CAC KHAI NIM v BN CHT CA AM THANH

CÁC KHÁI NIỆM VỀ BẢN CHẤT CỦA ÂM THANH Chương thông tin âm thanh, số quan niệm sai lầm lây lan nhiều học viên thiếu kinh nghiệm đào tạo lớp pro-sound thực sự, số học viên học âm nói chung Các bạn nên đọc lại tồn chương hai lần thật triệt để bảo đảm hiểu rõ tường tận nội dung Sóng âm (Sound Waves) Hình 2.1 2.2 hiển thị chuyển động loa tái tạo lại âm nhất, chẳng hạn âm thoa hay thiết bị đơn giản organ điện tử hay synthesizer Khi cone (vành loa hình nón) loa di chuyển phía ngồi (Hình 2.1-B) khơng khí trước mặt loa bị nén vượt q áp suất khơng khí bình thường Dịng khí nén sau di chuyển ngồi gây thêm áp lực lên hạt khơng khí mặt trước nó, di chuyển phía ngồi nén với hạt sau, lập lại Như thế, sóng nén tạo áp lực bị biến thiên nhanh chóng tập hợp hạt khơng khí sóng bị di chuyển phía ngồi Khi cone loa di chuyển vào bên (Hình 2.1-D) tạo phần chân khơng, hay giãn nở (cịn gọi lỗng khí) Các hạt khơng khí phía trước cone loa quay trở lại để lấp đầy chỗ giãn nở, hạt bắt đầu di chuyển trở lại, sau hạt phía sau vịng phía ngồi Theo cách này, sóng bị giãn nở biến thiên từ tập hợp hạt khơng khí theo sau lực nén tốc độ Mỗi lần cone loa tạo nén giãn nở, sau trở lại điểm khởi đầu, hoàn thành chu kỳ (cycle) sóng âm Cone loa tiếp tục di chuyển theo cách tương tự (hình 2.2), tạo loạt việc nén giãn nở liên tục phía ngồi, biến thành hiệu ứng gợn sóng Những gợn sóng giống biến thiên áp suất khơng khí tai nghe phát lập tức, sau phiên dịch là loại âm Mặc dù đợt sóng di chuyển ngồi từ nguồn nó, hạt khơng khí tự chúng khơng di chuyển xa mức cần thiết để tiến tới nén bên ngồi, thay vào sau hút trở lại cách giãn nở, kế tiếp, lặp lặp lại tiến trình suốt thời điểm âm Trong khu vực mở, trống trải, sóng âm xa khỏi nguồn theo cách mà tạm ví sóng bề mặt tạo ao nước, ném vào viên sỏi Khi sóng di chuyển phía ngồi, chúng lan tỏa lượng diện tích lớn lớn nữa, giảm bớt chiều cao lại khoảng cách từ nguồn khơng cịn phát Sóng âm, tỏa mơ hình ba chiều nào, mặt phẳng, thí dụ bề mặt nước Hình 2.1 Một chu kỳ chuyển động cone loa (E, cone loa trở A.) Những minh họa khơng gợn sóng, nén giãn nở khơng khí, đưa phía ngồi Dướ phần nhỏ tiến phía ngồi tần số sóng Thực tế, mức độ việc bung sang m tất nhiên ba chiều (thí dụ, trái, phải, hướng lên trên, xuống từ hướng cone loa), mức độ tán thay đổi tùy thuộc tần số sóng Trong khu vực kín, chẳng hạn phịng hay thính phịng, âm có khuynh hướng hoạt động giống sóng tạo viên sỏi rơi vào bể cá (hình 2.3) Nếu tường, sàn trần nhà trần trống, âm trải qua phản âm nhiều trước biến ngồi (Điều tương tự cách ánh sáng hoạt động phịng lót gương, ngoại trừ điều với ánh sáng, xảy nhanh nhiều) Kết gọi reverbration (vang dội), loạt tiếng lập lại (echo) gần phân biệt, nghe giống phân rã (decay) liên tục theo sau âm ban đầu Với dội âm, số lượng sóng bị dần bề mặt phản xạ, cuối hấp thu hồn tồn Một người phịng nghe âm trực tiếp từ nguồn, sau âm phản xạ từ bề mặt phòng Cách thức mà điều xảy phần lớn nguyên nhân cho thường gọi tính âm (acoustic) phịng Khi phịng có thêm nội thất, rèm, thảm, v.v , tác động xảy tương tự hồ cá thực vật vật liệu xốp có nhơ lên mặt nước hay khơng (hình 2.3 ) Ở phịng