Hệ thống âm thanh: Thiết kế và tối ưu hóa

GIỚI THIỆU​

Sau khi bạn đã đọc xong 2 cuốn sách AT tôi đã đăng trong web này, nếu hiểu được trên 70% thì bạn đã có kiến thức khá rồi đó. Nếu còn thiếu, mới bạn đọc tiếp cuốn thứ 3, sách này mới đúng là pro-sound, không dành cho người yếu tim, mới lơ mơ bước vào lĩnh vực này.

Hệ thống Âm thanh: Thiết kế và Tối ưu hóa, ấn bản thứ III, xuất bản năm 2016, tác giả là Bob McCarthy, kỹ thuật trưởng của công ty Meyer Sound danh tiếng toàn cầu. Chỉ bấy nhiêu thôi là bạn cũng biết giá trị của nó rồi.

Trong này không nhắc lại những kỹ thuật đã trình bày trong 2 cuốn sách kia nữa. Sẽ không giới thiệu về cách điều chỉnh, thiết bị, thương hiệu, model nào cả. Kỹ thuật và công cụ hiện đại cho thiết kế và sắp xếp hệ thống âm thanh chính là slogan của sách này.

Vì ngôn ngữ Việt vẫn khiếm khuyết, không thể dịch đúng những thuật ngữ kỹ thuật tiếng Anh cho chính xác. Thí dụ, tiếng Anh có 4 từ: Audio, Sound, Acoustic, Sonic mà tự điển Anh-Việt nào cũng dịch ra chung một từ là Âm thanh. Huống chi trong sách này sẽ có rất nhiều thuật ngữ mới, hiện đại hơn nữa. Tôi chỉ ráng biên dịch tất cả thuật ngữ chuyên dùng này vài lần cho các bạn có khái niệm, sau đó, tôi sẽ để nguyên, không dịch ra nữa.

Về phần giới thiệu nội dung, mời bạn đọc kỹ bài viết trong phần này của chính tác giả sẽ hiểu rõ hơn. Tôi chỉ mong sao có nhiều thời giờ dịch sách này hầu phổ biến toàn bộ cho các bạn trong thời gian sớm nhất.

Biên tập : Lê Tuyên Phúc.
http://www.giaotrinh.soundlightingvn.com/

Nội dung

PHẦN I • Hệ thống âm thanh

Chương 1: Nền tảng

1.1 Thuộc tính của audio phổ quát

1.2 Quy mô của audio

1.3 Biểu đồ và đồ thị

1.4 Nền tảng của analog audio điện tử

1.5 Nền tảng của digital audio

1.6 Nền tảng của âm học (acoustical)

Chương 2: Phân loại

2.1 Microphones

2.2 Đầu vào và đầu ra (I/O)

