Theo từ điển Wikipedia 2010, mức độ trầm bổng của âm thanh hoặc nốt nhạc được chơi bởi một nhạc cụ, tạo ra bởi sự kết hợp của một số lượng những tần số vật lí âm thanh riêng biệt. Giá trị tần số thấp được gọi là tần số nền hay tần số cơ bản và cường độ mà tần số này sinh ra được sử dụng để đặt tên nốt nhạc. Chẳng hạn, nốt La (A) có tần số 440Hz. Những tần số khác được gọi là bội âm của tần số cơ bản, đó có thể là bội số hoặc thương số của tần số cơ bản.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Khi chuyển nhìn nhận âm thanh theo thời gian sang nhìn nhận theo tần số, người ta có khái niệm phổ tần số-biên độ.
2.2.2.5 Năng lƣợng âm thanh
Năng lượng sóng âm thay đổi theo nhiều phạm vi. Theo đánh giá của Whitaker, Benson 2002, Yamaha 1990 như sau:
Tỉ lệ năng lượng âm thanh, tức tỉ lệ áp suất tác động của âm thanh được so với (i) thay đổi theo dB ứng với năng lượng; (ii) thay đổi dB ứng với ấp suất âm thanh.
Cường độ âm thanh điển hình đối với một số nguồn:
Máy bay phản lực cách 10m, mức áp suất âm thanh 130-160dB, cường độ
103W/m2, tác động tức khắc, tác hại đến tai.
Ồn đô thị cách 15m, 70dB, 10-6
W/m2.
Tiếng thở, 10dB, 10-12W/m2, không nghe thấy.
2.2.2.6 Nhịp và phách
Phách là thay đổi đều đặn theo biên độ rung phức tạp, được tạo nên nhờ chồng các rung có cùng tần số và biên độ. Người ta nghe thấy thay đổi theo âm lượng với tần số âm cơ bản.
2.2.2.7 Cộng hƣởng
Cộng hưởng là hiện tượng xảy ra trong dao động cưỡng bức, khi một dao động được kích thích bởi một ngoại lực tuần hoàn có cùng tần số với dao động riêng của nó. Khi có sự cộng hưởng thì biên độ dao động đạt giá trị cực đại.
2.2.2.8 Formant
Một vùng phổ, tức các dòng phổ, thay đổi theo hưởng ứng cộng hưởng tần số, và hạng tần số với cực đại của độ rộng của vùng được gọi là formant. Formant là khía cạnh phân biệt các nguyên âm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 2.21Formant phân biệt ah, uh
2.3 Âm thanh, âm nhạc và tiếng nói
2.3.1 Tương quan âm thanh, âm nhạc và tiếng nói
Âm nhạc sẽ không tồn tại nếu không có âm thanh. Tất cả những gì có tính nhạc đều xuất phát từ âm thanh, nhưng ngược lại thì không đúng, có rất nhiều âm thanh không có tính nhạc. Giữa âm thanh có tính nhạc và âm thanh không có tính nhạc luôn có sự khác nhau. Tiếng nói cũng là âm thanh, nếu xét theo phương diện âm thanh có tính nhạc và âm thanh không có tính nhạc thì tiếng nói có một phần là âm thanh có tính nhạc và một phần là âm thanh không có tính nhạc.
Hình 2.22Sự tƣơng quan giữa âm thanh, âm nhạc và tiếng nói
Dạng sóng âm không có tính nhạc của cánh cửa khi sập lại không đều và giật, lúc đầu có biên độ lớn sau đó biên độ nhỏ dần, âm thanh gay gắt khó nghe.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Sóng âm của đàn Guitar cũng có biên độ lúc đầu lớn sau đó nhỏ dần, đều đặn, khi nghe sẽ dịu và có tính nhạc rõ ràng.
