Những điều cần biết về âm thanh

Các bản nhạc số thường được thu âm trong các studio với khá nhiều thiết bị phức tạp. Nhưng về bản chất, thu âm là quá trình chuyển đổi sóng âm thanh thành tín hiệu số. Như đã biết, “âm thanh thực” là các sóng cơ học, có dạng hình sin tuần hoàn liên tục (analog) trong khi “âm thanh số” chỉ là những xung điện tử rời rạc (digital). Do đó, bằng những “mẩu” rời rạc, âm thanh số chỉ có thể mô phỏng một cách gần giống nhất với âm thanh thực tế mà thôi. Việc mô phỏng đó được đặc trưng bởi...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Những điều cần biết về âm thanh Những điều cần biết về âm thanh. Ý nghĩa các thuộc tính và định dạng của một bản nhạc số Các thuộc tính Các bản nhạc số thường được thu âm trong các studio với khá nhiều thiết bị phức tạp. Nhưng về bản chất, thu âm là quá trình chuyển đổi sóng âm thanh thành tín hiệu số. Như đã biết, “âm thanh thực” là các sóng cơ học, có dạng hình sin tuần hoàn liên tục (analog) trong khi “âm thanh số” chỉ là những xung điện tử rời rạc (digital). Do đó, bằng những “mẩu” rời rạc, âm thanh số chỉ có thể mô phỏng một cách gần giống nhất với âm thanh thực tế mà thôi. Việc mô phỏng đó được đặc trưng bởi các thông số sau: - Sample: Là thành phần nhỏ nhất của bản nhạc số. Để có các xung điện tử rời rạc, cần phải tiến hành rất nhiều lần lấy mẫu. Mỗi mẫu gọi là một sample – là giá trị biên độ của tần số sóng âm tại thời điểm lấy mẫu. Càng lấy nhiều mẫu, tín hiệu số thu được càng chính xác hơn. - Sample Rate: (Sampling Rate, Sampling Frequency): Là số lần lấy mẫu trên một giây, có đơn vị Hz. Một bản nhạc có sample rate là 44100 Hz thì mỗi giây nhạc sẽ được lấy mẫu 44100 lần. - BitDepth: Để lưu lại dưới dạng số, mỗi mẫu được biểu diễn bằng một lượng bit dữ liệu nhất định, gọi là BitDepth. Các bản nhạc hiện nay thường có BitDepth là 16 bits, 24 bits… BitDepth càng lớn âm thanh càng sắc nét, trung thực nên nó còn được gọi là Resolution (độ nét). - Channel: Bằng các thuật toán, tín hiệu số sẽ được tách ra thành nhiều kênh (Channel) sao cho khi nghe bằng hệ thống loa thích hợp sẽ có cảm giác như khi đang nghe nhạc trong không gian thực tế. Từ 4 thông số cơ bản trên, ta không những biết được chất lượng mà còn có thể tính được dung lượng của bản nhạc. Ví dụ một phút của bản nhạc có : Sample rate = 44100 Hz, BitDepth = 16 bits = 2 bytes, Channel = 2 kênh sẽ có dung lượng: 44100 đợt lấy mẫu x 2 bytes x 60 giây x 2 kênh = 10.584.000 bytes, tức khoảng 10.1 MB. - BitRate: Là thông số thu gọn, đại diện cơ bản cho các thuộc tính trên. Bitrate có đơn vị Kbps (Kilobits per second) – dung lượng (tính theo bit) của âm thanh số trên một giây. Với Bitrate, ta có thể xác định nhanh chóng dung lượng cũng như phần nào chất lượng của bản nhạc. Một phút nhạc 128 kbps có dung lượng khoảng 1 MB và bản nhạc 320 kbps thì chắc chắn sẽ hay hơn bản nhạc 128 kbps. Các định dạng Sau quá trình thu âm, ta được một file nhạc wav có chất lượng nguyên gốc nhưng dung lượng rất lớn, khoảng 10 MB cho mỗi phút nhạc. Bởi vậy, để tiện việc lưu trữ hay chia sẻ, người ta phải nén các bản nhạc lại dưới các định dạng. Mỗi định dạng ứng với một thuật toán nén nhất định và tỉ lệ nén cũng như chất lượng sau khi nén của bản nhạc cũng khác nhau. Có hai cách nén chính là: nén có