2.3 Mix console (desk)

2.4 Xử lý tín hiệu

2.5 Networks digital

2.6 Amplifiers

2.7 Loa

Chương 3: Truyền tải

3.1 Đường dẫn của analog audio

3.2 Truyền tải từ acoustic đến acoustic

3.3 Truyền tải từ acoustic đến analog điện tử

3.4 Truyền tải từ analog điện tử đến analog điện tử

3,5 Truyền tải từ analog đến digital

3.6 Truyền tải từ digital đến digital

3.7 Truyền tải của digital network

3.8 Truyền tải từ digital đến analog

3.9 Truyền tải từ analog điện thế đến analog công suất

3.10 Truyền tải từ analog công suất đến acoustic

3.11 Truyền tải đầy đủ

Chương 4: Tổng kết

4.1 Thêm và bớt audio

4.2 Tổng kết tần số phụ thuộc

4.3 Acoustic crossover

4.4 Loa array

4.5 Tổng kết loa/phòng

Chương 5: Nhận thức

5.1 Độ lớn

5.2 Định vị

5.3 Quan điểm về âm điệu, không gian và echo

5.4 Quan điểm về stereo

5.5 Phát hiện âm thanh khuếch đại

PHẦN II • Thiết kế

Chương 6: Đánh giá

6.1 Âm thanh tự nhiên & âm thanh khuếch đại

6.2 Kỹ sư acousticians và audio

6.3 Vị trí trung tâm

6.4 Tiến lên phía trước

Chương 7: Dự đoán

7.1 Vẽ

7.2 Chương trình lập mô hình tính âm (acoustic)

Chương 8: Biến thể

8.1 Tiến trình phương sai của loa đơn

8.2 Mức độ phương sai (Loa đơn)

8.3 Phổ phương sai

8.4 Phương sai hình âm (sonic)

8.5 Phương sai gợn sóng (sự chải)

8.6 Hình dạng bao phủ của loa

8.7 Hình dạng phòng

Chương 9: Kết hợp

9.1 Tiến trình phương sai của loa kết hợp

9.2 Mức độ phương sai của array ghép

9.3 Mức độ phương sai của array không ghép

9.4 Phổ phương sai của array ghép

9.5 Phổ phương sai của array ghép

9.6 Liệt kê phương sai tối thiểu

Chương 10: Sự triệt tiêu

10.1 Array subwoofer

10.2 Array subwoofer cardioid

Chương 11: Thông số kỹ thuật

11.1 Phân vùng hệ thống

11.2 Định tỷ lệ công suất

11.3 Loa đơn: bao phủ và nhắm hướng

11.4 Array ghép: bao phủ, nhắm hướng và độ nghiêng

11.5 Array không ghép: bao phủ, nhắm hướng và độ nghiêng

11.6 Hệ thống chính

11.7 Hệ thống lấp đầy (fill)

11.8 Hệ thống hiệu ứng (Fx)

11.9 Hệ thống hạ tần (Lf)

PHẦN III • Tối ưu hóa

Chương 12 Kiểm nghiệm

12.1 Công cụ đo vật lý

12.2 Đo microphone

12.3 Công cụ đo audio đơn giản

12.4 Bộ phân tích phép biến đổi Fourier nhanh (fast fourier transform analyzer) (FFT)

12.5 Cố định điểm/bát độ (constant q transform)

12.6 Bộ phân tích single-và dual-channel

12.7 Chức năng dịch chuyển biên độ

12.8 Chức năng dịch chuyển phase

12.9 Tín hiệu trung bình

12.10 Chức năng dịch chuyển tính nhất quán

12.11 Chức năng dịch chuyển xung lực đáp ứng

12.12 Đưa bộ phân tích hoạt động

Chương 13: Hiệu chuẩn

13.1 Kiểm tra cấu trúc

13.2 Hiệu chuẩn thư mục

13.3 Thủ tục tự hiệu chuẩn analyzer

13.4 Thủ tục hiệu chuẩn điện tử

13.5 Thủ tục hiệu chuẩn acoustic

13,6 Tùy chọn hiệu chuẩn bổ sung

Chương 14: Hiệu chỉnh

14.1 Phương pháp

14.2 Truy cập đo lường

14.3 Bố trí microphone

14.4 Thủ tục

14.5 Tự hoạt động

14,6 Ứng dụng thực tiễn

14.7 Sách thủ tục hiệu chỉnh

14.8 Hoàn thiện quy trình

14.9 Tối ưu đang thực hiện

Chương 15: Ứng dụng

15,1 Địa điểm # 1: Phòng họp nhỏ

15.2 Địa điểm # 2: Vuông nhỏ, array chính AB

15.3 Địa điểm # 3: Hộp nhỏ, L/R, downfill và delay

15.4 Địa điểm # 4: Phòng họp vừa, hai mức độ, L/C/R với fill

15.5 Địa điểm # 5: Hình quạt vừa, một mức độ, L/C/R

15.6 Địa điểm # 6: Phòng họp vừa, L/R với centerfill

15.7 Địa điểm # 7: Phòng họp vừa, L/R với nhiều lấp đầy

15.8 Địa điểm # 8: Phòng họp vừa, L/R, biến acoustics

15.9 Địa điểm # 9: Phòng họp lớn, upper/mains lower

15.10 Địa điểm # 10: Hình quạt rộng với nhiều main

15.11 Địa điểm # 11: Đại sảnh ca nhạc, ba mức độ

15.12 Địa điểm # 12: Bảng điểm trường đua

15.13 Địa điểm # 13: Trường đua, L/R mains

15.14 Địa điểm # 14: Lều lớn, nhiều delay

15.15 Địa điểm # 15: Bảng điểm sân vận động, một mức độ

15.16 Địa điểm # 16: Đại sảnh ca nhạc, center, 360 °, nhiều mức độ

15.17 Địa điểm # 17: Sảnh vừa, một mức độ

CHƯƠNG I : Nền tảng (Foundation)
​

Chúng ta bắt đầu với việc thành lập nền tảng vững chắc, nhờ đó xây dựng cấu trúc cho việc nghiên cứu thiết kế và tối ưu hóa hệ thống âm thanh. Ở đây chúng ta chuẩn hóa định nghĩa và thuật ngữ để xử dụng suốt sách này. Nếu đây không phải là ngày đầu làm âm thanh, bạn đã hiểu nhiều khái niệm trong chương này, vì phần lớn là tài liệu nền tảng phổ quát thấy trong sách, Internet và kiến thức bộ lạc truyền từ người lớn trên đường. Tuy nhiên, tôi có chỉnh sửa chọn lọc danh sách nguyên tắc cơ bản đến những khái niệm thích hợp với thiết kế và tối ưu hóa hiện đại. Chúng tôi sẽ không bao gồm hiệu ứng Doppler, âm học dưới nước, ngăn tạp âm công nghiệp, và bất cứ lĩnh vực khác mà chúng tôi không thể đưa vào xử dụng thật tế ngay lập tức.

Phần kế tiếp sẽ giống như bảng chú giải, theo truyền thống, đặt ở phía cuối sách, nơi cuối cùng bạn thường đọc.

Tuy nhiên, đây là những khái niệm đầu tiên chúng ta cần thành lập và lưu giữ trong tâm trí. Nền tảng chúng tôi đặt ở đây sẽ giảm bớt quy trình xây dựng khi chúng ta tiến lên chuyện phức tạp hơn.

Chúng ta bắt đầu bằng nền tảng của sách này.

Âm thanh:

Âm thanh là sự rung động hay sóng cơ học, là dao động áp lực (rung động qua lại) truyền qua một số phương tiện (như không khí), bao gồm tần số nằm trong phạm vi nghe được.

Hệ thống :

Hệ thống là tập hợp những thành phần tương tác hay phụ thuộc lẫn nhau, tạo thành thể thống nhất. Hệ thống âm thanh bao gồm bộ sưu tập của nhiều thành phần kết nối có mục đích tiếp nhận, xử lý và truyền tín hiệu âm thanh.

Những thành phần cơ bản bao gồm micro, xử lý tín hiệu, bộ khuếch đại, loa, cable nối và mạng kỹ thuật số.

Thiết kế :

Thiết kế là quy trình sáng tạo kế hoạch xây dựng vật thể hay hệ thống. Chúng ta thiết kế hệ thống âm thanh trong phòng bằng cách chọn thành phần, chức năng, vị trí và đường dẫn tín hiệu của nó.

Tối ưu hóa :

Tối ưu hóa là quy trình khoa học có mục tiêu đạt được kết quả tốt nhất khi đưa ra hàng loạt lựa chọn. Trong trường hợp của chúng ta, mục tiêu là tối đa hóa hiệu suất hệ thống âm thanh đúng với mục đích thiết kế. Và chúng ta đã từng có hàng lựa chọn! Tiêu chuẩn tối ưu hóa chính là tính thống nhất của đáp ứng trên không gian.

1.1 Đặc tính của Universal Audio:

Hãy xác định tính chất phổ quát trong lĩnh vực nghiên cứu hạn chế của chúng ta: hành vi điện âm và analog của âm thanh và bản dịch toán học của nó ở dạng kỹ thuật số.

1.1.1 Âm thanh (Audio):

Audio là luồng dữ liệu bắt đầu và/hay kết thúc như âm thanh (sound). Phiên bản âm thanh nghe được (audible) nối trực tiếp đến tai của chúng ta qua không khí. Âm thanh cũng có thể tồn tại trong mật mã, không thể nghe được cho đến khi giải mã. Bước đột phá hoành tráng về máy hát đĩa của Edison đã mã hóa âm thanh vào đường rãnh trên hình trụ sơn mài rồi phát lại qua bộ giải mã cơ khí (màng chắn gắn vào cây kim di chuyển). Mã hóa âm thanh tồn tại dưới nhiều hình thức: từ thông (trong băng (tape), máy biến thế, micro hay loa), tín hiệu điện tử trong dây dẫn và thậm chí là chuỗi số kỹ thuật số.

Sự dao động trong luồng âm thanh có thể biểu hiện như tuần tự tập hợp nhiều giá trị biên độ theo thời gian. Bản dịch âm thanh analog là hàm liên tục (tức là giá trị biên độ và thời gian vô hạn, có thể chia được). Bản dịch âm thanh kỹ thuật số là hữu hạn chia được (tức là giá trị một biên độ được trả lại cho mỗi khoảng thời gian nào đó).

1.1.2 Tần số và thời gian -- Frequency (f) and time (T):

Tần số (f hay Hz) là số dao động hoàn thành trong một giây (nghịch với khoảng thời gian). Thời kỳ (period) (T) là khoảng thời gian để hoàn thành một chu kỳ. Tần số là chu kỳ/giây và thời gian là giây/chu kỳ (f = 1/T và T = 1/f). Mỗi thuật ngữ đều mô tả một dao động, để thuận tiện lựa chọn. Xử dụng thành thạo bản dịch của thời gian và tần số là rất cần cho việc thiết kế và tối ưu hóa (Hình. 1.1). Công thức thời kỳ cho T tính bằng giây, nhưng trong thật tế chúng ta gần như luôn xử dụng mili-giây (1ms = 0,001giây).

1.1.3 Chu kỳ (Cycle):

Chu kỳ là sự hoàn thành dao động, một chuyến đi vòng, trở về trạng thái bắt đầu cân bằng. Khác biệt giữa chu kỳ và thời gian chỉ là đơn vị. Thời kỳ đo bằng thời gian (thường là ms) và chu kỳ đo bằng chuyến đi hoàn thành. Chu kỳ tại 250Hz có khoảng thời gian 4ms. Chu kỳ @ 125Hz (hay hai chu kỳ @ 250 Hz) có 8ms thời kỳ. Chúng ta thường chia nhỏ chu kỳ bằng phân số hay độ của thời kỳ, với 360° đại diện cho một chu kỳ hoàn chỉnh. Thường xử dụng thuật ngữ "chu kỳ" khi đối phó với những đáp ứng phase, thí dụ như 1ms @ 250Hz, là ¼ chu kỳ (90°).

1.1.4 Dao động (Oscillation):

Dao động là quy trình qua lại, chuyển giao năng lượng qua vật trung gian (medium). Đây có thể là cơ khí (thí dụ như sàn lắc), âm thanh (thí dụ âm thanh trong không khí) hay điện từ (thí dụ: tín hiệu âm thanh điện tử). Vấn đề dao động bị giới hạn bởi môi trường và trở về trạng thái cân bằng sau khi hoàn thành. Xảy ra chuyển giao năng lượng qua vật trung gian.

