Giáo trình âm thanh - Chương III - Bản chất của thính giác (The Nature of Hearing)

Discussion in 'Thư viện VNAV' started by Tech-Info, 4/5/17.

  1. Tech-Info

    Tech-Info Support

    Joined:
    27/3/17
    Messages:
    220
    Likes Received:
    395
    Location:
    VNAV
    Biên tập: Lê Tuyên Phúc
    http://www.giaotrinh.soundlightingvn.com/
    CHƯƠNG III
    Bản chất của thính giác (The Nature of Hearing)

    Một câu hỏi cổ điển, "Nếu một cây ngã đổ trong rừng và không ai có mặt để nghe được, sẽ có một âm thanh nào không?" thường dùng để minh họa cho ý nghĩa kép của câu hỏi này, có thể được trả lời đúng với một trong hai "âm thanh": “có” hay “không”. Câu trả lời là “có”, nếu âm thanh được coi là việc tạo ra mặt vật lý của sóng áp lực không khí, đất chung quanh v.v. Nếu âm thanh được coi là cảm giác tạo ra trong tiến trình nghe, câu trả lời là dĩ nhiên là “không”.

    Trong chương 2, chúng ta tập trung chủ yếu vào tính chất vật lý của âm thanh. Chương này thảo luận về âm thanh chủ yếu là từ quan điểm về tiến trình nghe của con người.

    Tai (The Ear)


    Chức năng của tai đôi khi giống như một microphone, vì cả hai, tai và micro đều chuyển đổi các sóng âm thanh thành tín hiệu điện. Nếu điều này là đúng, tai là một microphone tuyệt vời nhất. Nó có tác dụng như một bộ phân tích tần số, phá bỏ các dạng sóng phức tạp tạo ra bởi các thành phần sóng sine, và gửi các xung điện này đến não những gì tiêu biểu cho các tần số của các âm thanh mà nó nhận được. Nó cũng có khả năng nghe ở mức độ lớn hơn nghìn tỷ lần những âm thanh nhỏ nhẹ nhất. Nó có giải năng động (dynamic range) lớn hơn hàng ngàn lần so với những hệ thống âm thanh chuyên nghiệp tốt nhất hiện nay. Tuy nhiên, tai cũng có đặc thù và giới hạn riêng của nó, và nếu ta hiểu biết của chúng tường tận, có thể có nhiều hướng giải quyết những khó khăn thường gặp trong việc thiết kế và xử dụng hệ thống âm thanh.

    Trước tiên, mô tả ngắn gọn về cách hoạt động của tai (xem hình 3.1): Âm thanh vào tai ngoài, đều phải đi qua các ống tai, làm rung động màng nhĩ, là màng da rất mỏng bịt kín ở cuối ống. Màng nhĩ được gắn vào, bởi một đòn bẩy là ba xương rất tinh vi, chuyển các rung động sang lỗ mở khác nhỏ hơn nhiều (các cửa sổ hình bầu dục - oval window), dẫn vào tai trong. Chúng ta đã nghe tất cả điều này trước đây rồi. Nhưng những gì xảy ra ngoài cửa sổ bầu dục chắc chắn làm cho tai trong là một trong những tuyệt tác kỳ lạ của thiên nhiên.

    Figure 3-1.jpg
    Hình 3.1 : Thành phần cơ bản của tai. (Hình thật sự, không có tỉ lệ, ốc tai sẽ có thể vừa trên đầu móng tay)
    Tai trong được bọc trong một vỏ xương rất nhỏ (ốc tai) cuộn lại thành hình gần giống như con ốc sên. Bên trong vỏ, ngâm trong dịch lỏng, có nhiều tế bào nhỏ bé như tóc nằm trên một màng (màng nền – basilar membrane) chạy dọc theo đường xoắn ốc vào bên trong của vỏ. Tóc giống như các tế bào, có nhiệm vụ chuyển đổi những rung động sinh ra trong dịch lỏng thành các xung điện.

    Mỗi thành phần sóng sine (tần số) của một âm thanh gây ra sự đáp ứng tối đa tại một vị trí đặc biệt dọc theo chiều dài của màng nền, nó sẽ gây ra xung lực để gửi đến bộ não từ vị trí đặc biệt này. Bằng cách này, bộ não sẽ nhận được một loạt xung riêng biệt tiêu biểu của các tần số liên quan đến các âm thanh chúng ta đã nghe, sắp xếp, phân loại từ các dạng sóng phức tạp nhận được ở tai ngoài. Trong thực tế, nếu được đào tạo đầy đủ, một số người có tai nghe sắc sảo, nhậy bén có thể nhận ra cao độ chính xác các bội âm khác nhau của một nốt nhạc được chơi trên nhạc cụ. (Hầu hết chúng ta đều đơn giản, chỉ tích hợp nó vào những gì chúng ta gọi là chất lượng âm sắc (tonal quality) ).

    Tần số thấp nhất của phổ âm thanh (phổ âm) tạo ra sự đáp ứng tối đa ở một đầu của màng nền, trong khi tần số cao nhất lại tạo ra đáp ứng tối đa ở đầu kia. Cách thức mà các màng tế bào đáp ứng với các tần số giữa hai cực giải thích lý do tại sao chúng ta nghe thấy tần số trong âm nhạc, hay nhận thức được tỉ lệ tương xứng giữa nó với nhau.

    Lưu ý một điều thú vị về hoạt động của tai. Hình 3.2 cho thấy một đồ thị mô tả về màng nền của tai vẽ trải ra theo chiều dài thật sự của nó. Dọc theo chiều dài của ốc tai, như trên đồ thị, mỗi lần tăng gấp đôi tần số (tăng 1 bát độ-octave) cũng là bao gồm một khoảng cách theo thang chia độ (scale), bất kể trị số của nó. Điều này được gọi là một mối quan hệ logarithmic, theo đó tỉ lệ bất kỳ cũng có thể được biểu diễn trên tỷ lệ tuyến tính đặc biệt để xử lý dễ dàng hơn. (Nói cách khác, tai là chất được hình thành để làm việc theo logarithmically). Mối quan hệ logarithmic rất có ích không những chỉ trong các phép đo so sánh về tần số, mà còn trong các phép đo so sánh về cường độ.
    Figure 3-2.jpg
    Hình 3.2 :Tai có thể nhận được dạng sóng khi vẽ đồ thị bằng máy hiện sóng (oscilloscope) ,nhưng nó sẽ gửi đếncác xung não từng tiêu biểu của các tần số liên quan trong dạng sóng.

    Decibel:

    Hai khía cạnh rất đáng chú ý trong việc nhận thức về cường độ âm thanh và làm cho nó thích hợp để xử dụng đơn vị đo lường đặc biệt được gọi là decibel.

    Thứ nhất, phạm vi 10,000,000,000,000 trên một (to-one) của năng lượng âm thanh mà tai có thể nghe thấy sẽ rất khó nghĩ khi làm việc với các trị số quá đơn giản. Thứ hai và quan trọng hơn, thính giác nhận thấy cường độ khác nhau một cách chính xác hơn, giống như chia độ logarit hơn chỉ là một sự tuyến tính.

    Hãy tưởng tượng một hệ thống âm thanh cho ra một âm sắc (tone) có cường độ ổn định với một người nghe nằm gần đó. Nói rằng: output của amplifier đo được 1 watt. Nếu mức độ đo được của âm sắc đó được tăng gấp đôi tới 2 watt, người nghe sẽ không cảm nhận được âm thanh sẽ lớn lên hai lần. Thực ra, sự khác biệt này chỉ hơi lớn hơn sự khác biệt để nhận thức ở mức tối thiểu (ở các cấp độ âm thanh vừa phải) của một người nghe trình độ trung bình, và hầu như không được để ý tới.

    Hãy tưởng tượng cùng hệ thống đó một lần nữa, tăng tone đó ở output của amplifier để đo được 5 watt. Một tone giống y vậy ở amplifier phát ra 6 watt (cũng tăng 1 watt, như trong thí dụ trước) nói chung sự khác biệt đáng để ý sẽ ít hơn rất nhiều. Các mức độ gia tăng cường độ được đánh giá là tương tự như thí dụ đầu tiên, những tone 5 watt sẽ cần phải nhân gần gấp đôi, lên khoảng 10 watt. Điều này giải thích nếu tăng gấp đôi cường độ âm, như trong thí dụ đầu tiên, sự phân biệt tối thiểu của hầu hết người nghe chỉ có hơi bằng hay hơn một chút.

