BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
Đề tài:
“Thiết kế âm thanh cho
phòng biều diễn ca nhạc
1500 ghế ngồi”
Đồ án tốt nghiệp
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 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 đã 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.
TRỊNH HOÀNG NAM
1
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
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 t ắt. 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:
T0
C 328
(m/s).
273
Trong đó T0 là 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.
TRỊNH HOÀNG NAM
2
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
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 bư ớc 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
P
P
P0
P
P~
t
P
P
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
P
P0
Trong đó p0 là thanh áp tại ngưỡng nghe được, bằng 2.10-5N/m2.
TRỊNH HOÀNG NAM
3
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
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:
v
1
0
dp
dx dt
Trong đó ρ0 là 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 Pa có 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:
l
p
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:
3
Jun/m .
I=ε.C hay ε=I/C
Mật độ năng lượng âm thanh là đại lượng vô hướng và được đo bằng
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.
TRỊNH HOÀNG NAM
4
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
Năng lượng trung bình trong khoảng thời gian T có thể xác định theo
biểu thức:
1
E ( t1 )
T
t1
e
t1 t
T
2 ( t )d t
(1-1)
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
e
t1 t
T
: Hàm trọng lượng
dB
5dB
t
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.
TRỊNH HOÀNG NAM
5
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
τ∑= τ1 +τ2 +τ3+…
U5
U4
U3
U2
U1
0
τ1
τ3
τ2
Hình 1.4 Xác suất phân bố mức tín hiệu
Nếu ứng với mỗi tín hiệu Un tìm được 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 n 20 lg
Un
(dB)
U0
Trong đó : Nn là mức tín hiệu gần.
U0 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 kĩ thu ật
thường dùng khái niệm tín hiệu gần cực đại và tín hiệu gần cực tiểu. Tín hiệu
gần cực đại Nmax 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.
TRỊNH HOÀNG NAM
6
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
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:
1
(t)
2
S( )
S( )e
j t
d
S( )e j t 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
S r ( ) (t)e j t dt
0
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
TRỊNH HOÀNG NAM
7
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
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:
G ()
đến ω 2:
lim
0
P ()
Viết dưới dạng tích phân công suất của tín hiệu trong dải tần từ ω1
P()
2
G(x)d
1
Công suất trung bình của tín hiệu trong khoảng thời gian T được xác
định theo biểu thức:
T
Ptb 2 (t)dt
0
Nếu tăng khoảng thời gian T đến giá trị t0 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.
Những tín
hiệu cần khảo
sát
Các bộ lọc
thông dải
ω1- ω2;ω1- ω2
Khối
bình phương
Khối
tích
phân
Khối
hiển
thị
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
TRỊNH HOÀNG NAM
8
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
0
-2
-4
-6
-8
-10
-12
-14
-16
-18
-20
25
50
100
200
400
800 1600 3200 6400
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 nghĩa đ ặc biệt. Nếu hai đại lượng ngẫu nhiên x và y liên quan với
nhau theo một quan hệ nhất định, nghĩa là y=f(x) và khi bi ết giá trị của x thì ta
cũng 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 cũng tăng thì gọi 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 nghĩa là tín hi ệu f(x) từ nguồn âm bức xạ cộng với tín hiệu f(tx) phản xạ trở lại sau một khoảng thời gian trễ t.