Hình 1.1: Quan hệ giữa thời gian và tần số.
​

1.1.5 Biên độ (độ lớn) -- Amplitude (magnitude):

Biên độ là thước đo định lượng của năng lượng dao động, mức độ dịch chuyển cơ khí (m, cm, v.v), thay đổi áp lực âm thanh (SPL), thay đổi điện thế điện (V), từ thông (B) và một số khác. Giá trị biên độ có thể biểu diễn tuyến tính- linearly (thí dụ volt) hay hàm mũ như một tỷ lệ (quy mô dB). Biên độ là một trong những khía cạnh âm thanh đơn giản hơn: lớn hơn là lớn hơn. Biên độ (áo pull đen) và độ lớn (áo phòng thí nghiệm) là những thuật ngữ thay thế cho nhau. Chúng ta sẽ giới thiệu biên độ âm thanh dưới nhiều hình thức khác nhau rồi bao gồm chi tiết tỉ lệ-scaling (như quy mô-scale dB) ở mục 1.2. Có lẽ cần trả lại giữa những phần đó nếu bạn hoàn toàn xa lạ với scale.

1.1.5.1 Phân cực DC (phân cực tuyệt đối) -- DC Polarity (Absolute Polarity):

Phân cực DC (dòng điện một chiều- direct current) là phần định hướng của tín hiệu (dương hay âm - positive or negative) liên quan đến trạng thái cân bằng. Điện: điện áp +/-, áp lực âm thanh +/- (áp suất cao/loãng) v.v. Áp dụng điều này trong điều kiện nghiêm ngặt để chỉ tín hiệu DC, vì tín hiệu AC có cả hai giá trị dương lẫn âm. Cục pin 9 V minh họa phiên bản điện. Nối pin với loa minh họa cho phiên bản âm thanh, vì nó chỉ di chuyển theo một hướng.

1.1.5.2 Biên độ tuyệt đối -- Absolute Amplitude :

Biên độ tuyệt đối là mức năng lượng tương đối cân bằng (im lặng âm thanh-- audio silence). Im lặng âm thanh của điện là 0VAC, cho dù DC có mặt hay không. Chỉ AC có thể làm ra âm thanh. DC chuyển màng loa nhưng tiếc là âm thanh duy nhất nó có thể làm là cháy loa. Hệ thống âm thanh tham chiếu đến những thay đổi trên hay dưới áp suất không khí chung quanh (tương đương với không khí của DC). Giá trị biên độ tuyệt đối không thể nhỏ hơn không, vì chúng ta không thể có di chuyển nhỏ hơn so với trạng thái cân bằng. Dấu hiệu "-" trước giá trị biên độ chỉ ra phân cực âm. Trong âm thanh, giá trị biên độ tương đối phổ biến hơn so với tuyệt đối.

1.1.5.3 Tương đối tới tham chiếu cố định -- Relative to a Fixed Reference :

Mức độ âm thanh thay đổi trên cơ sở thời điểm-tới-thời điểm. Vì vậy hầu hết phép đo biên độ đều liên quan đến tài liệu tham chiếu (cố định hay di động). Thí dụ về tài liệu tham chiếu cố định bao gồm 1V (điện) hay ngưỡng của người nghe (âm thanh) (Hình. 1.2). Có thể thể hiện mức độ tham chiếu bằng nhiều đơn vị và quy mô khác nhau, miễn là chúng ta đồng ý về giá trị. Có thể thể hiện giá trị biên độ của 2volt như 1volt trên volt tham chiếu 1V (chênh lệch tuyến tính) hay gấp đôi so với mức tham chiếu (nhiều tuyến tính).

Nhiều tiêu chuẩn tham chiếu cho âm thanh, quy định bằng giá trị decibel (dB), cho thấy sự thay đổi biên độ bằng quy mô log tương đối (như thính giác của chúng ta). Một volt, 0 dBV và 2,21 dBu là cùng một lượng điện áp, thể hiện bằng đơn vị hay quy mô khác nhau. Đoạn nhạc có mức độ khác nhau theo thời gian có thể được theo dõi chống lại tham chiếu cố định, chẳng hạn, có bài nhạc nào đó đạt đến mức độ tối đa là 8 vôn (18dBV, 20.21dBu) và mức độ âm thanh của 114 dBSPL (114dB trên ngưỡng thính giác).

1.1.5.4 Tương đối đến tham chiếu biến (Chức năng chuyển giao biên độ) :

Chúng ta có thể theo dõi biên độ của tín hiệu thay đổi liên tục theo hình thức họ hàng (second cousin), nghĩa là tương đối đến tương đối (Hình 1.3). Chúng ta so sánh tín hiệu vào và ra thiết bị, chẳng hạn như âm nhạc đi qua bộ xử lý. Phép đo tương đối/tương đối (so sánh output/input 2 channel) gọi là "chức năng đo lường chuyển giao", hình thức phân tích chủ yếu xử dụng trong tối ưu hóa hệ thống. Dấu vết biên độ tần số đáp ứng trong sách này là biên độ tương đối (chức năng chuyển giao), trừ khi có quy định khác.

Chúng ta hãy quay lại thí dụ trên. Mức âm nhạc đang thay đổi, nhưng dạng sóng đầu ra và đầu vào (output & input) vẫn liên tục miễn là gain bộ xử lý vẫn ổn định. Nếu output & input ở mức phù hợp (tỉ lệ 1:1), thiết bị có chức năng chuyển giao điện thế thống nhất (0dB). Nếu điện thế luôn tăng gấp đôi, hàm truyền của nó tăng 2 × (+6dB). Chúng ta có thể mở rộng các lĩnh vực điện tử và âm thanh bằng cách so sánh output bộ xử lý với mức độ âm thanh trong phòng. Điều này cho thấy một quan hệ điện áp/SPL, chẳng hạn như 0dBV (1V) tạo ra 96dB SPL (và 6dBV (2V) tạo ra 102 dB SPL, v.v).

Vẻ đẹp của chức năng đo lường chuyển giao là khả năng mô tả thiết bị (hay nhiều thiết bị) với dữ liệu input ngẫu nhiên trên nhiều phương tiện (media), miễn là dạng sóng ở cả hai đầu có tương quan vơi nhau. Sẽ đề cập diều này rộng hơn trong Chương 12.



Hình 1.2 : Biên độ tuyệt đối so với tần số. Biên độ được tham chiếu đến 0dB SPL ở dưới cùng của thang dọc.

Hình 1.3: Chức năng chuyển biên độ so với tần số. Biên độ được tham chiếu đến gain đồng nhất ở giữa thang dọc.

1.1.5.5 Đỉnh và Đỉnh-Tới-Đỉnh -- Peak (PK) and Peak-To-Peak (PK-PK):

Đỉnh (pk) giá trị biên độ là mức độ tín hiệu cực đại, nằm trên hay dưới trạng thái cân bằng trong khi đỉnh-đỉnh (pk-pk) là khoảng giá trị giữa trên và dưới. Bất kỳ thiết bị nào trong đường truyền đều phải có khả năng theo dõi mức độ đầy đủ của biên độ pk-pk. Kết quả khi thất bại có dạng thức méo dạng họa âm, gọi là "cắt-cut" (vì đầu của đỉnh bị san phẳng). Dạng sóng thấy trên máy hiện sóng-oscilloscope hay trạm âm thanh kỹ thuật số là biểu diễn của giá trị pk-pk.