vậy, sóng tiếp tục khuếch tán bị hấp thụ vật thể bổ sung bề mặt xốp, làm cho âm phân rã nhanh Mức độ loại reverberation phòng quan trọng âm Tùy thuộc vào tình huống, sè đem đến hai điều: hạnh phúc lẫn tai họa Nếu thêm vào đủ lượng reverberation, việc biểu diễn hồn hảo Nhưng, có số lượng q mức ác mộng cho người biểu diễn khán giả Số lượng tối ưu reverb môi trường thay đổi tùy theo việc khuếch đại tiếng nói hay âm nhạc, cịn liên quan tới loại âm nhạc Hình 2.2 Đây thời gian tiếp xúc thực phần sóng âm phát từ loa Được thực sáng tạo phương pháp quét micro nhỏ gắn với bóng đèn neon đồng với ánh sáng để lên giai đoạn nén sóng qua camera Giả sử loa 15”, tần số liên tục phát cao trình tự thí dụ 5.000 Hz Lưu ý mơ hình hẹp phần lớn sóng (các điểm vùng phía dưới, độ dB thấp nhiều, không nghe được) Điểm đặc trưng lý loa horn tần số cao xử dụng âm thanh, dùng để phát tán tần số cao cách thích hợp, đồng cho khán giả Tuy nhiên, hệ thống thực việc đạt mức độ hiệu quả, chủ đề thảo luận chương Hình 2.3 (A) Sóng âm bể cá dùng để tiêu biểu cho hoạt động âm phòng với nh tường dội âm Ngoài tiếng dội này, cộng hưởng xảy phịng chuẩn Nó làm thay đáng kể đặc tính âm phòng nào.(B) Vật liệu xốp hay không, tác dụng để giảm tiến Phần màu đen hình thay đổi tùy theo tần số, tần số cao có nhiều khả bị chặn vậ so với mức thấp (Xem mục”Bước sóng” (wave lenghth) cho biết thêm thông tin.) Tốc độ âm (The Speed of Sound) Trong vật chất định nào, âm không thay đổi tốc độ rời khỏi nơi xuất phát Tốc độ nhanh tùy thuộc vào vật chất Thí dụ nước, âm di chuyển nhanh bốn lần so với khơng khí Trong thép hay sắt, tốc độ âm nhanh khoảng mười lăm lần so với không khí Sự khác biệt dễ dàng chứng minh hai người, nói với cách khoảng 50 mét dọc theo lan can sắt hay đường rầy xe lửa Nếu người đọc “rap” đường sắt với búa, người thứ hai nghe thấy âm hai lần, lần nghe rung động qua rào chắn lần sau với tốc độ thấp khơng khí Âm với tốc độ khác thơng qua loại khí gas Giọng nói the thé giống đứa trẻ người hít heli từ bóng kết sóng âm vận tốc cao gas heli qua hộp thoại (voice box) miệng Trong khơng khí, vật chất mà trọng nhất, tốc độ âm khoảng 344 mét/giây (1.130 feet / giây) Sóng âm truyền qua khơng khí tốc độ dù nhỏ nhẹ hay lớn, tần số thấp hay cao, có tính chất đơn giản hay phức tạp, tốc độ bình thường, khơng bị ảnh hưởng với thay đổi áp suất Tốc độ âm thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm áp suất khí quyển, trừ yếu tố ảnh hưởng đến tính chất vật lý (độ đàn hồi mật độ) không khí Đây vấn đề cho nhạc cơng chơi nhạc cụ có cao độ hay bị tăng giảm thay đổi nói (chủ yếu nhạc cụ hơi) Đối với nhiều tính tốn thực tế có liên quan đến pro-sound, mặc dù, tất sóng âm giả định di chuyển với tốc độ nêu Biên độ (Amptitude) Sức mạnh, hay cường độ sóng âm thời điểm tức thời thời gian gọi biên độ (amptitude) Trong hình 2.4, biên độ thể khoảng cách theo chiều dọc (chiều cao chiều sâu) sóng mức Đây miêu tả thay đổi áp suất nén (phía mức giữa) mở rộng (bên mức giữa)) sinh khơng khí sóng âm thanh, miêu tả cho tín hiệu điện mạch nội hệ thống âm Thuật ngữ biên độ có nghĩa tương tự khối lượng (volume), độ lớn (loudness), mức độ áp lực âm (sound pressure level), vài