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

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