1.1.5.6 RMS (Root Mean Squared):

Giá trị RMS (root-mean-squared) là biên độ của dạng sóng "quân bình-average-ish". Việc tính toán RMS cho AC (+ và -) tương đương với DC (+ hay -). Thí dụ pin 9VDC và máy phát điện 9Vrms cho ra điện như nhau. Chúng ta xử dụng RMS thay vì quân bình đơn giản vì tín hiệu âm thanh di chuyển cả trên và dưới trạng thái cân bằng. Sóng sine (chẳng hạn dòng điện thế AC) trung bình bằng không vì nó quân bình giữa positive và negative. Đưa ngón tay bạn vào ổ cắm điện là minh họa điện giật của sự khác biệt giữa "quân bình" và RMS. Trẻ em, đừng thử nó ở nhà.

Giá trị RMS tính theo ba bước: dạng sóng vuông (s), lớn lên và "tuyệt đối", làm ra tất cả giá trị positive, (m) tìm giá trị trung bình của sóng vuông và (r) lấy căn bậc để rescale nó trở lại kích cỡ bình thường. Tên đầy đủ thích hợp của nó là "gốc của giá trị quân bình của hình vuông-the root of the mean of the square". Lưu ý, giá trị RMS lả biểu hiện toán học chặt chẽ. Chúng ta không bao giờ nghe thấy tín hiệu RMS (nó ít bị nhận ra là âm thanh hơn là file MP-3). Dạng sóng chúng ta truyền, chuyển đổi, vẽ kỹ thuật số và nghe là peak–peak.

1.1.5.7 Yếu tố đỉnh -- Crest Factor:

Yếu tố crest là tỷ số giữa biên độ thật tế bắt nguồn từ dạng sóng (peak hay crest) và mô phỏng nhiệt tải (heat-load-simulating) của giá trị RMS (Hình 1.4). Đối với tín hiệu DC (chẳng hạn như pin) sự khác biệt là gì: yếu tố crest của 1 (0dB). Tín hiệu âm thanh đơn giản, sóng sine, có yếu tố crest 1,414 (3dB). Tín hiệu phức tạp có thể có tỷ lệ peak/trung bình cao hơn (và yếu tố crest cao hơn). Tạp âm hồng-Pink noise (xem mục 1.1.8.3) là khoảng 4:1 (12 dB), trong khi đó tín hiệu thoáng qua như tiếng trống có thể từ 20-40 dB.

Hình 1.4 :Thí dụ yếu tố Crest với nhiều tín hiệu khác nhau.
​

1.1.5.8 Khoảng trống trên đầu -- (Headroom) :

Headroom là biên độ peak–peak còn lại trước khi quá tải tại thời điểm nhất định, giải hoạt động (dynamic range) dự trữ, và chế độ bảo vệ chống quá tải của chúng ta. Mỗi thiết bị điện tử hay điện đều có giới hạn biên độ của nó. Truyền tải âm thanh tuyến tính đòi hỏi toàn bộ giải tín hiệu peak–peak đi qua mà không đạt giới hạn trên của thiết bị (không bị cắt (clipping), hạn chế (limiting) hay nén (compression)). Headroom là phần còn lại giữa giới hạn của thiết bị và đỉnh dương hay âm của tín hiệu. Điều này trước đây bị khó hiểu một phần, vì kim đồng hồ đo giá trị peak–peak tạm thời xuống quá chậm. Điều này khiến kỹ sư phải quan tâm (chính đáng) về tiềm năng bị clipping, ngay cả khi đồng hồ cho thấy vẫn còn dynamic range. Oscilloscope thấy rõ headroom/clipping vì nó sẽ hiển thị dạng sóng peak–peak. Headroom digital là những bit cao còn lại khi dựng hình dạng sóng pk-pk.

1.1.6 Phase :

Phase là đồng hồ hình tỏa, biểu thị sự tiến triển của phase qua một chu kỳ. Một chu kỳ hoàn tất là 360°, nửa chu kỳ là 180° v.v. Tính toán giá trị phase bằng cách tham chiếu đến một tần số cụ thể. Giá trị phase không có giới hạn, nghĩa là chúng ta có thể đi xa hơn 360°. Vị trí phasor tỏa là 0°, 360° và 720° đều tương đương nhưng phase trễ thì không phải, cho thấy mọi thứ đã giảm một và hai chu kỳ sau tương ứng. Hai xe đua bố trí hình tròn tỏa phù hợp sẽ đến đích cùng nhau, nhưng có sự khác biệt hàng triệu đô la giữa 0° và 360°. Điều này làm ra sự khác biệt tương tự cho hệ thống âm thanh, chúng ta sẽ thấy thôi.

1.1.6.1 Phase tuyệt đối -- Absolute Phase :

Phase tuyệt đối là giá trị tại một thời điểm nhất định, liên quan đến việc tham chiếu thời gian cố định, thường là đồng hồ nội bộ của máy phân tích. Yes, bạn đã đọc dúng điều đó. phase tuyệt đối là tương đối với phase tham chiếu, chẳng hạn như sự khởi đầu của thời gian đo, mà trở thành 0ms thời gian và phase tham chiếu 0°. Chúng ta không cần thấy những con số phase tuyệt đối, cho dù máy phân tích của chúng ta tính toán ra nó. Nó giống như đồng hồ đeo tay với chỉ có kim giây, sẽ không giúp chúng ta có được hợp đồng biểu diễn đúng thời hạn. Máy phân tích của chúng ta cho thấy phase tương đối (so sánh giữa hai channel của tính toán phase tuyệt đối nội). Lưu ý, thường áp dụng sai thuật ngữ "phase tuyệt đối" để chỉ khái niệm về phân cực tuyệt đối (phần 1.1.7.1).

1.1.6.2 Tương đối (Chức năng chuyển phase) -- Relative (Phase Transfer Function)

Như đã nêu ở trên, phase tương đối là sự khác biệt giữa hai giá trị phase tuyệt đối (Hình. 1.5). Phase tương đối (bằng độ) là phiên bản đáp ứng phase duy nhất, có trong sách này, vì vậy chúng ta có thể rút ngắn cụm từ phase tương đối cho đơn giản là "phase". Nhiều giá trị phase trên tần số ghép nhau tạo ra độ dốc phase, có thể dịch là trễ phase (phần 1.1.6.6). Phase là chức năng xuyên tâm mà có thể đặt đầu của chúng ta quay mòng mòng khi nói đến cách đọc biểu đồ 2-D. Đáp ứng thường chứa "bao quanh- wraparound", đó là cách chúng ta biểu thị đáp ứng phase vượt quá giới hạn thang dọc 360° (xem phần 1.3.4).

Hình 1.5 Chức năng chuyển phase so với tần số. Phase được tham chiếu đến thời gian đồng nhất (0°) ở giữa thang dọc.​

------ Còn tiếp ------​

 

------ Nối tiếp chương ------

​

1.1.6.3 Lệch (Dịch) phase -- Phase Shift :

"Shift" trong câu hỏi ở đây là thay đổi phase theo tần số (Hình 1.6). Điều này có thể ổn định và liên tục (như gây ra dịch phase bằng bộ lọc-filter) hay không ổn định và biến số (như là gió). Quan tâm thiết thực của chúng ta là tần số trễ phụ thuộc (thí dụ tần số thay đổi khác nhau bởi số lượng khác nhau). Hệ thống có sự lệch phase này có đáp ứng thoáng qua về thời gian kéo dài (thường gọi là "thời gian nhòe- time smearing"). Thí dụ phiên dịch: Sự lên xuống khi va chạm vào trống sẽ làm thành vòng tròn và mở rộng ra, vì những phần thoáng qua nằm sau những phần khác. Quan tâm thứ hai liên quan đến lệch phase là khả năng tương thích với những thiết bị khác, chia sẻ tín hiệu chung và tổng hợp lại với nhau (đưa vào không khí hay bên trong thiết bị của chúng ta). Thí dụ, kết hợp hai model loa khác nhau, chưa từng có đặc tính lệch phase. Khi gom với nhau chúng ta có độ lệch phase giữa những dịch phase này, mà chúng ta gọi là bù phase (chủ đề tiếp theo).