tên khác Có khác biệt quan trọng, tinh tế chúng, thảo luận chương Hình 2.4 Sóng tương đương với biên độ khác hiển thị trình tự (time line) hay hình máy sóng (oscilloscope) Lưu ý bên trái, có độ cao khác nhau, khơng phải chiều dài Điều cịn dùng cho khuếch đại, tăng sức mạnh tín hiệu mà khơng thay đổi tần số hay dạng sóng thiết yếu Loại thay đổi biên độ dùng cách hiển thị đồ thị thay đổi theo chiều dọc, bạn thấy bên phải Hình đồ thị tập hợp sóng âm kéo dài hay bị giảm đi, theo chiều dọc hay ngang, tùy theo thời gian biên độ xử dụng Tần số (Frequency) Tỷ lệ loại chuyển động tự lặp lại gọi tần số Đối với sóng âm thanh, tần số đo chu kỳ (cycle) giây, hay hertz Thí dụ, giây, cone loa hoàn tất việc chuyển động thứ hai mơ tả hình 2.1, tần số chu kỳ / giây, hay hertz (Hz) Nếu chuyển động xảy trăm lần giây, tần số (và hình thành sóng âm thanh) 100Hz Nếu chuyển động xảy nghìn lần giây, tần số 1000Hz hay kilohertz (1kHz) Khi tần số không kéo dài trọn giây, tần số nói số chu kỳ (cycle) xảy để tiếp tục cho tuần hoàn thứ hai với tỷ lệ tương tự Tai người có khả nghe suốt giải tần số gọi phổ âm thanh, hay đơn giản giải âm tần nghe Nói chung, phạm vi coi từ 20Hz lên đến 20.000 Hz (20kHz) Trong giới hạn xấp xỉ này, tần số phù hợp chặt chẽ với cảm giác cao độ âm (pitch) tạo tai (tần số cao hơn, nghe cao độ âm nhạc (pitch musical) cao hơn) Phổ âm giải tần kéo dài khoảng mười bát độ (octave), hay nhân đôi tần số Các khái niệm bát độ vấn đề việc nghiên cứu âm nhạc, hữu ích quan trọng việc nghiên cứu âm nói chung Bát độ miêu tả tỷ lệ (tỷ lệ 2:1), tỷ lệ tần số khác mà tai nghe chấp nhận, giá trị số thực tế tần số Thí dụ, mức phổ âm số Hz khoảng 20 20.000 (mà 10.010) Đúng hơn, số lượng bát độ từ 20 đến 20.000 Hz, khoảng 640Hz (xem hình 2.5) Mười bát độ (octave) phổ âm tưởng tượng keyboard organ, tạo tất âm mà đôi tai người nghe Mỗi âm có đặc điểm nó, chủ yếu do: (1) tần số có liên quan, (2) tương đối cường độ, (3) cách thức mà tần số cường độ thay đổi theo thời gian Hình 2.5 Các đường phân chia phổ âm thực độc đốn Thơng thường, điểm phổ dùng cho mục đích kỹ thuật, khoảng 1kHz Giải tần rộng hệ thống âm tiêu biểu cần nhân từ khoảng 40Hz đến 14kHz.Trong thực tế, chí (tin hay không, tùy) tần số cực thấp cao dùng với hầu hết ứng dụng âm nhạc Tuy nhiên, việc định rõ bên giải cần thiết dấu hiệu đặc trưng mà thiết bị đạt đến tần số cần có với hiệu hợp lý Phổ âm chia thành nhiều nhóm thập phân (decades), ngơn ngữ âm dùng để giải tần nằm phạm vi tỷ lệ mườimột (ten-to-one) (Điều gọi thứ tự cường độ, nhịp đếm thể việc bổ sung số không vào cuối số nào) Các giải tần âm có nhịp đếm khoảng ba nhóm thập phân: từ 20Hz đến 200Hz, từ 200Hz đến 2000Hz, từ 2000Hz đến 20.000 Hz Điều có ích để chia phổ âm thanh, thiết bị loa riêng biệt ứng dụng pro-sound vốn bị hạn chế với khoảng nhóm thập phân giải tần số hiệu (điều giải thích chương 9) Cần lưu ý tai nhạy cảm với tần số biến đổi khác phổ âm Một số tần số nghe dễ dàng tần số khác, giới hạn đường phân chia khơng có nghĩa bất di bất dịch Thay vào khả nghe giảm hai cực âm phổ (và khác người) Nó giải thích chương lý điều đặc điểm đặc biệt khác tiến trình cảm tính người có ý nghĩa quan