Công suất trung bình của tín hiệu :
2
t
Ptb (t) 1 f t f t dt P1 P2 2R
T t T
TRỊNH HOÀNG NAM
9
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
Trong đó:
t
P1 1 f (t)2 dt
T t T
t
P2 1 f (t )2 dt
T t T
t
1 f (t )2 .f t dt
R
T t T
R gọi là hàm tương quan nếu R=0 thì pτ=p1+p2
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 P1,P2 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=T0 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 P1,P2 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:
PT=2[p1+R(τ)]=2p1[1+ρ(τ)]
Trong đó ρ(τ)]
R
p1
R
R0
là hệ số tương quan hay độ kết hợp
R0
1. Trong trường hợp
R0
này công suất tăng lên 4 lần Pτ =4P1. Nghĩa là 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 tăng lên
thì hệ số kết hợp ρ giảm xuống, khi τ tăng đến một giá trị nào đó thì hệ số
kết hợp ρ=0, hàm đồng nhất bị triệt tiêu và P=2P1. 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
Khi τ =0 thì hệ số kết hợp cực đại f(0)
TRỊNH HOÀNG NAM
10
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
>
x(t)
<
x(t)
X(t-τ)
X
∫
ρ(τ)
0,05
τ
τ0
Hình 1.6 Sơ đồ khảo sát và đồ thị của hàm tương quan
Khoảng thời gian τ0 phụ thuộc vào từng loại tín hiệu. Hình 1.7 là đ ồ
thị biểu diễn hàm đồng nhất của tiếng nói. Vì cơ quan thính giác không thể
ghi nhận tín hiệu trong thời gian dài như vậy khái niệm tín hiệu đồng nhất
không có ý nghĩa thực 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.
1,0
ρ(τ)
0,8
0,4
0
0,4
5
10
15
20
τ,ms
Hình 1.7 Đồ thị diễn tả sự đồng nhất của tiếng nói
TRỊNH HOÀNG NAM
11
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
-Hiện tượng lấn át
Trong thực tế khi nghe một tín hiệu nào đó thì 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.
N, dB
Tín hiệu bị lấn át
80
60
40
20
0
L3=80dB
L2=60dB
L1=44dB
f, Hz
Hình 1.8 Đồ thị diễn tả hiện tượng tín hiệu bị lấn át
Quan hệ giữa tín hiệu hữu ích có tần số f2 bị tín hiệu tần số f1 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
f
f
f
thông ∆f, phổ phân bố từ
đến f
2
2
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 cũng lấn 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.
TRỊNH HOÀNG NAM
12
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
Hệ số độ rõ của tín hiệu được xác định theo biểu thức:
A
n1
.100%
N
Trong đó: N: Tổng số tin tức truyền đi;
n1: 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
TRỊNH HOÀNG NAM
13
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
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
0 ,1( F 40 )
Như vậy nếu mức to của một âm = 40 F thì độ to của âm đó S=1 Sôn
Khi mức to tăng 10F thì 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
TRỊNH HOÀNG NAM
14
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
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 , nghĩa là máy có thể 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 để 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 tươ ng tự thì lỗi
thời, do sự thành công lớn của đĩa compact,một 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 lĩnh vực riêng để ứng dụng.
1.2.1.3.Micro
Khái niệm về mức micro:
TRỊNH HOÀNG NAM
15
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
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 tĩnh để 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 nghĩa là các bộ 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
TRỊNH HOÀNG NAM
16
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
+8 dBu
Nhóm 3
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
2 mV
Mức loa
1,228 V
4V
94 dB
SPL
94 dB
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
TRỊNH HOÀNG NAM
17
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
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 thư 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
Các đầu nối trong hệ thống Hi-Fi không cân
RCA
2
bằng các thiết bị dân dụng ,cho cả tín hiệu
Cinch (châu âu)
tương tự và số.
¼” Phone
2
Các tai nghe mono.
¼” Stereo
Các tai nghe stereo, cực đầu nhọn là kênh trái
Phone
3
,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
Đầu nối được sử dụng rộng dãi nhất trong
Canon
3 Typ 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
TRỊNH HOÀNG NAM
18
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
Đồ án tốt nghiệp
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, nghĩa 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
nghĩa vô cùng quan trọng 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 . Điều đó có nghĩa là tỷ 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 thường sử dụng những khái niệm sau đây:
TRỊNH HOÀNG NAM
19
KHOA KINH TẾ KỸ THUẬT ĐIÊN ẢNH
- Xem thêm -