1.1.6.4 Bù phase -- Phase offset :

Bù phase là thuật ngữ được ưa thích khi có chênh lệch phase giữa hai hệ thống đo (Hình 1.7) và hội phụ nữ (sorority?) về âm thanh nổi tiếng (Δ-Phi). Độ bù phase đã biết (bằng độ trong một khoảng tần số) có thể đổi thành bù thời gian- time offset (hay ngược lại). Đưa bù phase vào xử dụng thật tế khi tổng hợp nguồn tương quan. Với phase và mức độ bù đã biết, chúng ta có thể dự đoán chính xác đáp ứng tổng hợp ở tần số nhất định. Bù phase đòi hỏi đặc điểm kỹ thuật của tần số và do đó được ưa thích cho sự khác biệt thời gian tần số phụ thuộc, chẳng hạn như điểm crossover giữa loa (driver) HF và LF.

Hình 1.6 : Thí dụ về lệch phase, cộng thêm bởi filter Linkwitz-Riley 24dB/octave @ 90Hz. Filter chỉ ảnh hưởng đến đáp ứng biên độ dưới 100Hz nhưng phase này lệch trên giải rộng hơn nhiều.
​

Hình 1.7: Thí dụ bù phase cho thấy hai model loa khác nhau. Giải LF phù hợp nhưng phải bù giải HF bằng 180°.​

Ở đây chúng ta không xử dụng thuật ngữ "bù phase" và "lệch pha" thay thế cho nhau. Phân biệt như sau: Chỉ xảy ra lệch phase bên trong một thiết bị hay hệ thống duy nhất. Bù phase bù đắp là ở giữa những thiết bị hay hệ thống. Filter tạo ra lệch phase. Di chuyển hai loa ra xa tạo ra bù phase.

1.1.6.5: Bù thời gian -- Time Offset.

Bù thời gian (ms) là số đo tần số độc lập cho những đường truyền (Hình 1.8). Độ trễ trong đường dẫn tín hiệu hay thời điểm đến khác nhau giữa loa chính và delay là những thí dụ thật tế của bù thời gian.

Bù thời gian là thuật ngữ ưa thích của chúng ta để mô tả thời gian tần số độc lập khác nhau. Mô tả bù thời gian cho tần số phụ thuộc tốt hơn bằng cách làm trễ phase (bên dưới). Có thể phiên dịch thời gian bù (bằng ms) sang bù phase (bằng độ cho tần số nhất định), và ngược lại. Thời gian bù cố định ở tất cả tần số tạo ra lượng của bù phase ngày càng tăng như tần số tăng.

Chúng ta rất quan tâm đến độ lệch thời gian trong đường dẫn tín hiệu, đặc biệt là ở những đường dẫn điện tử analog và kỹ thuật số, ngay cả lượng nhỏ là rất dễ nghe. Chiến lược quản lý thời gian bù giữa nhiều loa đóng vai trò lớn trong việc tối ưu hóa hệ thống.

​

Hình 1.8 : Thí dụ thời gian bù cho thấy 1.0 ms giữa hai loa phù hợp cách khác. Bù phase là 90° @ 250Hz, 360° @ 1kHz và 1440° @ 4kHz.​

Hình 1.9:VD về tần số phụ thuộc bị trễ phase. Giải LF có một phase xuống dốc,chỉ thị trễ phase đằng sau khu vực HF.​

1.1.6.6 Trễ phase -- Phase Delay:

Trễ phase, phiên bản thời gian dịch của lệch phase, là thước đo dùng để mô tả hệ thống có độ trễ tần số phụ thuộc (Hình 1.9). Tính toán trễ phase bằng cách tìm độ lệch phase trên một giải tần số (phase dốc (slope)). Phải biết giá trị phase ở hai tần số để thực hiện phép tính. Trễ phase dễ trao đổi với "trễ nhóm- group delay", là khác biệt không quan trọng cho quyết định tối ưu.

Bất kỳ thiết bị hạn chế băng tần của tần số nào cũng sẽ phô bày một số trễ phase, nghĩa là có vài tần số sẽ truyền đi trễ hơn những tần số khác. Điều này bao gồm tất cả loại loa, bất kể thương hiệu. Trừ khi thực hiện biện pháp đặc biệt, loa thật tế biểu lộ tăng trễ phase trong giải LF. Nhiều model có độ trễ pha khác nhau đáng kể. Điều này có thể gây ra vấn đề tương thích khi kết hợp, vì chỉ một giá trị thời gian duy nhất không thể đồng bộ hóa hai loa trên toàn bộ âm phổ. thường xử dụng trễ phase để mô tả và khắc phục hiệu số bù phase giữa nhiều loa trong tối ưu hóa.

1.1.7 Phân cực -- Polarity:

Phân cực là thuật ngữ nhị phân, đại diện cho biên độ giữa cực dương (positive) và cực âm (negative) của dạng sóng. Hệ thống có phân cực "bình thường-normal" (+), đầu tiên tiến triển theo hướng positive, tiếp theo là negative và trở lại trạng thái cân bằng (trong khi hệ thống phân cực ngược làm ngược lại). Loa, nếu áp điện dương cho thấy phân cực normal sẽ đẩy màng loa về phía trước (nén khí) và khi phân cực âm thì đẩy về phía sau (giãn khí).

Phân cực có cái nôi lịch sử trong âm thanh chuyên nghiệp. Quan tâm hàng đầu, sáng lập công ty JBL James B. Lansing, vào năm 1946 đã chọn đảo cực loa của ông để tương thích với chủ cũ của mình, Altec Lansing. Cuộc chiến về phân cực kéo dài hơn bốn mươi năm. Chúng ta đều bị mất. Tiêu chuẩn về jack nối tín hiệu của chúng ta cũng thiếu tiêu chuẩn phân cực (jack XLR, pin 3 là nóng-hot ở Mỹ và pin 2 là nóng cho châu Âu và Nhật). Chúng tôi có thật sự bước vào thời đại âm thanh kỹ thuật số chưa, trước khi thành lập tiêu chuẩn analog, pin 2 là hot trên toàn thế giới.

Thuật ngữ phân cực thường nhầm lẫn thay thế cho "phase" vì khi đảo cực chỉ tạo ra một trường hợp duy nhất là phase shift, nơi tất cả tần số đều dịch đi 180°. Tuy nhiên, phân cực không có bù thời bù hay trễ phase và tần số độc lập. Dịch phase (mô tả ở trên) là tần số phụ thuộc và sinh ra bởi tín hiệu bị trễ.

Thật thú vị khi lưu ý, chúng ta có nhiều thuật ngữ về phân cực hơn tùy chọn: +/-, bình thường hay đảo ngược, không nghịch đảo hay nghịch đảo, đúng hay sai.