trọng việc xử dụng hệ thống âm Bước sóng (Wavelength) Liên quan chặt chẽ đến tần số sóng âm bước sóng (wavelength) (xem hình 2.6) Thuật ngữ mơ tả độ dài sóng có tần số định di chuyển khơng khí thời gian cần thiết để hồn thành chu kỳ Đó khoảng cách điểm giống hai chu kỳ liên tiếp di chuyển từ gốc chúng Âm di chuyển khơng khí tốc độ, bước sóng khác tỷ lệ nghịch với tần số (tần số cao hơn, bước sóng ngắn hơn) So sánh sau hữu ích Hãy tưởng tượng quan sát hàng người diễu hành khỏi cửa, tất tốc độ Nếu người khỏi ngưỡng cửa với khoảng thời gian bình thường (tần số), tất họ cách khoảng cách (bước sóng) Nếu họ giữ tốc độ mà tăng gấp đôi tỷ lệ mà họ qua ô cửa (nhân đôi tần số), sau họ cách có nửa khoảng cách (một nửa bước sóng) Được coi cách khác bật hơn, người hàng với khoảng cách ngắn nói qua người quan sát với tần số lớn mà họ làm khoảng cách xa Hình 2.6 Bước sóng khác tỷ lệ nghịch với tần số (nhân hai tần số nửa bước sóng.) Bước sóng dài hơn, uốn cong dễ dàng chung quanh nguồn chung quanh chướng ngại đường Mối quan hệ thể theo công thức: Bước sóng (λ) = tốc độ âm (~ 1130ft / giây) Tần số (Hz) Một sóng âm 20Hz dài khoảng 17 mét (~ 56 feet), sóng 20kHz khoảng 17millimeters (~ hai phần ba inch) Bước sóng hai cực tùy theo cơng thức (tỷ lệ nghịch với tần số) (Để tham khảo, chương có biểu đồ bước sóng tương đối phổ âm) Khái niệm bước sóng đặc biệt quan trọng việc thiết kế speaker, horn tweeter cho phù hợp, phải hiểu cách xử lý sóng âm môi trường vật lý khác Nguồn âm nhỏ hay nhẹ phát âm tốt so với bước sóng mà tạo Đây lý để giải thích thiết bị loa tần số thấp (low frequency speaker) lớn nhiều so với thiết bị loa tần số cao (high frequency speaker) khác Thực ra, thiết bị tần số thấp lớn để có hữu dụng, đó, thường dùng horn tần số thấp (low frequency horn) hay thùng loa với kích thước thiết kế thoả thuận Chiều dài sóng âm ảnh hưởng đến khả vượt qua chướng ngại khác đường nó, chẳng hạn tường ngăn, cột trụ, thể người đầu người Bước sóng ngắn (tần số cao) có khuynh hướng phản xạ hay bị hấp thụ chướng ngại vậy, bước sóng dài phổ âm (tần số thấp) có khuynh hướng di chuyển chung quanh hay băng qua thứ đường phát tán Sóng Sin (Sine wave) Dạng cụ thể áp lực sóng tạo nên âm thanh, phải rõ ràng, phải xác định rõ loại dao động tạo chúng Đối với thí dụ vật lý, có thể, âm âm thoa, dùng nhiều kỷ trước công cụ điều chỉnh cao độ nhạc cụ cho thích hợp, tạo loại dao động nhất, gọi chuyển động họa âm đơn giản (simple harmonic motion) Một lắc đong đưa qua lại cân nhấp nhô lên xuống, cuối chu kỳ chậm lại, thí dụ để quan sát loại chuyển động dễ dàng Hãy nhớ lắc xử dụng đồng hồ cổ hồi xưa gần hết lượng không đổi thời gian lắc (Nói cách khác, trì tần số đặc trưng biên độ sao) Âm thoa, tất nhiên, di chuyển vào nhanh chóng đủ để tạo sóng âm nghe rõ, có nhiều loại dao động tương tự Khi vỗ nó, nhánh phản ứng cách rung với dao động đơn giản, áp khơng khí chung quanh dao động y (Nốt nhạc La (A) 440Hz tần số thông dụng nhất, họ sản xuất số loại tần số tương ứng với nốt nhạc khác nhau, chuyển sang dùng điều hưởng điện tử) (electronic tuners) Cách trình bày loại chuyển động đồ thị từ rung động âm thoa hình dung cách gắn bút vào ngạnh minh họa hình 2.7 Một miếng giấy di chuyển tốc độ bình thường với bút chạm vào giấy nhẹ nhàng, dao động âm thoa Hình 2.7 (A) Âm thoa tạo dạng sóng gọi sóng sin, tất sóng âm tạo thành khơng có ngoại lệ (Tỷ lệ hình phóng minh họa.) Khi dùng thuật ngữ tần số bước sóng tham khảo sóng sin tạo thành âm nào.