    Giống như bát độ (octave) của âm nhạc đã giới thiệu từ nhiều thập niên trước đây, decibel là một số lượng tương đối, mặc dù nó được dựa trên tỉ lệ giữa cường độ âm thanh hơn là tần số. Decibel bình thường được xử dụng khi đề cập đến tín hiệu âm thanh tại mỗi điểm trong đường đi của mình thông qua các lĩnh vực điện tử là tốt nhất, vì chúng tiêu biểu cho sức mạnh của tín hiệu mà cuối cùng được tái tạo và đưa vào lĩnh vực thính giác. Thực hành để xử dụng các phép đo decibel sẽ được giới thiệu trong chương 4. Cần lưu ý rằng, khi tăng mỗi 3dB, ở output yêu cầu tăng gấp đôi công suất ra loa. (Xem các tỉ lệ công suất trong hình 4.7).

    Cũng như các tỉ lệ giữa các tần số âm nhạc, đòi hỏi một điểm tham chiếu tiêu chuẩn (thường là nốt La (A), 44OHz), do đó, decibel cũng vậy. Điểm tham chiếu cho cường độ âm thanh đã được chấp nhận là áp suất âm thanh tối thiểu (tại 1kHz) được nghe bởi một đứa trẻ trung bình (0,0002 dynes / cm2). Đây được coi là mức áp suất âm thanh ở 0dB (0dB SPL). Cường độ âm cao nhất được đặt ở khoảng 140dB SPL, mặc dù âm thanh xảy ra mức này, là tiếng súng nổ, động cơ phản lực v.v. (Mức vượt quá xa ngưỡng đau cho tất cả mọi người, và có thể xảy ra trong một số trường hợp một loạt thiệt hại nghiêm trọng đến cơ chế nghe, ngay cả với khi chỉ tiếp xúc tương đối ngắn.)

    Hình 3.3 cho thấy mức độ đo áp suất âm thanh tiêu biểu trong một số tình huống thường gặp.
    Figure 3-3.jpg
    Hình 3.3: Mức độ áp suất âm thanh tiêu biểu.
    Đáp ứng tần số của tai người:

    Một thống kê thường thấy (và thường là khá cường điệu) cho các thiết bị âm thanh là: "Phẳng (flat), từ 20Hz đến 20kHz" Ngay cả loại bỏ sự cường điệu sang một bên, nó cũng vẫn rất thuận tiện để so sánh giữa các phép đo điện tử và những gì một người nghe có tai nhạy cảm với tất cả các tần số, là giống nhau qua toàn bộ âm phổ này. Tuy nhiên, trường hợp này không như vậy.

    Khả năng thính giác tốt hơn trong khoảng giữa hơi cao, và ít nhạy cảm đối với cả hai cực của âm phổ. Tính đến sự khác biệt riêng, độ nghe nhạy cảm nhất bình quân trong khoảng 2.5kHz đến 4kHz, một phần lớn vì cộng hưởng trong tai và ống tai, đã khuếch đại ảnh hưởng của giải tần số này vào màng nhĩ. (Đối với người lớn, sự nhạy cảm tối đa này có thể thấp hơn ở tần số; ở trẻ em thường cao hơn).

    Các giới hạn tần số thấp có thể thay đổi đáng kể theo từng người, và tại cực thấp nhất nó có thể phân biệt rất khó khăn, cho dù đang nghe hay nhận thấy âm thanh. Nói chung, sự nghe sắc sảo bắt đầu rơi xuống mạnh khi ở dưới 100 Hz.

    Giới hạn tần số cao cũng mỗi người mỗi khác, thông thường giảm dần theo tuổi. Trẻ em đôi khi có thể nghe thấy ở trên 20kHz, trong khi người rất già thường không thể nghe thấy ở trên 5kHz. Trong những người trẻ hơn, tiếp xúc quá nhiều và lâu dài với âm thanh lớn nhất thường giảm nhạy cảm với các tần số cao hơn, mặc dù thiệt hại cho khả năng nghe có thể xảy ra ở bất kỳ khu vực nào của phổ âm thanh, tuỳ theo tính chất của sự tiếp xúc quá mức.

    Đáp ứng tần số của tai không hề phẳng (flat), nó cũng bị thay đổi đáng kể theo cường độ của âm thanh. Hình 3.4 cho thấy các đường biểu diễn đáp tần của tai trung bình, tại một số cấp độ cường độ khác nhau (hãy nhớ rằng mỗi cá nhân có thể rất khác nhau từ chuẩn trung bình). Lưu ý rằng sự giảm, hay tụt xuống, của độ nhạy cảm bên dưới 1kHz trở nên ít triệt để hơn so với sự tăng cường độ .

    Figure 3-4.jpg

    Hình 3.4 Đáp tần của tai trung bình. Hiển thị này là đặc điểm của một người trung bìnhở mức độ âm thanh 30dB, 60dB, 90db và áp lực 120dB. Lưu ý rằng các đường cong có khuynh hướng san bằng ở cấp độ cao hơn trong tất cảnhưng phần cao nhất của âm phổ như thế nào. Thật thú vị, mặc dù ở các tần số rất cao, đáp ứng có khuynh hướng tương đối giảm ở mức độ âm thanh rất cao.

    Những đường biểu diễn đáp ứng cho sự nghe này thường bị đảo ngược để hiển thị các đáp tần của các thiết bị âm thanh là gì, được dùng với một âm lượng định sẵn, phải để cho tất cả các tần số xuất hiện đều lớn. Khi trình bày theo cách này, các đường này được gọi là đường đồ thị âm lượng quân bình. (equal loudness contour). Các đường nét này hiển thị đồ họa mà các thiết bị âm thanh với đáp tần phẳng (flat) sẽ có khuynh hướng đều thiếu cả các tần số thấp lẫn tần số rất cao, và dư quá nhiều các tần số tầm trung (mid-range). Khi mức độ (level) của hệ thống được tăng lên, tác động này dần dần trở nên ít nổi bật, và âm thanh sẽ xuất hiện phong phú hơn ở cả các tần số thấp lẫn cao hơn nó đã làm khi vặn nhỏ âm thanh lại. (Công tắc loudness trên hệ thống âm thanh hifi dân dụng là để bù đắp mức âm lượng thấp đặc trưng này bằng cách nâng các tần số thấp).

    Ở mức độ cao, lại có sự quan tâm quan trọng. Thí dụ, 110dB SPL tại 50Hz là rất lớn, nhưng 110dB SPL trong khoảng 2kHz đến 4kHz có thể vượt qua ngưỡng đau tai cho tất cả mọi người. (Xem các đường biểu diễn trong hình 3.5 cho 120dB loudness level, mà thường được coi là giới hạn của sự đau tai cho người trung bình.Tham khảo thêm thảo luận trong "Nhận thức về cường độ" (The Perception of Intensity) của chương này).

    Figure 3-5.jpg
    Hình 3.5:Đường đồ thị âm lượng quân bình. (equal loudness contour). Những đường cong cho thấy những gì thính giả nghe trung bình cảm nhận lớn như nhau ở các tần số khác nhau, khi đo mức độ áp lực thực tế của âm thanh. Âm lượng cũng có thể được gọi là phons (đơn vị âm lượng). Thí dụ: 90db LL = 90 phons. Đường biểu diễn 120dB LL thường được coi là ngưỡng đau tai cho một người trung bình, cho dù tiếp xúc nhiều lần hay lâu dài ở các cấp thấp hơn cũng vẫn có thể gây thiệt hại cho thính giác. (Thế nào là tiếp xúc nhiều và ở mức độ là bao nhiêu? điều này vẫn đang được thảo luận và tranh luận rộng rãi giữa các nhà thính học (audiologists), kỹ sư âm thanh (audio engineer) và nhà âm học (acousticians)). Những đường biểu diễn rất quan trọng. Lưu ý rằng trong khoảng 3kHz, SPL chỉ 90db là cần thiết để đạt được 100db LL, trong khi ở 50Hz, sẽ là 110dB SPL. Lưu ý thêm, giải tần có khuynh hướng đạt mức bão hòa của nó xa và nhanh hơn thông qua phần còn lại của âm phổ (thường là cộng hưởng trung bình của ống tai của người lớn trong khoảng 2.5kHz đến 3kHz).