1.1.7.1 Phân cực tuyệt đối -- Absolute Polarity:

Ở đây, "Tuyệt đối" đề cập đến định hướng phân cực của hệ thống với nguồn nguyên bản, thường được audiophile (dân mê âm thanh) gọi là "phase tuyệt đối". Phải xác nhận giá trị phân cực dương tuyệt đối, nếu dạng sóng vào cuối chuỗi phù hợp với phân cực với nguyên bản. Hãy xử dụng thí dụ để đi theo phân cực tuyệt đối từ đầu đến cuối. Trống kick di chuyển về phía trước (+). Sóng áp lực positive di chuyển màng micro vào trong (+). Console và bộ xử lý tín hiệu duy trì phân cực normal cho input của amplifier (+). Output của amplifier khiển điện thế dương trên cực nóng-hot (+) và màng loa chuyển về phía trước tạo ra sóng áp lực dương (+). Thành công! Nhưng đã thực hiện vài giả định lớn: Micro hoàn hảo, thiết bị điện tử và loa có đáp ứng phase phẳng. Pssst! Mấy cái này thì không.

Có độ trễ tần số phụ thuộc trong loa, đủ làm cho những bộ phận của nó khác 180° so với những loa khác. Phân cực bỗng nhiên bị mơ hồ. Highpass filter, lowpass filter, phản dội trong thùng và đặc tính phát xạ của driver LF, tất cả đều thêm độ trễ phase tần số phụ thuộc. Cái nào đúng?

Đáp ứng phase của dạng sóng vào cuối chuỗi không phù hợp với nguyên bản, có nghĩa có thể không còn gọi sự phân cực này là tuyệt đối. Tôi sẽ không cãi lộn là liệu con người có thể phát hiện ra phân cực tuyệt đối hay không. Tuy nhiên, có điều rõ ràng: Một biên độ phẳng hoàn toàn và hệ thống truyền tải phase phẳng hoàn toàn đưa chúng ta đến gần hơn việc tái tạo âm thanh của bộ trống ban đầu, có thể đến điểm mà phân cực có đủ độ tuyệt đối cho chúng ta làm vài kết luận. Tuy nhiên nó là chân lý (gospel) cho audiophile, điều này là cực kỳ quan trọng. Dưới đây là phần tốt nhất về điều đó. Audiophiles nghe băng đĩa (recording).

Recording có thể chắp nối từ hàng trăm bài nhạc thu âm tại nhiều thời điểm khác nhau, từ nhiều studio khác nhau, phát trên nhiều phương tiện (media) khác nhau, chế tác từ chỗ này đến thế giới bên kia bằng trạm âm thanh số, gửi đến phòng thí nghiệm hàng đầu trên khắp đất nước, sao chép để đúc đĩa sơn, đúc khuôn và sau đó ép nhựa vinyl, quay trên đầu phono và cuối cùng ra loa có nhiều driver ở hai bên và phía sau rồi bao vây bằng surround-oscopic tuyệt vời và tạo ra âm thanh stereo ở khắp mọi nơi.

Bạn có thể vui lòng cho tôi biết chính xác cái gì là tham chiếu tuyệt đối cho phân cực của tôi không ạ?

1.1.7.2 Phân cực tương đối -- Relative Polarity:

Phân cực tương đối là điều quan trọng: Mối quan hệ cực giữa thiết bị âm thanh (hình 1.10). Thật ra, không có tranh chấp là tổng cộng thiết bị có phân cực tương đối khác nhau gây ra triệt tiêu và nhiều kết quả bất ngờ khác. Ngăn ngừa lỗi phân cực tương đối tốt nhất bằng cách chắc chắn tất cả thiết bị đều phù hợp (và tình trạng đều bình thường).

Hình 1.10: Thí dụ về phân cực đúng và phân cực ngược trên tần số.​

1.1.7.3 Kết hợp phân cực và trễ phase -- Polarity and Phase Delay Combined :

Những hệ thống biểu hiện tần số phụ thuộc vào trễ phase (thí dụ loa và hầu hết filter) có thể tiếp tục sửa đổi đáp ứng phase của nó bằng cách thay đổi tính phân cực. Những giá trị phase dẫn trên tần số là sự kết hợp của hai bổ nghĩa này (phase trễ là tần số phụ thuộc trong khi đảo cực thay đổi tất cả tần số đi 180°). Xử dụng thật tế trong filter âm thanh trong crossover và thiết lập độ trễ, và array loa subwoofer cardioid.

1.1.8 Dạng sóng -- Waveform:

Dạng sóng là hàng hóa, truyền tải qua mạng phân phối của chúng ta: hệ thống âm thanh. Đó là hình dạng của biên độ theo thời gian, là dấu vân tay của tín hiệu âm thanh, có tất cả sự đơn giản hay phức tạp của nó. Sóng sine là dạng sóng đơn giản. "In-a-Gadda-da-Vida" có 17 phút dạng sóng phức tạp với nhiều tần số và ba hợp âm.

Dạng sóng của dòng chảy âm thanh (audio stream) là hàm liên tục, là hàng loạt thứ tự thời gian của giá trị biên độ. Dạng sóng phức tạp là kết quả của sự kết hợp sóng sine ở nhiều tần số khác nhau có chung biên độ và giá trị phase. Chúng ta có thể tính toán xây dựng dạng sóng một khi chúng ta đã biết giá trị biên độ và phase cho mỗi tần số. Ngược lại, chúng ta có thể tháo gỡ một dạng sóng đã đi vào thành phần tần số, biên độ và giá trị phase tương ứng của nó.

Chúng ta đều quen thuộc với từ "tổng hợp- synthesizer", là thiết bị âm nhạc tạo ra dạng sóng phức tạp bằng cách kết hợp dao động và phase riêng ở mức độ tương đối, có thể lựa chọn. Chúng tôi đã có bộ synthesizer Moog rất sớm tại Đại học Indiana (SN 0005 #), bắt buộc phải có cable nối để kết hợp dao động và xây dựng âm thanh cùng nhau. Đây là nguyên liệu của dạng sóng tổng hợp. Ngược với nó (phục hồi tín hiệu phức tạp thành những thành phần sine của nó) là nguyên tắc của Fourier Transform, trái tim của bộ phân tích âm thanh, xử dụng cho tối ưu hóa.

1.1.8.1 Sóng sine:

Một dạng sóng sine, dạng sóng đơn giản, mô tả như là một tần số duy nhất với biên độ và giá trị phase. Sóng sin "tinh khiết- pure " là cấu trúc lý thuyết không có phân lượng tần số nào khác hơn là dạng cơ bản.

Sóng sine tạo ra có vài phân lượng họa âm (harmonic) ngoài ý muốn (họa âm là bội số tuyến tính của tần số cơ bản), nhưng có thể thực hiện đủ tinh khiết đủ dùng làm tín hiệu kiểm tra để phát hiện méo họa âm trong thiết bị của chúng ta.

Sóng sine là khối xây dựng cơ bản của tín hiệu âm thanh phức tạp, kết hợp của sóng sine với nhiều tần số khác nhau có biên độ và giá trị phase tiêu chuẩn.

Trạng thái ổn định của sóng sine làm nó phù hợp với mức độ hiệu chuẩn trong hệ thống điện tử (tương tự hay kỹ thuật số) có đáp ứng tần số phẳng, cho phép một tần số duy nhất chứng minh cho phạm vi hoạt động dồi dào của nó. Không thể mô tả loa như là tổng thể của sóng sine đơn nhất, vì đáp ứng của nó có tần số phụ thuộc rất cao và cách giải thích có thể bị ảnh hưởng mạnh bởi sự phản dội.