(B) Chế độ rung dây đàn đơn giản Nhiều nhạc soundman khơng có kỹ thuật cao, khó khăn để hiểu việc xảy đồng thời, rung đ dạng thức chuyển động sóng sin tần số riêng (Thuật ngữ họa âm (harmonic), chất, có nghĩ số bội số nguyên tần số gốc) (Thuật ngữ harmonic theo âm nhạc gọi hài âm, âm phải gọi họa âm xác, harmonic frequency họa tần – ND) Căn nguyên dạng sóng, thể chuyển động họa âm đơn giản theo lịch trình, dạng sóng sine Đây loại sóng để tạo thành tất sóng âm thanh, khơng có ngoại lệ Thực ra, định luật chuyển động vật lý phân tử, loại dạng sóng,có thể bị toán học, âm học điện tử chia nhỏ thành thành phần sóng sine Khi dùng thuật ngữ tần số (frequency) bước sóng(wavelength), người ta thường giả định để thành phần sóng sine âm Như thấy, khả trích xuất thành phần sóng sine liên quan đến âm có tầm quan trọng đến thính giác người Trước vào dạng sóng phức tạp, chương giới thiệu thêm số khái niệm Âm phổ (Sound Spectra) Sóng sine viên gạch âm thanh, tạo dạng tự nhiên nguồn vật lý khác, âm thoa đề cập Những âm điệu (tone) ngắn gọn nghe điện thoại, tone thử nghiệm liên tục phát sóng đài truyền hình, số âm máy chơi game thí dụ khác âm chúng tạo điện tử Do tình trạng viên gạch, sóng sine có ích cho việc thử nghiệm (chúng dùng cho hầu hết trắc nghiệm thính giác thử nghiệm thiết bị âm nói chung) Sóng sine ngun khơng thay đổi tần số biên độ thường coi vô hồn, đơn điệu (nghĩa đen monotones), buồn tẻ, hay đơn giản tinh khiết, nguyên (pure) Theo ý nghĩa này, nghe sóng sine mà tần số biên độ khơng đổi giống nhìn vào viên gạch đơn thuần, không thuộc nhà Các âm nghe được, thông thường tạo thành từ hỗn hợp thành phần sóng sine với gọi phân bố âm phổ (spectrum) hay phân bố lượng (energy distribution) vật thể phát âm (*) Trong trường hợp âm âm nhạc, tần số ăn khớp với theo cách trật tự đủ để có chất lượng đặc biệt làm hài lòng người nghe xếp đoạn nhạc (Âm có nhiều tiếng ồn khơng có xếp ngăn nắp, xem xét khía cạnh âm nhạc, thay nghe để ý đến nhiều hỗn hợp ngẫu nhiên tần số) Đàn dây, có lẽ loại thơng dụng phần tử dao động (vibrating element) xử dụng toàn giới, minh họa tốt để hiểu âm nhạc tạo cách Đầu tiên xem xét sợi dây đàn, cần kéo dài hai vật vững Khi gảy nó, lị xo nhanh chóng trở lại lại bật ra, chuyển động trở nên nhỏ so với trước cuối dừng lại Sợi dây đàn chuyển động theo cách này, thực rung lúc nhiều chế độ khác nhau, nhận dạng chuyển động sóng sin tần số đặc biệt (xem hình 2.7) Chế độ rung bao trùm toàn chiều dài dây đàn, với chuyển động tối đa sợi dây, họa âm (first hamonic), gọi tắt âm gốc (fundamental) Các âm gốc tạo cao độ chính, nghe nốt nhạc dây đàn Những họa âm khác (2, 3, 4, 5, v.v gọi bội âm dây đàn (string’s overtones) kết chế độ rung có liên quan đến chia nhỏ tổng chiều dài dây đàn Định nghĩa, họa âm tần số bội số nguyên (có nghĩa là, nhân với số nguyên: 1, 2, 3, 4, 5, v.v.) âm gốc Giống răng, nhánh âm