Hình 2.24Sóng âm của dây đàn Guitar có tính nhạc
Như vậy, âm thanh có tính nhạc là sự rung của sóng âm một cách đều đặn. Khi nghe sóng âm đều đặn tai chúng ta phát hiện được tần số và nhận biết được cao độ của âm thanh. Chẳng hạn như tiếng hát, tiếng đàn, tiếng sáo... Những âm thanh này gọi là những âm có cao độ rõ ràng hay còn gọi là âm thanh có tính nhạc (tức âm nhạc). Âm thanh không có tính nhạc là sự hỗn độn của tần số dao động, nó không theo một trật tự đều đặn. Tai chúng ta vẫn nhận biết được âm thanh này nhưng không có tần số nào ổn định để có thể phân biệt được cao độ. Chẳng hạn như những âm thanh không có tần số nhất định như tiếng máy nổ, tiếng còi ô tô, tiếng sấm, tiếng hét... gọi là những âm không có độ cao rõ ràng hay còn gọi là tạp âm.
Hình 2.25Sóng của âm thanh có tính nhạc (a) và không có tính nhạc (b)
Nhiều âm thanh được hình thành từ sự kết hợp của cả âm thanh không có tính nhạc và âm thanh có tính nhạc giúp người nghe phân biệt được cao độ của nó và khi đó âm thanh này trở thành có tính nhạc. Ví dụ như sự kết hợp của trống và các nhạc cụ gõ phụ.
2.3.2 Ảnh hưởng của biên độ và tần số
Có hai thuộc tính của sự rung ảnh hưởng đến cách thức âm thanh vang lên đó là biên độ và tần số.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Biên độ (của sóng âm) là kích cỡ của rung và nó xác định mức độ to nhỏ (cường độ) của âm thanh, âm thanh rung động hơn có nghĩa là nó vang to hơn.
Hình 2.26Sóng có biên độ thấp (a) và biên độ cao (b)
Tần số (sóng âm) là tốc độ của rung, nó xác định ra cao độ của âm thanh, tần số lớn thì âm thanh cao và ngược lại tần số nhỏ thì âm thanh thấp. Tần số được đo bằng số vòng của sóng âm xảy ra trong một giây, đơn vị của tần số là Hertz (Hz).
Hình 2.27Sóng âm có tấn số thấp (a) và tần số cao (b)
Ví dụ: nốt A (La) ở quảng 4 có tần số là 440 Hz thường được dùng để làm chuẩn lên dây cho các nhạc cụ.
2.3.3 Âm sắc nhạc cụ, bồi âm
Khi một vật thể dao động, sóng âm của chúng khúc xạ ở những phần bằng nhau sinh ra bồi âm. Chẳng hạn, khi một dây dàn violon dao động, nó không chỉ rung toàn bộ dây đàn mà còn dao động ở từng phần 1/2 dây, 1/3 dây, 1/4 dây... Trong quá trình dao động chung của toàn bộ dây đàn, những dao động ở từng phần của dây đàn cũng tạo ra những âm cục bộ. Những âm này có độ cao khác nhau vì dao động của các sóng tạo ra chúng có tốc độ khác nhau. Tuy nhiên, tai chúng ta chỉ nghe được âm chính do dao động của toàn bộ dây đàn tạo ra, còn những âm này không nhận thấy được và chúng được gọi là âm bồi.
Có rất nhiều nhạc cụ và âm sắc khác nhau. Khi hai nhạc cụ cùng chơi một cao độ chúng cũng vang lên khác nhau về âm sắc. Điều này có nghĩa là nhạc cụ đã tạo ra một sóng âm mà được kết hợp từ nhiều tần số có liên quan (gọi là bồi âm). Tất cả các tần số hợp lại tạo nên âm sắc khác nhau, tiếng nói khác nhau của các nhạc cụ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Tần số thấp nhất thường là tần số chính, ta có thể nhận biết được cao độ của nó. Sự kết hợp các bồi âm khác cho ta một dạng sóng âm khác biệt, do đó cho ta sự khác biệt về âm sắc của nhạc cụ.