    ------ Còn Tiếp ------
     
    hoangtrong likes this.
  2. Tech-Info

    Tech-Info Support

    Joined:
    27/3/17
    Messages:
    220
    Likes Received:
    395
    Location:
    VNAV
    ------ Tiếp ------

    Trình tự của thính giác (The Timeline of Hearing):
    Như vậy đến giờ, mọi thảo luận đã tập trung vào hầu hết những gì có thể gọi là một tầm nhìn vi mô về âm thanh và thính giác. Một chu kỳ của một sóng đơn giản hay phức tạp trong âm phổ xảy ra nhanh hơn 0,05 giây (1/20 của một giây), một khoảng thời gian quá nhỏ, trong nhiều trường hợp, đối với một người nghe để nhận thức được một âm thanh (ngoại trừ có lẽ để tự hỏi "Cái gì vậy?"). Hiểu theo phương diện nào đó, điều này là hành động ngăn chặn quan niệm về âm thanh. Chúng ta sẽ cố gắng đưa tầm nhìn vi mô này vào một viễn cảnh có phần lớn hơn.
    Đã được giải thích trước đây, chất lượng âm sắc của một âm thanh xác định bằng âm phổ của tần số nó chứa là một yếu tố quan trọng trong việc cho phép thính giác phân biệt giữa âm thanh này với âm thanh khác. Âm thanh nào về bản chất cũng không kém quan trọng, tuy nhiên lại là cách thức mà các dạng sóng thay đổi (hay không) trong suốt thời gian hoạt động của một âm thanh. Tầm quan trọng của những thay đổi như vậy trong việc ghi nhận các âm thanh được dễ dàng thể hiện qua các kinh nghiệm khó khăn của chúng ta để cố gắng nhận ra các âm thanh khác nhau, khi nghe lại băng, đĩa.

    Trước tiên, hãy xem xét các dạng sóng tương đối đơn giản liên quan tới âm nhạc. Cách rõ ràng nhất, trong đó hầu hết âm thanh âm nhạc thay đổi là do cường độ tổng thể của nó. Điều này thể hiện bằng đồ thị thích hợp nói về sự phát triển của âm thanh. Hình 3.6 cho thấy sự phát triển đặc trưng của âm thanh tạo ra bởi một số nhạc cụ.

    Figure 3-6.jpg
    Hình 3.6: Sự phát triển tổng thể tiêu biểu của một số loại âm thanh. Đây là loại đồ thị thể hiện một cách đơn giản sự năng động tổng thể của âm thanh, từ khoảng 1/20 của một giây đến có thể là vài giây. Ở đây, sóng tự nó bị bỏ qua, thay vì hình dung đơn giản là các đường gần mức tổng thể có thể đo hay nghe thấy. Ngoài sự phát triển tổng thể của loại này, âm thanh khác biến thiên theo tần số cũng như vậy (xem hình 3.7). Thông thường, một âm thanh nhạc cụ liên quan đến hàm lượng của âm thanh tần số cao hơn là mức tăng và hàm lượng ít tần số cao như giảm mức độ của nó.
    Về cơ bản, sự tiến triển có thể được chia thành ba phương diện: tấn công, duy trì và phân hóa (attack, sustain, decay). Tấn công (attack) dùng để chỉ thời gian cần cho một cường độ âm thanh đạt cao điểm ban đầu của nó. Duy trì (sustain) mô tả việc duy trì một mức độ tương đối ổn định, trong khi phân hóa (decay) mô tả cách thức mà âm thanh giảm dần cường độ. Vấn đề này thường có trong sự thay đổi các kết hợp khác nhau. Thí dụ, attack nhanh và decay ban đầu có thể được theo sau bởi một sustain và sau đó decay hơn nữa, v.v. (Trên các bảng điều khiển của nhạc cụ điện tử, đôi khi các từ ngữ sustain và decay được dùng để nói về các chức năng hơi khác với mô tả ở đây).

    Các biểu đồ phát triển âm thanh sẽ có hữu ích khi thể hiện sự năng động tổng thể của âm thanh, dù sao đó là giới hạn trong đó tất cả các tần số liên quan thường không thay đổi cường độ theo cùng một cách. Sự thay đổi này có thể được gọi là động lực nội bộ (internal dynamic) trong sự phát triển . Hình 3.7 cho thấy một đồ thị, được gọi là phân tích âm phổ (spectral analysis), một nốt nhạc chơi trên piano có cần đạp chân sustain. Phân tích âm phổ giới thiệu một số dạng thức trong loại đồ thị biểu diễn cường độ của mỗi tần số hiện diện trong một âm thanh được chỉ định bởi sự mơ hồ (darkness) của đường tiêu biểu cho nó. Các bội âm cao hơn những âm thanh của piano có thể thấy rõ để phân hóa (decay) nhanh hơn so với các bội âm cơ bản và thấp hơn. Đây là loại mô hình có sự hiện diện tương đối của các tần số cao bị làm giảm bớt so với làm giảm cường độ chung, đúng với hầu hết các nhạc cụ acoustic.


    Figure 3-7.jpg
    Hình 3.7 : Đơn giản hóa phân tích âm phổ của một nốt nhạc trên một piano hay guitar. Chú ý rằng các họa âm (harmonic) cao decay nhanh hơn họa âm thấp hơn. Sự hiện diện của những họa âm cao là một trong những dấu hiệu thính giác xử dụng như là một chỉ số của cả hai : cường độ lẫn độ gần gũi với nguồn. Đây là một trong những lý do chúng ta có thể nén (compress) một âm thanh âm nhạc để giảm các biến thể năng động (dynamic) rộng và vẫn cho phép một nhạc cụ hay voice đến âm thanh năng động, miễn là cường độ tương đối của những họa âm là còn nguyên vẹn, không bị ảnh hưởng. (Nén (compress) sẽ được giới thiệu trong chương 8). Hiểu biết về tầm quan trọng của sức mạnh tương đối của các họa âm bắt đầu gợi ý cho chúng ta rằng nâng volume của một voice haynhạc cụ không phải là cách duy nhất để tăng cường độ rõ ràng.

    Cho dù trong một số trường hợp, gần như trái ngược (opposite) có thể lại là sự thật. Hai thí dụ dễ thấy là những âm thanh ở một đàn sitar và của một cái chiêng. Trong cả hai thí dụ, cường độ tối đa của tần số cao hơn bị trì hoãn (delay) cho đến sau khi sự lựa chọn ban đầu hay hành động ấn tượng. Đó là đặc điểm để giải thích cho các tính chất lập dị của chính âm thanh. Tương tự như đánh lừa các mối quan hệ giữa sự hiện diện tần số cao và cường độ chung thường được thực hiện với nhạc cụ điện tử tổng hợp (synthesize), và là một trong những yếu tố để giải thích nó thường không tự nhiên hay là đặc trưng cho âm thanh điện tử.

    Âm thanh phát âm (vocal) thường phức tạp hơn nhiều so với âm thanh nhạc cụ, bao gồm khá nhiều khởi đầu, dừng lại và lướt các cao độ và sự cộng hưởng đi lên lẫn đi xuống, để trở thành cơ sở cho ngôn ngữ nói và cho lời nhạc của ca khúc.

    Khả năng của một hệ thống pro-sound là thu nhận âm thanh, nhân bản và phân phối cho khán giả một phổ tần số cần thiết có trong những âm thanh nó đã đảm nhận, trong nhiều trường hợp có thể là quan trọng không chỉ cho chất lượng âm (tonal), mà còn cho chất lượng năng động. Thí dụ, những âm thanh va chạm (attack) của một dùi trống chạm với mặt trống có liên quan đến một giải tần số rất khác so với những rung động của chính mặt trống. Nếu, cho một thí dụ rất cơ bản, các tần số liên quan đến những âm thanh liên hệ với hệ thống đang thiếu âm thanh output, sự gõ mạnh trong toàn bộ âm thanh của bộ trống có thể thường bị như vậy.
    Figure 3-8.jpg
    Hình 3.8: Trình tự của âm thanh (The timeline of sound)
    Sự nhận thức về cường độ (The Perception of Intensity):

    Trước tiên, và rất quan trọng, sự nhận thức về cường độ phụ thuộc vào thời gian rất nhiều (tức là, vào thời gian duy trì (sustain) của âm thanh). Đây là một đặc tính khá tốt tiêu biểu là các đồng hồ đo VU tiêu chuẩn (xem chương 4 và hình 4.9). Về cơ bản, những âm thanh nhanh (tạm thời) không được công nhận là lớn như là âm thanh duy trì (sustained sound) ở mức độ giống nhau.

