòng điện cảm ứng này biến thiên tuyến tính với sóng âm tác động vào màng rung chính là tín
hiệu âm thanh.


MICRO

Hai bản mỏng tạo thành một tụ điện trong đó bản trước đóng vai trò như màng rung (diaphragm
plate), nguồn cấp điện một chiều (battery), và khung bảo vệ.


MICRO

Âm thanh tác động => màng rung dao động => thay
đổi điện dung của tụ điện => điện áp ra giữa hai bản cực cũng biến thiên tuyến tính với âm thanh

Tín hiệu lấy ra ở hai bản tụ chính là tín hiệu âm thanh.


THÔNG SỐ KỸ THUẬT MICRO

•

Độ nhạy (Sensitivity)

– Tỷ số giữa điện áp đầu ra với một mức thanh áp đầu vào nhất định
– Mức thanh áp chuẩn được chọn là: 1 Pa (94dB), 1 kHz

Độ nhạy=Ur/P0

(mV/Pa; dBV/Pa)
/>
millivolts

Volts/pascal

Shure SM58

1.85mV (1 Pa = 94dB)

 -54dBV/Pa

Rode Vidoemic

12.6mV @ 94dB SPL

 -38dB re 1 volt/pascal


THÔNG SỐ KỸ THUẬT MICRO

•

Tính định hướng (Directionality, polar pattern or pickup pattern)

– Là đặc tính cho biết độ nhạy của microphone theo các hướng khác nhau
– Là một đồ thị dạng cực (các vòng tròn) mõi vòng tròn khác nhau 5dB

/>

THÔNG SỐ KỸ THUẬT MICRO

•

Đáp ứng tần số (Frequency response)

– Là độ nhạy đối với các tần số khác nhau. Có 2 loại phổ biến: Flat F.R; Tailored
F.R

– Condenser microphones generally have flatter frequency responses than
dynamic

/>

THÔNG SỐ KỸ THUẬT MICRO

•

Trở kháng ra (Impedance output)

– Là trở kháng gây ra bởi điệp áp ra.
– Thường có 2 loại:
•

Trở kháng cao (high-Z>10,000Ω): sử dụng dây unblanced, chiều dài dưới 10m, bị suy
giảm tần số cao

•

Trở kháng thấp (low-Z<600Ω): sử dụng dây balanced, không giới hạn chiều dài, ít bị
nhiễu

/>

LOA

•

Loa (Loudspeaker)

– Là thiết bị biến đổi tín hiệu âm thanh (tín hiệu điện) thành âm thanh
– Loại phổ biến nhất là loa hệ điện động (dynamic), ngoài ra còn có các loại:
Horn speaker, Electrostatic loudspeaker, …

/>

LOUD SPEAKER

Dynamic

Electrostatic

/>
Horn


DYNAMIC vs. ELECTROSTATIC

•

DYNAMIC SPEAKER

–
–
–

Rẻ, dễ lắp đặt
Không cần nguồn nuôi
Cần nhiều loại loa có kích thước khác
nhau để tái tạo âm có các tần số khác
nhau

–

Kích thước thùng loa lớn

•

ELECTROSTATIC SPEAKER

–
–
–

Đắt, khó lắp đặt (do cần nguồn nuôi
Cần nguồn nuôi cao áp 1 chiều
Tái tạo tần số trung và cao rất tốt, khó
tái tạo tần số thấp

–

Kích thước nhỏ, dễ treo, dán lên tường


THÔNG SỐ KỸ THUẬT LOA

•

Độ nhạy (Sensitivity)

– Là mức thanh áp ở đầu ra tại một khoảng cách nhất định (1m) ứng với một
công suất nhất định ở đầu vào (1W). Đơn vị: dB/Wm

– Độ nhạy không quyết định tới chất lượng âm thanh mà cho biết mức độ “to”
“nhỏ” của âm thanh mà loa phát ra

– Thông thường: Dynamic: 90dB/Wm; horn: 100dB/Wm
– Ví dụ: 2 loa phát ra âm thanh ứng với công suất vào 10W lần lượt là 83dB và

95dB. Mỗi 3dB ứng với mức tăng công suất gấp đôi. Vậy để loa thứ nhất phát

ra thanh áp bằng với loa thứ 2 thì phải tăng công suất vào lên 16 lần
(12dB=4x32^4=16)


THÔNG SỐ KỸ THUẬT LOA

•

Đáp ứng tần số (Frequency response)

– Là dải tần số mà loa có thể tái tạo được
– Lý tưởng là đáp ứng phẳng trong dải 20Hz-20kHz
– Thực tế thường suy giảm ở tần số dưới 100Hz
– Loa tốt có FR thay đổi trong khoảng ±3dB