Đàn Piano và kèn trumpet hoặc guitar chứa những sự kết hợp bồi âm khác nhau và do đó ta sẽ nhận biết được tiếng của từng nhạc cụ, ngay cả khi chúng chơi cùng một nốt nhạc.
Hình 2.28Sự kết hợp bồi âm khác nhau
Khi ta nhân đôi tần số của một nốt nhạc thì cao độ của nó sẽ cao gấp đôi. Chúng ta vẫn thấy chúng vang lên giống nhau ở một góc độ nào đó, nhưng tần số của nó thì khác nhau. Hãy xem xét tần số 440 Hz, nó là nốt A nằm ở giữa bàn phím đàn piano. Tần số 880 Hz cao gấp đôi nhưng vẫn là nốt A và âm thanh nghe rất giống nhau, đôi khi khó phân biệt. Sóng âm sau đây sẽ cho ta thấy hai vòng của tần số 880 Hz lại bằng với khoảng cách của một vòng tần số 440 Hz.
Hình 2.29Sóng âm nốt A với tần số 440Hz và 880 Hz
Bảng 2.1 Tƣơng quan giữa cao độ và tần số
Nốt Tần số Nốt Tần số
A 440.00 Hz E 659.25 Hz
A#/Bb 466.16 Hz F 698.46 Hz
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn C 523.25 Hz G 783.99 Hz C#/Db 554.37 Hz G#/Ab 830.61 Hz D 587.33 Hz A 880.00 Hz D#/Eb 622.25 Hz 2.4 Nhạc cụ
Trong lịch sử phát triển của dân tộc Việt Nam đã sáng tạo nên rất nhiều loại nhạc cụ và thể loại âm nhạc để bộc lộ tâm tư tình cảm, để có thêm sự phấn chấn và sức mạnh trong lao động và chiến đấu, để giáo dục cho con cháu truyền thống của ông cha, đạo lý làm người, và để giao tiếp với thế giới thần linh trong tâm...
Ngày nay chúng ta còn lưu giữ một kho nhạc cụ dân tộc đủ loại từ những dạng đơn sơ nhất cho tới những dạng có sự phát triển khá cao với những kỹ thuật diễn tấu tinh tế. Có thể phân các nhạc cụ dân tộc thành bốn họ chính như: họ thân tự vang, họ màng rung, họ hơi và họ dây.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.4.1 Họ thân tự vang
Một số nhạc cụ dân tộc Việt Nam thuộc họ thân tự vang: (1) Bẳng Tăng, (2) Mõ (gồm Mõ Trâu và Mõ Làng), (3) Ưng Quái, (4) T'rưng, Bahnar, (5) Thanh la, (6) Trống Đồng, (7) Tiu Cảnh, (8) Rôneathung, (9) Chũm choẹ, (10) Chuông chùa, (11) Ching Kramam, (12) Chiêng Honh, (13) Chùm Ma Hính, (14) Ân Toong, (15) Luống, (16) Đao- Đao, (17) Song loan, (18) Sênh tiền, (19) T'rưng...
2.4.2 Họ màng rung
Một số nhạc cụ dân tộc Việt Nam họ màng rung: (1) Trống mảnh, (2) Trống Chiến, (3) Trống Bồng, (4) Trống Xẩm, (5) Acưr, (6) Ghì nằng, (7) Trống Tang Sành, (8) Trống cái, (9) Trống cơm, (10) Trống Hagừnsít, (11) Blơng Bơng, (12) Hơ gơr, (13) Trống Paranưng, (14) Trống đế...