    Ngoài vấn đề thời gian duy trì của âm thanh, các thông tin cơ bản về độ lớn (loudness) cho người trung bình đã có đề cập, mô tả bởi độ lớn của các đường nét bằng nhau (Hình 3.4 và 3.5). Những đường biểu diễn, tuy nhiên nó không giải thích toàn bộ câu chuyện có ý nghĩa gì. Bảng chia độ bên dưới trong hình 3.9 là một bảng chia độ tiêu chuẩn mà mức âm lượng (loundness) gần như liên quan đến sự nhận thức cường độ. Như có thể thấy, mỗi lần tăng mức độ lớn trung bình 10dB , được coi là tăng gấp đôi âm lượng (chỉ trong phòng thí nghiệm).

    Figure 3-9.jpg
    Hình 3.9: Nhận thức về Ioudness tăng cũng có thể được biểu diễn bằng đơn vị sones.Sones nói chung, không được chấp nhận là một đơn vị đo lường trong âm thanh, nhưng cũng phục vụ như một công cụ nghiên cứu cho nhà âm học (acousticians), và đượchiển thị ở đây cho mục đích minh họa. Trong thuật ngữ thô thiển, output của hệ thống phải được tăng lên mười lần (10dB) để đạt được việc tăng gấp đôi độ lớn (loudness) để người nghe loại trung bình nhận biết được. (Mức độ lớn theo sau các đường biểu diễn được thể hiện trong hình 3.5). Trong thực hiện thực tế, sự cảm nhận độ lớn (loudness) của một hệ thống âm thanh cũng rất phức tạp bởi sự che đậy - masking (thể hiện trong hình 3.10) và các yếu tố tâm lý âm học (psych-acoustic) khác. Một sự thay đổi ngưỡng tạm thời ở các cấp độ âm thanh cao cũng có thể làm thay đổi nhận thức về sự tăng loudness. Hãy xem cẩn thận những câu viết bên trên.
    Bảng chia độ trong hình 3.9 là một hướng dẫn rất hợp lý, nhưng trong đời sống thực tế, mối quan hệ này thường không hoàn toàn trực tiếp trong live pro-sound. Sự gia tăng mức độ ngã ra (output level) của một hệ thống âm thanh ở mức độ thấp là một cảm nhận khác với sự gia tăng tương đương cùng một hệ thống đạt đến cho người nghe ở mức âm thanh áp suất cao hơn. Một trong những lý do cho điều này là hệ thống phải đạt đến một mức độ nhất định đối với các âm thanh được hoàn thiện trước khi mức độ tự làm tăng tạo ra nhiều sự khác biệt , ngoài việc điều chỉnh phụ nhỏ ngày càng trở nên quan trọng. Nhưng ngay cả khi tính toán cho điều này, sự gia tăng nhanh về mức tổng thể (kết hợp âm lượng sân khấu và âm lượng hệ thống) ở mức độ vừa phải (gọi là từ 85dB LL đến 90db LL) có thể không đáng kể như một sự gia tăng tương tự ở một mức độ rất cao (từ 105dB LL đến 110dB LL), vì âm thanh mức cao đang tiến tới một giải mà hầu hết người nghe sẽ bị bão hòa.

    Điều gì sẽ xảy ra khi tăng vào tai của người nghe một mức độ cao như, thí dụ, 100dB, 110dB LL trở lên (không có gì lạ trong âm nhạc công suất lớn, nơi mà khán giả thường xuyên yêu cầu âm lượng như vậy?). Vâng, trong thời gian ngắn, tai sẽ điều chỉnh lại. Các xương ở tai giữa hơi dời chỗ đi để giúp bảo vệ các dây thần kinh khỏi bị thiệt hại, cái này gọi là sự dịch chuyển ngưỡng tạm thời (temporary threshold shift) . (Chuyển động này có thể là một phần lý do tại sao độ nhạy tần số rất cao, có khuynh hướng thoát đi nhanh hơn ở các mức độ cao như vậy). Lâu dài, mặc dù (giả sử nghe biểu diễn ngày qua ngày, đêm qua đêm, hay tại nhà cũng thường xuyên có các sự kiện như vậy) thường xuyên thay đổi ngưỡng có thể dẫn tới dễ dàng (mất thính lực). Rõ ràng, phải thường xuyên thận trọng để đối phó với các hệ thống âm lượng cao.

    Trong ngắn hạn, cho hệ thống chạy ở mức độ rất cao có thể làm khán giả nghe mệt mỏi và sẽ phản tác dụng để cho một buổi biểu diễn âm nhạc hay bài diễn văn đạt được hiệu quả. Đạt được một âm thanh mạnh, trong tình huống cường độ của sự biểu diễn cho phép, không có nghĩa rằng cho ra các âm thanh lảm điếc tai người nghe. (Đề tài này được xử lý trong chương 17). Cảm nhận cường độ cho phép của con người chỉ ở mức độ tương đối khiêm tốn. (Dĩ nhiên âm thanh này có thể rất khác nhau tùy thuộc vào đối tượng và loại âm nhạc).

    Xử dụng các đường nét có độ lớn bằng nhau là đã đi quá xa để hướng tới mục tiêu này. Cơ chế nghe của con người xử dụng một tín hiệu mạnh với cường độ đáng chỉ trích, có liên quan đến các tần số cạnh biên (edge frequency), có khuynh hướng tập trung tại khu vực 4kHz đến 8kHz. Xử dụng sáng tạo các thảo luận trong chương 17, "Các kỹ sư là nghệ sĩ" (The Engineer as Artist) là một phương pháp khác để đạt sự tăng cường độ chính xác. Xử dụng thiết bị Aphex (giới thiệu trong chương 8) là một cách khác để trộn thêm tiếng zip hay sizzle.

    Một số loại méo tiếng (distortion) cũng có thể thêm vào để tạo cường độ rõ ràng (apparent intensity). Dĩ nhiên đó là tại sao người chơi guitar điện xử dụng nó thường xuyên. Một phần, bởi vì tần số cạnh (edge) cũng tăng lên khi bị méo tiếng. Khi đó, tai không chỉ nghe những họa âm bình thường trong giải tần số cạnh, nhưng cũng còn nghe sự méo họa âm (harmonic distortion). (Điều này, tình cờ, cũng là lý do tại sao phần lớn hợp âm rất du dương thường không phải là âm thanh đúng khi chơi với sự méo tiếng mạnh (strong distortion). Các hợp âm méo tiếng tốt thường có khoảng thời gian mở lớn âm nhạc (large open musical interval) ở giữa khoảng hợp âm thứ 4 và thứ 5, trong khi những hợp âm du dương của họa âm méo tiếng cao hơn có khuynh hướng làm cho người khác nghe chói tai). Lý do có lẽ hiển nhiên khác để cảm nhận thêm cường độ do méo tiếng. là tất cả mọi người trong thế giới hiện đại đã từng nghe một hệ thống PA hay hệ thống âm thanh stereo bị méo, do đó khuynh hướng tự nhiên là thích cảm nhận được một cái gì đó như là quá tải. Không ai khuyên bạn nên làm sai lệch hệ thống PA để đạt được hiệu ứng này. (Đừng cười quá lớn, nó có thể tuyệt vời, có rất nhiều người điều khiển hệ thống âm thanh cho nhạc rock và nhạc strong dance đều không hài lòng cho đến khi hệ thống PA bị bắt làm quá sức và quá tải. Điều này là một cái bẫy chung, thường gây ra phần lớn sự thay đổi ngưỡng tạm thời ở mức cường độ cao. Tai có điều chỉnh cho một cấp độ cường độ, khuynh hướng này thường để tăng độ lợi hệ thống đạt các nấc tiếp theo, mà tai đã điều chỉnh, v.v.).

    Một yếu tố quan trọng liên quan đến việc nhận thức về cường độ cũng có rất nhiều tần số phụ thuộc, nhưng theo một cách khác. Chẳng hạn, nếu bạn tạo một âm sắc (tone) 10.000Hz cùng với một tone 500Hz ở mức thấp hơn nhiều, bạn vẫn có thể nghe rõ cả hai tone. Nhưng nếu chúng ta đồng thời tái tạo một tone 600Hz ở mức độ cao hơn nhiều so với tone 500Hz, những tone cường độ thấp hơn sẽ trở nên nghe khó khăn hơn. Điều này phần lớn là do đặc tính được gọi là tính che đậy (mặt nạ-masking). Bất cứ khi nào hai hay nhiều âm thanh được nghe cùng một lúc, đến gần tần số chúng có được với nhau, càng ít khả năng chúng ta nghe thấy một tone nào đó có cường độ thấp hơn. Đặc tính này rất quan trọng, cần ghi nhớ khi mix âm thanh lại với nhau, vì âm thanh khi nghe một mình nó thường hoàn toàn khác khi nghe nó như là một phần của sự mix. Điều này là do giải tần số nào đó được che đậy bằng các nhạc cụ khác hay tiếng nói (voice). Sự che đậy cũng tham gia trong nhiều cách khác. Một thí dụ rõ ràng, hệ thống tiếng noise trong một môi trường yên tĩnh nghe dễ dàng hơn là trong một môi trường ồn ào. Che đậy (masking) là một đặc tính khá phức tạp. Thí dụ, tần số thấp hơn sẽ có khuynh hướng che đậy tần số cao hơn, hiệu quả hơn các cách khác..