mất (lossy compression) tạo ra các file nhạc mp3, wma, ogg…và nén không mất (lossless compression) để tạo các file nhạc flac, ape… Khi nén có mất (rip hoặc convert nhạc), chương trình nén sẽ cắt bớt đi những dải tần số âm thanh nhất định (thường là dải tần trên 20 Khz, theo đặc điểm về khả năng nghe của tai người), từ đó giảm được dung lượng bản nhạc. Nhưng cái phải trả giá là chất lượng âm thanh sẽ giảm đi. Do vậy, càng giảm ít thì định dạng nhạc hay thuật toán mã hóa càng tốt. Theo nhiều đánh giá thì định dạng ogg, wma cho chất lượng tốt hơn mp3 với cùng một dung lượng. Bạn cũng nên nhớ rằng việc chuyển đổi qua lại các định dạng cũng làm giảm chất lượng bản nhạc. Có nhiều cách nén với loại bitrate khác nhau như: CBR/ABR/VBR: - CBR: Constant bitrate: Nghĩa là bitrate của stream là một hằng số và không thay đổi tại bất kỳ điểm nào của stream.Sử dụng bitrate cố định để mã hoá toàn bộ file. Đây là thiết lập mặc định của hầu hết các máy nghe nhạc - ABR: Average bitrate: Nghĩa là stream có thể sử dụng bitrate thay đổi cho mỗi frame,nhưng bitrate trung bình của toàn bộ stream là cố định.gần giống VBR ngoại trừ kích thước file biết trước (với VBR, kích thước file có khi lớn, khi nhỏ tuỳ vào độ phức tạp của âm thanh) nhờ điều chỉnh mức thay đổi quanh giá trị bitrate trung bình ấn định trước. - VBR: Variable bitrate: Nghĩa là stream có thể sử dụng bitrate thay đổi cho mỗi frame và tùy biến để đạt được bitrate cần thiết cho mỗi frame,vì vậy bitrate trung bình không thể xác định trước khi encode hay tính toán cụ thể....Sử dụng bitrate thay đổi tuỳ theo yêu cầu của từng đoạn âm thanh. Thường thì VBR cho chất lượng tốt hơn với kích thước file nhỏ hơn CBR nhờ cấp phát bitrate thông minh hơn. Tất cả định dạng lossless đều được mã hoá theo VBR, nhiều định dạng lossy mới (như WMA phiên bản 9) cũng hỗ trợ VBR. Lưu ý là việc convert lại để tăng bitrate không thể làm tăng chất lượng bản nhạc. Một bản nhạc 320 kbps được tạo ra từ bản nhạc gốc có bitrate 64 kbps giống như bạn lấy 90% nguyên liệu của một chiếc bánh nhỏ để làm một chiếc bánh lớn hơn. Khác với nén có mất, việc nén nhạc không mất giống như ta nén dạng zip, rar. Tỷ lệ nén của định dạng này không cao (tối đa là nén còn bằng 1/3 dung lượng bản nhạc gốc) nhưng bù lại, chất lượng âm thanh lại tương đương với bản nhạc gốc (bởi thực chất ta không cắt xén bản nhạc gốc, khi chơi nhạc, các phần mềm chỉ tiến hành giải nén mà thôi). Khi lưu trữ các đĩa nhạc, muốn tiết kiệm dung lượng mà chất lượng âm thanh vẫn không đổi, ta hãy rip thành các bản nhạc nén không mất. Định nghĩa về Nhạc Lossless .flac, .ape. Âm thanh được ghi trên đĩa CD và định dạng file âm thanh WAV được sử dụng chuẩn định dạng pulse-code modulation (PCM) (tạm dịch là điều biến nhịp, nghĩa là trong analog ta thấy 1 tần số sine diễn tả âm thanh, nhưng trong kĩ thuật số ta không thể có sóng sine mà người ta sử dụng những nhịp đập cao thấp khác nhau 1 cách liên tục để diễn tả cần đúng nhất hình dạng sóng sine) . Đây là những tín hiệu âm thanh gốc và hoàn toàn không được nén. Theo chuẩn PCM, mỗi giây âm thanh được lấy mẫu với tần số lấy mẫu 44.1KHz, và mỗi mẫu được diễn tả bởi 16 bit dữ liệu. Có nghĩa là trong 1 phút nhạc/âm thanh ta có: 44100 đợt lấy mẫu X 2 kênh trái phải X 2 bytes (16 bit = 2 bytes) ...