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.4.3 Họ hơi
Một số nhạc cụ dân tộc Việt Nam họ hơi: (1) Bẳng bu, (2) Ky Pah, (3) Tâng coi, (4) Areng, (5) Đing đuk, (6) Đing Năm, (7) Đing Tác Ta, (8) Kupuốt, (9) M'buốt, (10) Pí Láo Nọi, (11) Pí Đôi, (12) Pí Me, (13) Pí Lao Luông, (14) Púa, (15) Sáo diều, (16) Sáo trúc, (17) Tiêu, (18) Bỉ đôi, (19) Kềnh, (20) Đing jơng (đing téc), (21) Ưng Quái, (22) Đing Tút, (23) Pí thiu, (24) Pí Tót, (25) Pí Tam Lay, (26) Kèn Xaranai, (27) Xi – u, (28) Pí Sên, (29) Ala hay Sáo Ala, (30) Kèn Bầu, (31) Khèn Bè (Kén Pé hoặc Pí Pe), (32) Klon-Pút, (33) Pí Lè, (34) Pí Pặp...
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 2.32Nhạc cụ dân tộc: Họ hơi
2.4.4 Họ dây
Một số nhạc cụ dân tộc Việt Nam họ dây: (1) Goong Kram hay Goong Đer, (2) Kok-ta-lư, (3) Zèn xìn, (4) Tam Thập Lục, (5) Tàn Máng, (6) Đàn Tam, (7) Đàn Sến, (8) Đàn Hồ, (9) Cò Ke, (10) Broh, (11) Brố, (12) Poòng Păng, (13) Đing Goong, (14) Tâm Plưng, (15) Tính Then, (16) Abel, (17) Đàn Bầu, (18) Đàn Đáy, (19) Đàn Nhị, (20) Kanhi, (21) K'ný, (22) Đàn Nguyệt, (23) Đàn Tranh, (24) Đàn Tính, (25) Tỳ Bà...
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 2.33Nhạc cụ dân tộc: Họ dây
2.5 Kết luận
Việc nghiên cứu các đặc trưng của dữ liệu đa phương tiện nói chung và dữ liệu âm thanh nói riêng sẽ tạo sự thuận lợi cho việc tổ chức lưu trữ và khai thác cơ sở dữ liệu đa phương tiện cũng như cơ sở dữ liệu âm thanh. Do đó, chương này của luận
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
văn đã tóm tắt những đặc trưng cơ bản nhất của dữ liệu âm thanh giúp ta có cái nhìn đầy đủ về dữ liệu âm thanh để chuẩn bị cho việc tổ chức và khai thác dữ liệu âm thanh.
Phần cuối chương là giới thiệu về một số nhạc cụ dân tộc, cho phép tìm hiểu về nhạc cụ nói chung và nhạc cụ dân tộc tại quê hương Thanh Hóa nói riêng cũng như nhạc cụ dân tộc Việt Nam nói chung.
Ở chương tiếp theo của luận văn sẽ trình bày cách tổ chức dữ liệu âm thanh và xây dựng cơ sở dữ liệu âm thanh...
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chƣơng 3. CƠ SỞ DỮ LIỆU ÂM THANH 3.1 Phân tích, thiết kế cơ sở dữ liệu đa phƣơng tiện
3.1.1 Cấu trúc của cơ sở dữ liệu đa phương tiện
Việc phân tích, thiết kế cơ sở dữ liệu đa phương tiện được tiến hành như đối với cơ sở dữ liệu bình thường. Tuy nhiên, do tính phức tạp của dữ liệu đa phương tiện mà ngoài việc xử lí các dữ liệu đa phương tiện, cần tuân theo qui trình phân tích, thiết kế cơ sở dữ liệu, liên quan đến :
1. Phân tích dữ liệu, 2. Mô hình hóa dữ liệu, 3. Lưu trữ dữ liệu,
4. Xác định dữ liệu trả về, 5. Truy cập dữ liệu,
6. Phương tiện truyền thông.
3.1.1.1 Phân tích dữ liệu
Khi phân tích dữ liệu, cần phải trả lời được hai câu hỏi: “Các dữ liệu có cấu trúc như thế nào?” và “Dữ liệu được truy cập như thế nào?”. Dữ liệu được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu có thể theo hai hình thức có cấu trúc và phi cấu trúc. Dữ liệu phi cấu trúc được sử dụng trong những trường hợp không đòi hỏi các truy cập có cấu trúc. Dữ liệu có cấu trúc được lưu trữ ở dạng các biến, các trường, các thuộc tính với giá trị tương ứng. Các dữ liệu đa phương tiện có thể được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu ở dạng thô, dạng danh sách hoặc dạng mô tả. Ở dạng thô dữ liệu được biểu diễn thông qua các byte hoặc bit điểm mẫu. Ví dụ: khi biểu diễn ảnh ta cần xác định được kích thước.
3.1.1.2 Mô hình hóa dữ liệu
Mô hình hóa dữ liệu tập trung vào việc thiết kế xây dựng các thao tác trên cơ sở dữ liệu đa phương tiện để thực hiện các giao thức truyền thông, các thao tác trích chọn, chèn, truy cập... Khi thực hiện các thao tác với các dữ liệu đa phương tiện liên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
tục như âm thanh, video, hoạt hình... cần phải chú ý các khái niệm luồng dữ liệu, thời gian, thành phần tại mỗi thời điểm và đồng bộ hóa.
Một trong những vấn đề quan trong nhất của hệ thống cơ sở dữ liệu đa phương tiện là sự mô tả về cấu trúc của phương tiện truyền thông, hạn chế thời gian truy cập, cập nhật và trình bày.
3.1.1.3 Lƣu trữ dữ liệu
Các đối tượng đa phương tiện được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu, gồm các phương tiện truyền thông không liên tục như văn bản, hình ảnh... và phương tiện truyền thông liên tục (coi như phương tiện truyền thông động) như âm thanh, video, hoạt hình... Các phương tiện truyền thông liên tục có tính chất thời gian thực ngược lại các phương tiện truyền thông không liên tục không có tính chất này. Do đó cơ chế để lưu trữ các dữ liệu này là rất khác nhau, hầu hết các dữ liệu phương tiện truyền thông liên tục được lưu trữ bằng cách sử dụng máy chủ lưu trữ riêng biệt để đáp ứng các yêu cầu thời gian thực, dữ liệu không liên tục được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu dưới dạng các tệp dữ liệu meta. Nói chung các dữ liệu có thể được lưu trữ trong ổ cứng, ổ CD-ROM, DVD hoặc trực tuyến. Máy chủ lưu trữ một số lượng lớn các tài liệu đa phương tiện, quản lí một số lượng rất lớn các thiết bị lưu trữ nên các thiết bị lưu trữ này được tổ chức theo hình thức phân cấp.
3.1.1.4 Xác định dữ liệu trả về
Mục tiêu cuối cùng của bất kỳ một cơ sở dữ liệu đa phương tiện là phải có phương thức truy cập thông tin đa phương tiện hiệu quả. Đối với việc truy cập, các đối tượng đa phương tiện có thể phân thành hai loại đối tượng là: đối tượng chủ động (đang hoạt động, trình diễn) và thụ động (chưa trình diễn). Các đối tượng có tham gia vào quá trình trình diễn gọi là đối tượng chủ động (đang thực hiện). Tương tự, các đối tượng không tham gia vào quá trình trình diễn gọi là đối tượng thụ động. Một môi trường khai thác cơ sở dữ liệu tốt nếu có thể coi tất cả các đối tượng đa phương tiện là chủ động. Ví dụ nếu một bản nhạc đang được truy cập từ cơ sở dữ liệu và được phát đồng thời thì coi phương thức truy cập bản nhạc đó là chủ động, nếu chưa được phát thì coi là thụ động.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.1.1.5 Truy cập dữ liệu
Để lấy được dữ liệu từ cơ sở dữ liệu phải sử dụng ngôn ngữ truy cập. Trong quá trình quản trị cơ sở dữ liệu, các truy cập dữ liệu của người dùng được xử lí bằng cách định nghĩa các thủ tục truy cập, ngôn ngữ truy cập như là một thành phần của