    Figure 3-10.jpg
    Hình 3.10: Các đường biểu diễn sự che đậy (masking curve) điển hình. Hiển thị ở đây là các khu vực trong đó sự che đậy xảy ra khi một tone 415Hz (tần số cơ bản của nốt La giảm (Ab) trên nốt Do (C) giữa) được tái tạo cùng với một tone thứ hai. (Với các tần số khác, những đường biểu diễn này sẽ có khuynh hướng chuyển sang trái hay phải cho phù hợp). Đặc tính này có tầm quan trọng sống còn trong âm thanh pro, và trong sự hiểu biết về việc nghe nói chung. Âm thanh nghe một mình nó hoàn toàn khác so với khi nghe nó như là một phần của một sự pha trộn âm nhạc. Đồng thời, tiếng noise hay tiếng nói nhanh khác trong môi trường có thể tác động nghiêm ngặt đến các yêu cầu phải có tiếng noise thấp cho hệ thống mặc dù nó phụ thuộc vào những gì có liên quan đến tần số của noise, và trong mức độ tương đối. Ngoài ra, bất kỳ sự méo tiếng nào đó rơi xuống dưới những đường biểu diễn này sẽ có khuynh hướng trở nên không quan trọng nữa.

    -0- Còn tiếp -0-





     
    hoangtrong likes this.
  3. Tech-Info

    Tech-Info Support

    Joined:
    27/3/17
    Messages:
    220
    Likes Received:
    395
    Location:
    VNAV
    ------ Tiếp ------

    Các nhận thức về Hướng (The Perception of Direction):

    Khả năng cảm nhận được hướng đến của âm thanh là kết quả của cả hai: mối quan hệ phase lẫn cường độ tương đối của các âm thanh nhận được ở mỗi tai. Ở tần số cao nhất, trong bóng tối tai nhận được một cường độ âm thanh thấp hơn nhiều, vì các sóng cao tần không thể uốn cong hiệu quả chung quanh đầu. Ở giải tần số giữa (mid), có một phase khác trong thời gian lúc đến tai, do sự phân chia thứ hai phải mất thêm một tích tắc để những âm thanh uốn cong chung quanh đầu đến tai hơi xa hơn. Kết hợp với một khác biệt nhỏ về cường độ giữa hai tai, cho phép chúng ta xác định vị trí gần đúng của các nguồn tần số tầm trung (mid-range). Tần số thấp (low), thì chúng ta thường chỉ có thể phân biệt một hướng tổng quát, còn khuynh hướng thì gần như không thể xác định vì có rất ít sự khác biệt trong cả hai: phase lẫn cường độ cho tiến trình nghe để chọn.Một bước sóng 20ft / 6 mét, (55Hz) là một thí dụ, nó uốn cong hoàn toàn trên đầu một cách dễ dàng và về cơ bản không có lệch phase xác đáng cho hai tai nghe chênh lệch để có thể giải mã (hầu hết ở khoảng 10°).

    Tai của người nghe trung bình điều chỉnh khá tinh vi, trước khi đến tuổi đi học, chúng ta có thể xác định hướng, ngay cả trong mặt phẳng thẳng đứng (tức là chiều cao của nguồn), nơi mà sự khác biệt của phase và cường độ giữa hai tai mỏng manh hơn. Tuy nhiên vẫn có, một khu vực nơi mà tiến trình nghe có một chút khó khăn để cảm nhận được vị trí của nguồn âm thanh theo chiều dọc (xem hình 3.11). Một sự lắng nghe âm thanh đến từ mặt phẳng trực tiếp ở phía trước, trên đầu và phía sau có khuynh hướng khó khăn hơn để xác định vị trí theo chiều dọc. Điều này được biết, nói một cách khác, mặt phẳng (plane) không phân biệt theo chiều dọc (plane of vertical indiscrimination). (Thông thường có một chuyển động rất nhẹ ở trên đầu để nhận biết hướng thẳng đứng, trong cuộc sống nếu như âm thanh ngày nào cũng gặp phải, và có sự vô thức ghi nhận vị trí rồi sau đó khóa lại nó ở đó). Đặc tính này cho phép những người thiết kế các hệ thống âm thanh công cộng, đặc biệt khi cài đặt ở vị trí chết, sẽ có một lợi thế trong nhiều trường hợp. Nó cho phép cài đặt một hay nhóm diễn giả cùng ở trên một bục giảng, bục thờ hay vị trí diễn giả, và vẫn cho phép tăng cường một phần những ảo ảnh bởi các hình ảnh trực quan và âm thanh của người nói, rằng là các âm thanh được phát ra từ vị trí khán đài, hơn là từ vị trí của chính các loa.

    Một đặc tính quan trọng liên quan đến việc nhận thức về hướng, gọi là hiệu ứng thứ bậc, đã hoạt động với một lượng thời gian trễ giữa sự xuất hiện của âm thanh từ hai nguồn riêng biệt. Đặc tính này, được giới thiệu sau trong chương này và cũng thảo luận trong chương 12, để vững chắc bước vào đề mục: các hệ thống phân phối liên quan đến nhiều vị trí loa.

    Figure 3-11.jpg
    Hình 3.11: Mặt phẳng định vị hóa nguồn âm thanh đơn giản. Chiều cao của một nguồn âm thanh ở bất cứ đâu trong một mặt phẳng thể hiện trong hình này (chia đều ra hai tai) là tương đối khó phân biệt. Khi kết hợp với hình ảnh củangười nói (giả định các loa được gắn bên trong mặt phẳng này), kết quả là các ảo giác thường cảm nhận rằng những âm thanh thực sự đến từ bản thân người nói. Cách tiếp cận nàyđã được chứng minh là rất hiệu quả trong việc lắp đặt loa cố định cho bục phát biểu.
    Nhịp và sự khác biệt âm sắc (Beats and Difference Tones):


    Hiểu biết của phần này rất quan trọng để hiểu đầy đủ phẩn "The Missing Fundamental" của chương này. Tưởng tượng đang sắp đặt thử nghiệm, trong đó hai máy phát sóng sine cho ra tone được pha trộn với nhau cho người nghe. Nếu các máy phát sóng âm được xác lập cùng một tần số và biên độ rồi pha trộn đồng phase với nhau hoàn hảo, kết quả có thể đo được hai lần biên độ của mỗi tone riêng lẻ. Khi tiến trình thính giác nén (compress) với cường độ khác nhau, biên độ bị nhân đôi này sẽ được cảm nhận (khi nghe ở mức độ vừa phải) là chỉ tăng rất nhẹ (+3 dB).

    Nếu tần số của một trong những máy phát sóng âm thay đổi rất nhẹ, sóng dần dần sẽ rơi vào trạng thái trùng và khác phase với nhau như trong hình 3.12. Điều này đưa đến sự luân phiên tăng giảm âm lượng được gọi là nhịp (beat). Các nhịp xảy ra theo chu kỳ bằng sự khác biệt về tần số giữa hai tone. Thí dụ, nếu một âm là 440Hz và âm khác là 442Hz, sóng sẽ rơi vào trạng thái trùng và khác phase với nhau hai lần mỗi giây. Thứ tự của sự khác biệt này giữa hai tần số là quá nhỏ để cho thính giác có thể tách biệt chúng, do đó, kết hợp những gì nghe được là một trong những tone của sự thay đổi cường độ. Các nhịp thường dùng để hỗ trợ cho các thiết bị điều chỉnh tone (tuning) cho nhạc cụ, lý do khi nhịp chậm lại, hai tone gần trùng tần số, nên cuối cùng dừng lại khi nó hoàn toàn đồng âm sắc (tone) với nhau.