thoa, thân dây đàn cứa khơng khí mà khơng nhiều lượng để tỏa khơng khí Nếu dây đàn gắn với guitar thùng (hay nhạc cụ thân rỗng), thùng đàn tạo cộng hưởng để đáp ứng với dao động dây đàn Không giống hộp cộng hưởng âm thoa cần đáp ứng có tần số, thùng guitar phải cộng hưởng cho nhiều tần số Hình dạng cong đặc biệt để thực điều Tuy nhiên, thùng guitar đáp ứng dễ dàng với số tần số vật khác Kết hợp cộng hưởng bao gồm tất rung động gỗ khoang bên vẽ dạng đường biểu diễn đáp ứng tần số (frequency reponse curve), hay đường biểu diễn cộng hưởng (resonance curve) Đồ thị (hình 2.9) cho thấy mức độ mà thùng đàn đáp ứng với dao động tần số định (*) Mỗi âm (sound) có phổ tần số (spectrum of frequencies) riêng mình, khơng nên nhầm lẫn với phổ âm (audio spectrum), tất tần số nghe người Spectra dạng thức số nhiều âm phổ (spectrum) Hình 2.9 Một đường cộng hưởngnhư mô tả cho mức độ mà tần số tạo dây đàn hay loại dao động khác, khuếch đại bởimột nhạc cụ hay nguồn âm khác Đặc tính khía cạnh sửa đổi bởimột EQ / haymicrophone (Các bảng hiển thị tiêu biểu guitar thùng hay viola) Các yếu tố rung (dây đàn-string) cộng hưởng (thùng guitar) kết hợp với để tạo âm phổ nốt nhạc định cho guitar Chính sợi dây đàn tạo âm gốc cao độ âm nhạc bổ sung thêm họa âm, có tần số thay đổi tỷ lệ với giống nốt nhạc khác chơi, trì tương quan họa âm Thùng guitar sau xác định mức độ tần số tăng cường thêm cho tần số nằm đỉnh đường biểu diễn cộng hưởng Kết âm phổ cho âm nốt nhạc chất lượng âm sắc đặc thù chơi đàn guitar, theo truyền thống gọi âm sắc (timbre) (phát âm “tamber”) Những âm sắc âm nhạc cụ đóng vai trị quan trọng việc cho phép (plays a vital role in allowing), thí dụ, nốt Mi (E) chơi guitar nghe khác với nốt chơi loại nhạc cụ (hay guitar khác mà đặc tính vật lý dẫn tới việc âm phổ bị khác đi) Trong số nhạc cụ, chẳng hạn nhạc cụ gỗ (woodwinds), không dùng cộng hưởng riêng biệt; lưỡi gà yếu tố để dao động nốt nhạc xác định cách nhạc công điều chỉnh chiều dài cột khơng khí nhạc cụ (gần tương đương với việc kiểm soát nốt nhạc cộng hưởng ống nghiệm, chai lọ hay ấn định cách cho vào số lượng nước định) Trong nhạc cụ khác, chẳng hạn trumpet trombones, cử động đôi môi nhạc công phần tử dao động Nhưng loại khác, sáo (flute) ống tiêu (recorders), khơng có dao động vật lý nào, tất rung động tạo luồng khơng khí xoay chiều nhanh chóng qua ống Trong trường hợp, đặc biệt cấu trúc vật lý cách chơi nhạc cụ đem lại phổ âm riêng chất lượng âm điệu riêng Sự khác biệt khái niệm phần tử rung cộng hưởng này, có số hiểu biết quan trọng khía cạnh âm thanh, kiểm soát hệ thống âm thanh, lại có khía cạnh khác lại khơng (xem lại hình 2.9) Điều thảo luận thêm phần chương 17 Phase can thiệp (Phase and Interference) Một đặc điểm thú vị quan trọng chuyển động sóng sine mối quan hệ chặt chẽ với chuyển động vòng quanh Đây sở cho việc đo lường phase sóng (wave’s phase) Nghiên cứu mối quan hệ đặc biệt phase với sóng âm phức tạp, mục đích giáo trình cần thiết để hiểu ý tưởng Hình 2.10 cho thấy đồ thị sóng sine vẽ chiếu quay vịng trịn có bán kính với biên độ đỉnh (peak) sóng Trong hình minh họa này, điểm X1 vòng tròn cho quay theo vịng trịn tần số điểm X2 sóng sine Nếu