------Còn tiếp------​

​

 

------ Nối tiếp chương ------

1.1.8.2 Kết hợp tần số không đối xứng -- Combining Unmatched Frequencies:

Nhiều tần số cùng tồn tại trong dạng sóng khi trộn lẫn nhiều phase với nhau (Hình 1.11). Biên độ và đặc điểm phase của từng tần số sẽ chồng lên nhau trong dạng sóng. Biên độ tăng lên trong phần của dạng sóng nào có tín hiệu và phase phù hợp trong giây lát, do đó làm tăng crest factor vượt quá 3dB của sóng sine riêng biệt.

Có thể tách từng tần số riêng bằng filter hay bằng cách tính toán (thí dụ Fourier Transform). Phase tương đối của tần số hỗn hợp ảnh hưởng đến biên độ sóng kết hợp nhưng không ảnh hưởng đến tần số riêng. Nói cách khác, tần số 10kHz không thể thêm vào, hay hủy bỏ tần số 1kHz, bất kể phase tương đối ra sao. Tuy nhiên, dạng sóng kết hợp khác với phase tương đối.

Hình 1.11:Trộn dạng sóng: sự kết hợp của tín hiệu với tần số không đối xứng.
​

1.1.8.3 Tạp âm trắng và hồng -- White and Pink Noise:

Có vài dạng sóng đặc biệt luôn trở lại với chúng ta. Tạp âm trắng có thể nói là âm thanh tự nhiên nhất trên thế giới: Tất cả tần số, tất cả thời gian, với phase ngẫu nhiên và mức độ thống kê làm phẳng. Tạp âm trắng là sản phẩm của phân tử chuyển động ngẫu nhiên trong thiết bị điện tử của chúng ta, cũng gọi là tạp âm sàn (noise floor) và thảm họa âm thanh của mic radio. Năng lượng trải đều trên giải tần số tuyến tính, do đó có nửa số năng lượng mà con người có thể nghe được là dưới 10kHz và một nửa ở trên. Tạp âm trắng được coi là âm phổ, nghiêng về phía HF (và gọi là "rít-hiss" vì tai của chúng ta đáp ứng trên cơ sở log trên tần số).

Tạp âm hồng, là tín hiệu âm thanh kiểm tra âm phổ thường gặp nhất, là dao nạo tạp âm trắng, lọc âm thanh đến tai chúng ta. Tần số cao bị suy giảm ở 3dB/bát độ. “Log” này nhiễu tuyến tính và phân phối năng lượng quân bình cho bộ phận/bát độ, 1/3/bát độ (octave) v.v.

1.1.8.4 Xung lực -- Impulse:

Chúng ta chỉ gặp tạp âm ngẫu nhiên: tất cả tần số, mức độ quân bình, liên tục với phase ngẫu nhiên. Xung lực là dạng sóng đặc biệt: tất cả tần số, mức độ quân bình, một chu kỳ, đồng phase. Hãy nghĩ đến xung lực như tất cả tần số tại vạch xuất phát của đường đua. Tiếng súng lục nổ lên và mọi người chạy một vòng rồi dừng lại. Thật ra, khẩu súng khởi động là máy phát xung âm thanh, được Acousticians xử dụng để phân tích. Lắng nghe xung trong phòng bộc lộ thời điểm và vị trí của đường dẫn phản dội. Máy phát xung đó sẽ không làm bạn gặp rắc rối với an ninh sân bay vì nó chỉ là hai tay vỗ vào nhau.

1.1.8.5 Kết hợp nhiều tần số phù hợp -- Combining Matched Frequencies:

Tín hiệu có nhiều tần số phù hợp, hợp nhất để tạo ra dạng sóng mới chỉ khác nhau ở biên độ từ tín hiệu ban đầu bao gồm chính nó (Hình 1.12). Kết quả dạng sóng phụ thuộc vào đặc tính biên độ và phase tương đối của nó, có thể lớn hơn, nhỏ hơn hay bằng với những tần số đóng góp riêng. Sự kết hợp của tín hiệu tần số mức độ kết hợp quân bình nói chung sẽ tăng lên khi bù phase là <±120° và giảm đi khi ở giữa ±120° và ±180°. Trên thật tế, không thể tách tín hiệu ban đầu bằng filter hay tính toán. Kết hợp dạng sóng của hai tín hiệu có biên độ và phase phù hợp thì không thể phân biệt là từ một tín hiệu duy nhất có mức độ gấp đôi. Ngược lại, kết hợp dạng sóng của hai tín hiệu có biên độ phù hợp với bù phase 180° là không thể phân biệt với unplugged (không cắm điện?).

1.1.8.6 Kết hợp dạng sóng không tương quan -- Combining Uncorrelated Waveforms (Mixing):

Kết hợp dạng sóng không phù hợp-unmatched (không tương quan) phức tạp với nhau để tạo ra dạng sóng mới có sự liên đới ngẫu nhiên đến mỗi bộ phận ban đầu. Sự kết hợp nhiều dạng sóng phức tạp không phù hợp (nhiều tần số) phải đánh giá trên cơ sở thời điểm-tới-thời điểm. Thí dụ rõ ràng của tín hiệu không tương quan là hai bài nhạc khác nhau: tần số đang đồng phase ở một thời điểm và lệch phase ở thời điểm tiếp theo. Đây có thể là bài nhạc khác nhau, nhạc cụ khác nhau chơi cùng một bài nhạc hay thậm chí violin chơi cùng phần nhạc đó trong bản giao hưởng. Trong tất cả trường hợp, mối quan hệ giữa những tín hiệu này không ổn định và do đó không có khả năng bổ sung hay giảm đi phù hợp ở một tần số nhất định. Kết hợp nhiều dạng sóng không phù hợp là bản chất của "trộn-mix", và do đó nó tách biệt với sự kết hợp của dạng sóng phù hợp (tổng tương quan), mối quan tâm chính khi tối ưu hóa hệ thống.

Hình 1.12:Kết hợp tín hiệu với tần số phù hợp (tổng tương quan): Những ảnh hưởng của phase tương đối về đáp ứng kết hợp, hiển thị ở đây.​

1.1.8.7 Kết hợp dạng sóng tương quan (Tổng) -- Combining Correlated Waveforms (Summation):

Kết hợp dạng sóng phù hợp (tương quan) phức tạp cũng tạo ra dạng sóng mới, nhưng có mối quan hệ có trật tự và dự đoán được đến phần gốc nguyên bản. Tín hiệu phase phù hợp tạo ra dạng sóng phù hợp có hình dạng tương tự đến từng cá thể, nhưng với biên độ cao hơn. Nếu có bù thời gian giữa những tín hiệu, dạng sóng mới sẽ biến đổi một cách ổn định và dự đoán được, xen kẽ việc bổ sung và giảm đáp ứng biên độ trên tần số (còn gọi là "comb filtering").

Thí dụ là bản sao của dòng nhạc cùng kết hợp trong bộ xử lý tín hiệu. Với không bù thời gian, sự kết hợp sẽ có thêm toàn giải (full-range). Sẽ tạo ra Comb filtering (hiệu ứng lọc lược) bởi việc bù thời gian giữa những tín hiệu. Sự tương tác của loa mang cùng một tín hiệu trong một phòng là phức tạp hơn vì đánh giá sự tương tác phải trên cơ sở từng tần số và từng vị trí một (chuyên sâu hơn trong chương 4).