    Trong tình huống thí nghiệm này, tần số của một tone đang dần dần di chuyển càng lúc càng xa một tần số khác, điểm là cuối cùng đạt được tại đó nó có thể, lúc đầu hơi xơ ra (fuzzily) và sau đó rõ ràng hơn, nghe như hai âm sắc khác biệt rõ. Làm thế nào tăng khoảng cách giữa các tần số để cho thính giác thấy chúng phụ thuộc vào một số đánh giá riêng, và cũng như thay đổi tùy thuộc vào những gì có liên quan đến giải tần số. Nói chung, nó có thể được giả định là khoảng trên 1 / 3 bát độ giữa 2 cực của âm phổ, một ít trong các tần số mid-range. (Sự phát hiện khoảng thời gian tối thiểu này giữa các sóng sine thuần túy (không được nhầm lẫn với các nốt nhạc chơi trên một nhạc cụ) có một số ngụ ý quan trọng trong pro-sound. Một vài trường hợp khác, nó có nghĩa là biến thể nhỏ trong đáp tần khoảng 1 / 3 bát độ với nhau, ít tác động đến sự nhận thức về chất lượng âm thanh. Ở đây chúng ta không nói về sự cộng hưởng triệt để và đỉnh quá mạnh khác của đáp ứng, mà là biến thể có lẽ khoảng 3dB cho dù có làm gì đi nữa. Chuẩn dung sai cộng hay trừ 3dB thường được đưa ra trong thông số kỹ thuật không hoàn toàn không liên quan đến điều này).

    Nếu các tone được di chuyển chưa xa nhau, một điểm khác sẽ đạt được tại một tone thứ ba có thể được nghe bởi thính giả ngoài hai tone thực sự đang được tổng hợp (synthesized). Như đã đề cập, tiến trình thính giác tương đối vô cảm đối với các phase cụ thể quan hệ với các tần số nó nghe được. Đây là lý do tại sao một dạng sóng phức tạp có thể đưa vào một số cấu hình khác nhau và vẫn còn âm thanh cơ bản miễn là các phổ tần số nó chứa vẫn như nhau. Tiến trình thính giác là, cho dù, khá nhạy cảm với các mối quan hệ giữa sự thay đổi phase.

    Khi hai tone được nghe là đủ xa nhau, nhịp xảy ra nhanh đủ cho tiến trình thính giác cảm nhận những thay đổi phase của sóng sin như là một tone riêng biệt (với cường độ thấp hơn đáng kể so với hai tone thực tế). Điều này được gọi là một âm sắc khác biệt (difference tone). Thông thường các tone cần phải được phân cách ít nhất là 40Hz đến 50Hz để nghe rõ được sự khác biệt giữa các tone.

    Sự mất tích nốt nhạc gốc (The Missing Fundamental):

    Trong chương 2 cho thấy rằng âm nhạc có cấu trúc bội âm (overtone) chịu trách nhiệm về chất lượng âm nốt nhạc của một nhạc cụ. Đối với đại đa số các âm thanh âm nhạc, các bội âm có một quan hệ họa âm với cao độ âm nhạc cơ bản của bất cứ nốt nhạc đang được chơi, nghĩa là, các bội âm rơi vào tần số đó là toàn bộ số bội số của các (âm) cơ bản. Như vậy, một nốt nhạc như La A 110Hz sẽ có bội âm là 220Hz, 330Hz, 440Hz, 550Hz, 660Hz, và cứ vậy trở lên. Các tần số sẽ là họa âm thứ 2, 3, 4, 5, và thứ 6, hay 2x, 3x, 4x, 5x và 6x lần tần số cơ bản của 110Hz.

    Nếu âm sắc thuần túy (sóng sin) của 220Hz, 330Hz, 440Hz, 550Hz, 660Hz, v.v được tạo ra đồng thời cho thính giả, nó sẽ được nghe như là một nốt nhạc La (A) 110Hz, ngay cả khi những tone 110Hz vắng mặt! Nếu âm 110Hz và 220Hz bị loại bỏ từ series trên, ảnh hưởng trở nên ít rõ ràng, nhưng vẫn còn nhận biết khá rõ bởi thính giả như nốt La (A) 110Hz. Nếu âm 330Hz được loại bỏ, ảnh hưởng chưa trở nên ít khác biệt, và cũng như vậy trở lên như các họa âm liên tiếp được loại bỏ. Trong thực tế, thường chỉ sau năm hay sáu họa âm đầu tiên được loại bỏ, hầu hết mọi người bắt đầu có khó khăn để nhận ra nốt nhạc chính xác.

    Hiệu ứng này trong chừng mực nào đó là kết quả ròng của các tone khác biệt giữa tần số họa âm liên quan (lưu ý là âm 110Hz cũng là sự khác biệt giữa các tone kế tiếp trong series trên). Trong thực tế, mặc dù, các nốt nhạc gốc được nghe bởi thính giả ở một cường độ lớn hơn nhiều sẽ được phân bổ cho một tone khác. Não / đầu óc của con người, tự mình thích nghi với mệnh lệnh tự nhiên của môi trường, biết rằng bất kỳ series họa âm cụ thể nào sẽ thuộc về một tần số cơ bản cụ thể, và tạo ra tần số đó là chắc chắn như thể nó đã thực sự nhận được bởi tai ngoài !

    Khả năng nghe sự mất tích nốt gốc có những hệ quả quan trọng trong lĩnh vực âm thanh. Khía cạnh tuyệt vời của tai người là lý do chúng ta vẫn thể nghe rõ ràng các nốt nhạc chính xác được chơi bởi, thí dụ, một guitar (có tần số gốc nhỏ nhất là Mi (E) 82Hz) trên một radio nhỏ, mà loa của nó không thể đáp ứng để cho ra tần số thấp, chẳng hạn dưới 250Hz.
    Figure 3-12.jpg
    Hình 3.12 :Sự khác biệt âm sắc giữa các họa âm cung cấp cho tiến trình thính giác với một tín hiệu quan trọng về cao độ âm nhạc cơ bản(nốt nhạc thực tế), ngay cả khi chủ yếu dưới giải tần số hiệu năng của hệ thống. Một hệ thống không có khả năng tái tạo cơ bản không loại bỏ nốt thấp. Chỉ có chất lượng âm sắc bị ảnh hưởng.Hiểu biết này cho chúng ta một cơ sở hợp lý để hiểu rõ hơn các biểu đồ trong chương 17 cho thấy giải tần số của các nhạc cụ khác nhau như thế nào.

    Tai nghe âm này như là đã một hoàn tất chu trình, do các nhịp và sự khác biệt tấn số. Trong hệ thống pro-sound cũng cùng một nguyên tắc kết cấu. Một hệ thống không có khả năng sinh ra các cực thấp nhất của phổ âm sẽ không loại bỏ các nốt nhạc thấp thông thường. Những gì phải hy sinh mất đi là chiều sâu của chất lượng âm. Điều này rất quan trọng để có kiến thức đầy đủ về các giải tần số của các nhạc cụ hay voice, sẽ được mô tả trong Phần III. Nó không nhất thiết phải là tần số dao động thực tế của từng nhạc cụ hay voice, nhưng thay vì phân phối năng lượng cụ thể theo phổ âm mà lại có khuynh hướng quan trọng nhất trong việc cung cấp âm thanh dễ chịu. (Trên toàn bộ, việc phân phối năng lượng có khuynh hướng có nhiều chức năng của các bộ cộng hưởng như của các phần tử dao động riêng của mình, đã giới thiệu trong chương 2). Mỗi voice hay nhạc cụ có khuynh hướng có những nhu cầu riêng của mình về mặt này, Đây là lý do tại sao sự lựa chọn microphone và equalizer có hiệu quả cực kỳ quan trọng đến các khía cạnh nghệ thuật của kỹ thuật âm thanh sống (live).

    Sự sai lệch các tần số / độ lớn (The Frequency / Loudness Warp):

    Ý thức về cao độ, khả năng nghe thấy những mức cao hay thấp của nốt nhạc, tương ứng chặt chẽ với các tần số. Thật thú vị, và thu nhận tiềm năng cho các hoạt động của hệ thống pro-sound cao cấp, mối quan hệ này chưa phải là chính xác nhất.

    Xuyên suốt hầu hết các giải năng động (dymamic range) nghe được, khoảng thời gian âm nhạc có thể nghe thấy có ít nhiều mối quan hệ trực tiếp đến tần số. Thí dụ, khi được chơi ở một mức độ vừa phải, nốt La (A) 110Hz có thể nghe và dễ dàng nhận ra như là một bát độ dưới La (A) 220Hz, hai bát độ dưới La (A) 440Hz, ba bát độ dưới La (A) 880Hz, v.v.