hai bắt đầu chuyển động củanó lúc khơng độ, vị trí thẳng đứng (biên độ) giống hệt thời điểm chu kỳ tương ứng Khi chu kỳ đạt đến 90 độ, biên độ tích cực (nén) đỉnh giá trị Ở 180 độ, biên độ lại không; biên độ 270 độ âm (mở rộng) đỉnh giá trị Tại 360 độ (giống không độ), biên độ lần không lại bắt đầu chu kỳ Hình 2.10 Sự liên quan hình trịn sóng phase Sóng sine (tần số) thực tế hình thức chuyển động vịng trịn mở rộng trục, thời gian hay khoảng cách Quan hệ gần gũi để chuyển động vịng trịn (từ góc độ vật lý học, dạng chuyển động tinh khiết nhất) giải thích có khuynh hướng độc lập với nhau, thực tế kết hợp với theo vô số cách Các khái niệm phase quan trọng pro-sound Phase viết tắt Φ Một chức phổ biến mixer chất lượng cao, số thiết bị delay, crossover có cho phép đảo ngược pha(còn gọi phân cực ngược reversed polarity) 180 ° Cách đảo chiều thực cách đảo ngược dây tín hiệu đầu cáp XLR loại balance, thể chương 16, Một vấn đề khác quan trọng phase nối dây loa loại phân cực, gắn vào thùng loa hay array loa, khơng, có khuynh hướng hủy bỏ tác động output (triệt tiêu), đặc biệt tần số thấp (Trong trường hợp xấu nhất, dập tắt (blow out) tồn bộ, giải thích thêm chương phần acoustic loading) Khi hai hay nhiều sóng tương tác với nhau, biên độ bổ sung mặt đại số Trong thí dụ đơn giản (hình 2.11), hai sóng sine tần số biên độ chồng lên với bắt đầu lúc không độ (cùng phase – in phase), kết cho sóng sine với biên độ gấp đơi biên độ sóng Các sóng gọi can thiệp xây dựng lẫn Nếu hai sóng đó, chồng lên với sóng khơng độ sóng khác 180 độ, biên độ sau đối xứng xác (lệch phase 180 độ, out of phase), gọi can thiệp phá hoại lẫn (destructively), trường hợp hồn tồn triệt tiêu lẫn Nếu hai sóng có tần số biên độ đồng chồng với mối quan hệ phase khác liên quan đến (with respect to one another), có lúc can thiệp xây dựng, có lúc khác can thiệp phá hoại Nói cách khác, điều hoàn thiện phần hay toàn phần (sự can thiệp xây dựng) hay triệt tiêu phần hay toàn phần (sự can thiệp phá hoại) Trong mơi trường âm nghe được, sóng triệt tiêu hồn tồn, trải nghiệm chúng tơi thường có triệt tiêu phần Các mối quan hệ đại số loại cho tất loại tương tác sóng âm Sóng âm từ hai nguồn khác tương tác theo cách so sánh với sóng tạo hai rối loạn riêng biệt mặt nước (Hình 2.11) Lưu ý loại can thiệp xây dựng phá hoại khác không làm thay đổi đường loạt sóng Sự can thiệp điểm cần cộng thêm mức độ biên độ tích cực hay tiêu cực cần thiết để vượt qua sóng dọc theo hành trình ngồi Tuy nhiên, thính giả vị trí nào, nghe thấy tần số khác đến mức độ mà họ nghe thấy tăng hay giảm vị trí lắng nghe cụ thể Điều quan trọng, với hệ thống có nhiều vị trí đặt loa, mong đợi âm thay đổi phần khắp khán giả, âm phát tán hiệu loa Hình 2.11 Những tương tác sóng với Trong di chuyển xun qua khơng khí hay xun qua tín hiệu điện, phase sóng đồng tăng gấp đơi cường độ (+3 dB độ vang (acoustically), dB điện tử, tùy thuộc vào loại mạch Sóng ngược phase dĩ nhiên bị triệt tiêu hồn tồn Khi sóng đồng phát từ hai nguồn riêng biệt, thư vị trí người nghe loạt mối quan hệ phase hai thái cực, phần s lên hay phần triệt tiêu lẫn (Đồng thời, thường có chồng chéo đáng kể phản xạ từ b xung quanh).Chỉ người đứng xa từ hai nguồn (như hình dưới) nghe tất tần số cố Trong vị trí khác, số tần số gia tăng tần số khác bị triệt tiêu Điều c nghĩa cho người vận hành hệ thống, âm dự kiến thay đổi đáng kể tùy theo vị trí tr khán giả, dù ln ln phát tán loa Các dạng sóng phức tạp (Complex Waveforms) Như giải thích, âm có riêng phổ tần số mà tiến trình nghe có khả xác định âm điệu đặc biệt âm Mặc dù,các tần số tương ứng đến âm truyền đồng lúc qua khơng khí nào? Để trả lời điều này, có lẽ nên nhìn piston loa lần nữa, trường hợp nhân dạng sóng phức tạp note nhạc chơi piano Hình 2.12 cho thấy phổ tần số tiêu biểu liên quan đến nốt nhạc La (A), 220Hz (dưới nốt nhạc A bát độ) chơi đàn piano (Ngẫu nhiên, họa âm thứ bảy tối thiểu điểm gõ búa dây đàn piano trường hợp loại bỏ có hiệu bội âm đặc biệt này) Khi âm gốc tất bội âm chồng lên mô tả phần trước phase can thiệp, kết hợp dạng sóng phức tạp mà xuất hiệnhơi giống thể hình 2.12 Dạng sóng gần tiêu biểu cho chuyển động vành loa (cone) để nhân âm thanhtương tự Trên thực tế, dạng sóng thí dụ minh họa mang theo lượng lớn dạng thức, người nghe thấy chúng có âm tương tự nhau, không giống Điều xảy tần số liên quan đến âm nhạc cụ nhân loa mối quan hệ lệch phase với Ngoài ra, tần số âm thường bao gồm nhiều sóng sine chung tần số kết hợp loạt mối quan hệ phase Đây kết âm phát từ khu vực rộng lớn, từ điểm, cho biết thêm tinh tế tính cách tự nhiên đầy đủ (fullness) định âm Trong thực tế, hình dạng đặc biệt dạng sóng phức tạp, nhiên, gần không quan trọng phổ tần số chứa Lưu ý dạng sóng sóng vng, sóng tam giác sóng cưa thực tế khơng đơn giản Sóng vng, thơng dụng để thử nghiệm phịng thí nghiệm thiết bị âm thanh, dạng sóng đơn giản khác dễ dàng tổng hợp nhạc cụ điện tử chúng chứa âm phổ thành phần sóng sine riêng Một sóng vng, thực tế bao gồm sóng dãy số lẻ họa âm (1, 3, 5, 7, 9, v.v hình 2.13) Thí dụ khác, sóng cưa, mơ hình lý thuyết sợi dây cong hợp âm giọng hát người (mặc dù thực tế phức tạp nhiều) Hình 2.14 cho thấy sóng cưa chia nhiều thành phần sóng sine cụ thể Một chúng tạo ra, dạng sóng thực hoạt động đơn giản theo âm phổ tần số (thành phần sóng sine) liên quan, âm khác Hình 2.12 (A) Họa âm dây đàn Piano hiển thị tỉ lệ tuyến tính Đây note nhạc tương đối thấp, họa âm củ rộng thành âm phổ, tần số khác tượng trưng cho ảnh hưởng sợi dây đàn v hiển thị).Chú ý bội âm ăn nhịp với bát độ liên tiếp biểu đồ (B) Với nốt nhạc cao , họa âm đặt xa hơn, có tần số liên quan Nếu nốt n hơn, dây đàn thường thiết kế khơng có cuộn dây xoắn bao quanh, tính tốn âm th tinh khiết (C) “Rough” mơ tả dạng sóng phức tạp, thu từ kết hợp tần số liên quan Điều cho chuyển động vành loa tái tạo âm Hình 2.13 Lưu ý họa âm lẻ thêm vào phase thích hợp cân đối, cạnh bên dốc đầu trải phẳng Khi họa âm lẻ đủ số lượng theo tỉ lệ, kết cho sóng vng Một sóng vng hồn hảo có họa âm lẻ vượt ngồi phần cuối phía phổ âm (đến vơ c Dưới hiển thị kết lên tới 29 họa âm Hình 2.14 Các thành phần sóng sine sóng cưa Giản dị, có sáu họa âm hiển thị Khi thêm vào tần số cao hơn, cácxung đột (wriggles sóng cưa nhọn, thể đường chấm chấm Tương tự vậy, sóng cư dễ dàng chia nhỏ thành thành phần sóng sine nó, hai mặt, âm học điện tử