1.1.8.8 Dạng tương tự -- Analog Form:

Dao động là hàm liên tục. Chúng ta không thể đi từ điểm A đến điểm B mà không đi qua tất cả điểm ở giữa. Đó là bản chất của âm thanh analog: chuyển động của âm thoa, lò xo, kim hát đĩa, loa hình nón và nhiều hơn thế nữa. Một bài nhạc, trong dạng analog, là hàng loạt chuyển động trong dạng sóng theo thời gian, luôn luôn đi theo cách này hay cách khác (+/-, trong/ngoài, v.v). Nếu dừng di chuyển, thì bài nhạc cũng vậy. Nếu chúng ta có thể theo dõi chuyển động liên tục này trên thiết bị và chuyển nó đến thiết bị âm thanh, chúng ta sẽ nhận ra đó là cùng một bài nhạc, ngay cả khi một phiên bản đến bằng từ thông (băng cassette) và một đến từ chuyển động cơ học của cây kim trong rãnh đĩa. Âm thanh analog sẽ giống như bài tập vẽ liên tục, một bản chép không bao giờ nhấc bút chì khỏi giấy.

Di chuyển dạng sóng giữa phương tiện điện, từ trường và âm thanh giống như vẽ lại phác thảo bút chì bằng phương tiện khác như sơn, đá hay bất cứ cái gì. Chú ý, thuật ngữ "mediums-phương tiện-môi trường" có nhiều ý nghĩa như nhau trong cả hai lĩnh vực.

1.1.8.9 Dạng kỹ thuật số -- Digital Form:

Âm thanh kỹ thuật số là hàm không liên tục. Chúng ta chỉ có thể nhận được từ điểm 0 đến điểm 1 mà không đánh giá bất kỳ điểm nào ở giữa. Lắng nghe 0 và số 1 có vẻ khá nhàm chán, ngay cả đối với những người có điểm ưu việt. Dạng sóng số là bản sao của dạng sóng tương tự, nhưng hoạt động khác với quy trình dẫn truyền giữa những phương tiện tương tự thảo luận ở trên. Analog-to-digital lát mỏng tín hiệu liên tục thành từng mẩu nhỏ (ba-da-boom), mỗi trong số đó đại diện cho những giá trị biên độ nhất thời phù hợp nhất. Tính trung thực của việc biểu hiện kỹ thuật số phụ thuộc vào cách chúng ta cắt nhuyễn cả biên độ lẫn phase (thời gian) ra sao. Xác định độ phân giải biên độ bằng số bit (24-bit là tiêu chuẩn hiện hành), và độ phân giải thời gian (còn gọi là tỷ lệ mẫu- sample rate) thường là 48kHz (khoảng 0,02ms).

Cứ như chúng ta đang có bức vẽ bút chì vẽ ban đầu của chúng ta. Nếu bạn nhìn đủ gần bức vẽ, bạn có thể thấy không có đường liền nét, chỉ có rất nhiều chấm nhỏ mà thôi. Đó là bản chất của kỹ thuật số. Audio pixel (điểm âm thanh). Vẻ đẹp của nó là, một khi chúng ta có những bản sao kỹ thuật số, chúng ta có thể gửi nó trên toàn thế giới mà không cần thay đổi nó, miễn là chúng ta phải rất cẩn thận. Đây không phải là giả thuyết có thật về tín hiệu analog, vì tất cả phương tiện âm thanh đều có vài dạng suy thoái (biến dạng, biến đổi tần số đáp ứng, dịch phase, v.v). Ghi nhớ, chúng ta không bao giờ có thể nghe thấy âm thanh kỹ thuật số. Chúng ta chỉ nhận được niềm vui sau khi chuyển đổi dạng sóng trở lại tương tự, vì vào cuối ngày, chúng ta phải xử dụng phương tiện không khí tương tự để đến được đôi tai analog của chúng ta. Lần chuyển đổi này đòi hỏi người ghi chép lấy bút chì ra một lần nữa và vẽ một đường ngang, nối liên tục giữa tất cả dấu chấm trong bức ảnh kỹ thuật số của chúng ta thành những nét vẽ ban đầu.

1.1.9 Phương tiện, môi trường -- Medium:

Dạng sóng âm thanh analog truyền qua môi trường. Trong sách này, những phân tử không khí sẽ là phương tiện âm thanh; điện tích điện tử và từ thông phục vụ như là phương tiện điện từ. Mỗi phương tiện đều có tính chất độc đáo như tốc độ truyền tải, đặc điểm lan truyền, tỷ lệ tổn thất, đáp ứng tần số, phạm vi hoạt động (dynamic range) và còn nhiều nữa. Âm thanh kỹ thuật số (giữa chuyển đổi analog) truyền trên một phương tiện (không xuyên qua nó).

1.1.9.1 Tốc độ lan truyền -- Propagation Speed:

Lan truyền qua môi trường là phản ứng dây chuyền. Mỗi chuyển giao năng lượng mất thời gian (độ trễ cộng dồn) do đó, chúng ta đi qua nhiều môi trường phải mất rất nhiều. Tốc độ truyền dẫn không đổi theo tần số nhưng biến theo phương tiện. Lan truyền điện từ là quá nhanh, chúng ta có thể coi nó là tức thời. Tốc độ truyền âm thanh có liên quan đến mật độ phân tử của môi trường (mật độ cao mang lại tốc độ cao hơn). Âm thanh truyền qua một thanh kim loại (rất dày) nhanh hơn nước (mật độ trung bình), nhanh hơn không khí (mật độ thấp). Tuy nhiên, âm thanh truyền cùng một tốc độ, đối với thanh kim loại nặng và show ngoài trời (ba-da-boom).

1.1.9.2 Bước sóng (λ) -- Wavelength:

Tần số âm thanh có kích thước vật lý khi nó tồn tại trong môi trường truyền dẫn. Bước sóng (λ) là truyền tải tốc độ/tần số, hay truyền tải tốc độ × thời gian (T). Bước sóng tỉ lệ nghịch với tần số (nhỏ hơn khi tần số tăng).

Bước sóng âm thanh trong không khí có kích thước từ lớn nhất là tàu vận chuyển container so với chiều rộng ngón tay của đứa trẻ, khoảng 1000:1. Tại sao chúng ta nên quan tâm về bước sóng? Rốt cuộc, không có bộ phân tích âm thanh nào cho ra cái này, và không có nút bấm nào trên console của chúng ta có thể điều chỉnh nó. Trong thật tế, chúng ta có thể sung sướng vì không biết gì về bước sóng, miễn là chúng ta chỉ xử dụng một loa duy nhất trong một môi trường phản dội tự do.

Bước sóng là tham số quyết định trong tổng âm thanh của loa arrayvà phòng. Một khi có thể hình dung ra bước sóng, chúng ta có thể di chuyển loa và biết sẽ xảy ra cái gì.

Hình 1.13:Thuộc tính cơ bản của phương tiện truyền dẫn âm thanh.
​

1.1.9.3 Dẫn truyền, chuyển đổi và độ nhạy – Transmission, transducer and sensitivity:

Dẫn truyền là quy trình chuyển đổi dạng sóng giữa phương tiện (Hình 1.13). Transducer là chuyển đổi phương tiện. Thí dụ bao gồm âm thanh đến điện từ-electromagnetic (micro), và ngược lại (loa). Giá trị biên độ và bước sóng trong phương tiện (thí dụ áp lực cho âm thanh) được thu nhỏ và chuyển đổi thành phương tiện khác (thí dụ điện thế cho điện từ). Chìa khóa xác định cho dẫn truyền gọi là "độ nhạy", cái này vốn đã mang đơn vị từ cả hai phía của chuyển đổi. Độ nhạy của micro nối điện thế output đến áp lực input (SPL), với đơn vị chuẩn bị mv/pascal. Độ nhạy của loa liên quan đến áp lực âm thanh output vào input để khiển công suất. Dạng thức tiêu chuẩn là dBSPL @ 1mét với input 1-watt.
​

------ Còn tiếp ------​

​

(Trên đây chỉ là phần nhỏ, 1/6, của chương 1. )​

​