    Ở mức cường độ cao, cho dù các mối quan hệ giữa tần số và nhận thức cao độ bắt đầu xuống cấp. Trong cảm giác, hai đầu cao và thấp của phổ âm thanh được kéo dài hơi ra ngoài khi nghe ở âm lượng rất lớn. Ở mức độ cao, thì nó là nghĩa đen của một tone 110Hz tới âm thanh giống như nó, lạc điệu với đối tác 220Hz của nó, và thậm chí lạc điệu xa hơn với các đối tác 880Hz của nó, ở cách xa ba bát độ. Thông thường, khi nghe một sự pha trộn (mix) âm nhạc tổng thể, loại sai lệch này được xem là một sự gia tăng nhỏ cao độ khi nghe ở mức độ (level) rất cao.

    Đây là một thí dụ về khía cạnh này của thính giác có thể tham gia khi thực hiện thực tế. Khi xử dụng các hệ thống cao cấp, diễn viên trên sân khấu thường không được tiếp xúc đồng bộ với âm thanh tần số thấp có mức độ cao phát ra từ hệ thống loa hướng vào khán giả (FOH) (giải thích lý do tại chương 9). Nếu những âm thanh này có đủ cường độ, nó có thể ảnh hưởng thực sự đến cảm giác về cao độ của một nghệ sĩ biểu diễn, và có thể làm cho họ hay hát hơi nhẹ các nốt nhạc chính xác. Trong một vài tình huống nó sẽ trở thành quan trọng là người biểu diễn nghe thấy đầy đủ một hay nhiều hơn các nhạc cụ treble trên sân khấu để có một tham chiếu cao độ hiệu quả cho tiếng hát của họ, hơn là tham khảo cao độ từ các note nhạc bass. Một sự thiết lập sân khấu tốt, cùng với một thiết kế tốt và xử dụng thành thạo hệ thống monitor sân khấu, sẽ thảo luận trong chương 15, phần lớn có thể loại bỏ vấn đề này.

    Môi trường nghe (The Listening Environment):


    Môi trường âm thanh, được biết đến bởi soundpersons (soundman), nhạc sĩ có kinh nghiệm và người nghe sâu sắc khác, có thể có gây ảnh hưởng bức thiết về nhận thức được chất lượng âm thanh. Các nghiên cứu về âm thanh trong nhà là một môn học phức tạp vượt ra ngoài phạm vi dự định của giáo trình này. Nhưng ở đây chúng ta sẽ xem xét ngắn gọn những gì xảy ra trong một môi trường trong nhà của kích cỡ nơi mà âm thanh thường được yêu cầu.

    Như đã đề cập ở chương trước, cộng hưởng âm thanh tồn tại trong phòng, đặc biệt là các phòng nhỏ, do kích thước và hình dạng của căn phòng. Chúng có thể có khuynh hướng nêu bật tần số nào đó ở các vị trí trong phòng. Thông thường, tần số thấp có bước sóng phù hợp với kích thước của căn phòng có khuynh hướng nổi bật. Trong khi cộng hưởng xảy ra ở các tần số tầm trung (mid-range), cộng hưởng thường có khuynh hướng tập trung quá gần ở tần số mà không gì trong số đó nổi bật hơn những cái khác, ít nhất là không phải do phòng có tính cộng hưởng.

    Có hai điều rất cơ bản liên quan đến cộng hưởng mà người vận hành hệ thống âm thanh (không đề cập đến các trình cài đặt hệ thống) nên xem là quan trọng. Thứ nhất: Thế mạnh rõ ràng của bất kỳ cộng hưởng nào sẽ có khuynh hướng thay đổi tùy thuộc vào vị trí của những người trong phòng, đặc biệt tại một số vị trí, tần số cộng hưởng thực sự có khuynh hướng triệt tiêu. (Thực tế này cho tất cả, nhưng các cộng hưởng là khó khăn hiển nhiên nhất nếu không phải là không thể làm (equalize) cân bằng). Và ngay cả những người có khả năng nghe sắc sảo nhất cũng không có thể phân biệt được từ một vị trí trong một căn phòng mà các đặc điểm cộng hưởng lại ở các vị trí khác. Hiệu quả của cộng hưởng sẽ khác nhau từ một trong những điểm, rõ ràng là người vận hành hệ thống không cần lôi kéo bất cứ ai để có kết luận về cộng hưởng (hay quả thực về những âm thanh nói chung) chỉ từ một vị trí. Thứ hai: người nghe tiếp giáp với tường hay góc có khuynh hướng phải chịu cường độ tối đa của phòng cộng hưởng ở nhiều tần số. Điều này có nghĩa là, trong số vài chuyện khác, mà một trong số đó là vị trí mixer ít phù hợp nhất để từ đó vận hành một hệ thống âm thanh thường là quay lưng áp vào tường, đặc biệt nếu nó là một bức tường có độ dội cao, và cũng đặc biệt nếu nó là trực tiếp ngang qua căn phòng từ loa (trái ngược với nghiêng về một bên). Thậm chí nếu tường rất hấp thụ (chẳng hạn như trải thảm hay màn trang trí), cộng hưởng ở tần số thấp thường vẫn sẽ có khuynh hướng dồn lại ở đó. (Có lẽ đó là chỗ tồi tệ nhất để vận hành một hệ thống âm thanh là giấu mình trong phòng nhỏ với một cửa sổ mở bên cạnh, các đặc điểm của phòng này thường sẽ có khuynh hướng bị cộng hưởng trầm trọng, khác hẳn khi so với những người ở khu vực khán giả. Một hệ thống monitor có thể giúp cân bằng tỉ lệ tại gian phòng như vậy, nhưng sẽ không lặp lại tiếng vang mà khán giả nghe được, từ đó đặt soundperson (man) và người biểu diễn ở thế bất lợi).

    Khía cạnh quan trọng tiếp theo của âm thanh trong phòng là quan tâm đến những gì thường được gọi là phản dội sớm (early reflection). Đây là những vấn đề quan trọng nhỏ với kích thước môi trường nghe trung bình, nhưng cũng có thể xảy ra trong hội trường lớn với một vòm phản dội trên sân khấu. Hình 3.14 minh họa sự phát triển của các phản dội nghe đầu tiên của khán giả. Về mặt kỹ thuật không được xem như tiếng vang (reverberation) (ít nhất là không phải từ quan điểm của một nhà âm học) bởi vì chúng xảy ra rất nhanh chóng – như một tiếng bật ngón tay-, nhưng nó đóng vai trò rất quan trọng trong cách chúng ta cảm nhận được âm thanh phối hợp với môi trường.

    Figure 3-13-1.jpg
    Hình 3.13: Phòng cộng hưởng cơ bản. Cộng hưởng trong phòng xảy ra khi sóng bị phản dội trở lại theo cách mà nó củng cố sức mạnh lẫn nhau trong vị trí nào đó của căn phòng và gần như hoàn toàn triệt tiêu lẫn nhau ở các vị trí khác. Tần số cộng hưởng xảy ra ở nơi bước sóng bằng kích cỡ một vật liệu cụ thể của phòng, hay nhiều vật bất kỳ. Đây cũng được gọi là sóng đứng (standing waves) haykiểu phòng (room modes). Các sóng đứng quan trọng hơn có khuynh hướng xảy ra ở các tần số thấp hơn.

    A) Bước sóng bằng chiều dài của phòng. sóng đứng lớn có thể được kích thích bởi âm thanh tối thiểu tương đối tại tần số này.

    (B) Bước sóng bằng 1 / 2, 1/ 3,1 / 4, 1 / 5, v.v lần chiều dài của phòng. Sóng đứng xảy ra giữa sàn và trần nhà hay các bề mặt. Phần màu sáng trong minh họa là điểm vô giá trị trong phòng, là giao điểm củacác sóng đứng.

    Về cơ bản, tiến trình thính giác tích hợp bất kỳ sự phản dội nào trong 25-30 milli giây đầu tiên (một phần nghìn của một giây) sau khi nghe âm thanh trực tiếp, và nhận thức được bản chất của nó cùng với những âm thanh trực tiếp của chính nó. Đôi khi những phản dội đầu tiên, kết hợp rất nhiều dB lớn hơn của những âm thanh trực tiếp từ nguồn, và có thể đóng một vai trò chủ yếu trong cách làm lớn âm thanh nói chung ở trong một căn phòng cụ thể.

    Phần còn lại của mối quan ngại về âm thanh, ngoài sự cộng hưởng và phản dội sớm, có khuynh hướng xoay quanh lâu hơn, có thể nhận thức rõ ràng hơn vang (reverberation). Tiếng vang tất nhiên cũng rất khác nhau tùy từng loại phòng, và chính điều này, kết hợp với cộng hưởng, cho chúng ta một ý tưởng trực quan của môi trường không gian và cách xây dựng. Đôi khi các khía cạnh cụ thể có thể khá phức tạp và mang tính kỹ thuật nào không?. Có, với ngoại lệ tương đối ít, mối quan tâm chủ yếu liên quan đến độ vang lâu hơn, có thể được tổng kết với câu hỏi "Làm thế nào để lâu nhất?" Thông thường điều này đã được quy định như thời gian vang (reverberation time). Thời gian vang trong một căn phòng đặc biệt được chấp nhận là chiều dài của thời gian cần cho mức độ âm thanh trong phòng giảm đi 60dB, sau khi các nguồn âm thanh đã ngừng phát ra âm thanh. Điều này được xác định chủ yếu bởi hai yếu tố, kích thước của căn phòng và độ phản dội bình quân của bề mặt. Rõ ràng, trong hầu hết trường hợp, thời gian vang dài hơn là, nhiều âm thanh trực tiếp và phản dội sớm sẽ có khuynh hướng được che phủ bằng tiếng vang, và âm thanh sẽ được hiểu và đánh giá cao khó hơn. Vì lý do này, hệ thống phân phối loa lớn hơn được đặt tương đối gần với khán giả, thường được dùng trong các môi trường có thời gian vang dài. Nói chung, có rất ít sự khoan dung cho tiếng vang dài để hoàn thiện tiếng nói hơn trong âm nhạc, nhưng có điểm mà tại đó âm nhạc cũng trở thành quá lộn xộn do tiếng vang để đánh giá. May mắn thay, có một số điều mà có thể làm cho vấn đề này ít nghiêm trọng, như minh họa trong Hình 3.15 và thảo luận trong chương 9 và tại phần III .

    Figure 3-14.jpg
    Hình 3.14: Phản xạ sớm trong một phòng. Sóng âm được mô tả ở đây như là đường tia với mục đích minh họa cho sóng bị phản dội đến vị trí một người nghe nhất định. Phản dội khi đến tai người trong vòng 25 phần nghìn giây đầu tiên (0,025 giây), sau khi xuất hiện những âm thanh trực tiếp không thể phân biệt được như của riêng tiến trình thính giác, nhưng nó đóng một vai trò lớn trong mức âm lượng và chất lượng âm thanh. Sự hiểu biết này cho chúng ta một cơ hội để hiểu được thảo luận trong phần cuối cùng của chương này.

    Thời gian trễ ở đây đại diện cho sự khác biệt thời gian giữa âm thanh trực tiếp đến và âm thanh phản xạ đến, khoảng 13 & 1 / 2 inch mỗi mili giây (mỗi chu kỳ nó đi là một foot), hay 0.34 mét mỗi mili giây, (mỗi chu kỳ nó đi là một mét mỗi 3 msec).

    Trong số ít các trường hợp ngoại lệ được đề cập là khi có một định nghĩa rõ ràng echo off của một bức tường cụ thể, có thể là thảm họa với chất lượng âm thanh. Đôi khi tất cả gì chúng ta có thể làm ở đây là cắn răng chịu đựng và cố gắng vượt qua sự kiện này, hay chúng ta có thể giữ vững lập trường và nhấn mạnh rằng rèm cửa hay một số hình thức khác của vật liệu hấp thụ được đặt trên bức tường làm bực mình. Cuối cùng, ngoài tất cả các mối quan tâm, dù chỉ là giới thiệu, che chắn âm thanh bằng những vật lớn cũng sẽ đóng một vai trò trong việc đạt được sự bao quát có hiệu quả cho một hệ thống pro-sound.

    Hiệu ứng thứ bậc (The Precedence Effect):

    Có một khía cạnh quan trọng của sự nhận thức về hướng đã không được thảo luận trong phần "Nhận thức về hướng" “The Perception of Direction”, được gọi là hiệu ứng thứ bậc, hay hiệu ứng Haas, sau khi các nhà nghiên cứu đầu tiên công bố dữ liệu hiệu quả về hiện tượng này. Trong phần trước đã mô tả ngắn gọn sự xảy ra phản dội nhanh chóng trong vòng 30 phần nghìn giây đầu tiên,v.v có khuynh hướng được tích hợp vào bản thân những âm thanh trực tiếp. Như đã đề cập, sự kết hợp của các phản dội như vậy thường có thể cộng thêm lên đến nhiều dB trên những âm thanh trực tiếp, đặc biệt trong một căn phòng rất nhỏ. Tuy nhiên, thính giác của con người đã học từ rất sớm trong cuộc sống để bảo vệ định hướng hình ảnh của âm thanh dựa trên hướng từ đó âm thanh đến trực tiếp.

    Figure 3-15.jpg
    Hình 3.15: Âm thanh trực tiếp và dội lại với loa non-directional (vô hướng) và directional (định hướng). Một cách để đối phó với môi trường vang dội cao liên quan đến sự kiểm soát hiệu quả của một căn phòng với một hay nhiều loa, một chủ đề dành riêng cho chương 9. Lưu ý các tỉ lệ khác nhau của âm thanh trực tiếp đến âm thanh vang dội lại trong hai hình trên.

    Điều này được mô phỏng với hai loa phóng thanh. Hình 3.16 sắp xếp thử nghiệm nơi nào hai loa phát ra âm thanh tương tự như nhau được thiết lập như một hệ thống âm thanh nổi, ngoại trừ chúng ta đã giới thiệu khả năng trì hoãn một trong những tín hiệu. Bây giờ, gần như tất cả mọi người trong thế giới công nghiệp hóa hiện đại bằng trực giác đã nhận thức được bằng cách nào để chúng ta định vị được một âm thanh phát ra từ hai loa như vậy (hay có thể lay hoay với bộ điều khiển cân bằng (EQ) tiêu chuẩn trong một hệ thống âm thanh nổi). Nếu tín hiệu giống hệt nhau về chất lượng và cường độ ( trong âm thanh mono) nó có vẻ phát ra từ trung tâm. Tuy nhiên, nếu chúng ta trì hoãn một trong những âm thanh giống hệt nhau từ 5 đến 25 phần nghìn giây, người nghe cảm nhận rõ ràng những âm thanh đến từ các loa không bị trì hoãn (undelayed). Không chỉ vậy, chúng ta thực sự có thể làm tăng mức độ âm thanh bị trì hoãn bởi một mức lượng đáng kể (thường lên đến 4 hay 6dB) trước khi các hình ảnh âm thanh rõ ràng bắt đầu di chuyển ra từ loa phát ra âm thanh trước đó (tức là những âm thanh trực tiếp). Chỉ khi những âm thanh chậm trễ (delay) khoảng 10dB trên các âm thanh gốc có vẻ phát ra từ trung tâm (ngoài việc âm thanh sẽ di chuyển ngày càng tăng đối với loa bị delay). Nếu chúng ta tăng delay hơn khoảng 30 phần nghìn giây, nó bắt đầu cho âm thanh ngày càng giống như tiếng echo nhanh, và hiệu ứng kết thúc.
     
  4. Tech-Info

    Tech-Info Support

    Joined:
    27/3/17
    Messages:
    220
    Likes Received:
    395
    Location:
    VNAV
    Figure 3-16.jpg
    (A) Nguồn biểu kiến khi loa bên phải bị trì hoãn (delay) 5ms đến 25ms. Cả hai loa được cung cấp một âm thanh giống hệt nhau ở cùng mức độ.

    B) Nguồn biểu kiến khi loa bên phải bị trì hoãn 5ms để 25ms và tăng khoảng 10dB trên loa bên trái.

    Hình 3.16: Hiệu ứng thứ bậc.
    Trong pro-sound, hiệu ứng thứ bậc cho phép một hệ thống âm thanh bố trí loa bổ sung để hỗ trợ trong việc cải thiện chất lượng âm thanh, trong khi vẫn bảo tồn các hình ảnh mà các âm thanh được phát ra từ phía trước phòng (như sân khấu, bục giảng, v.v ). Hiệu ứng khó tin đến nỗi khi nó có cảm giác, người ta sẽ thề rằng loa bị delay đã tắt, tuy thực tế những âm thanh từ các loa thường bị trì hoãn độ lớn ít nhất là như nhau, và có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng âm thanh ở vị trí người nghe. (Xem thêm chương12, hình 12.3 và 12.15).




    -------------- Hết Chương 3 -------------​
     
    PYP likes this.

Share This Page

Loading...