MyNa - Thế giới Âm nhạc & Máy tính

11 kHz, 22 kHz hay 44.1 kHz?

(3 - bình chọn)

Thực ra, âm thanh số không phức tạp lắm khi chúng ta phân tích kỹ. Có hai sự khác nhau chính giữa âm thanh analog thông thường và âm thanh dạng số. Đó là cách mà âm thanh được ghi lại và phát ra.

  • Âm thanh analog được ghi bằng cách ghi lại năng lượng điện lên trên một vật trữ từ tính, như băng cassette, băng video, hay một đĩa hát. Ở máy cassette, điện từ trong đầu ghi của máy dao động tùy thuộc vào dòng điện chạy ngang qua nó. Khi băng từ di chuyển ngang qua đầu thâu, những dao động này được ghi lên băng. Khi âm thanh được phát lại, đầu phát đọc dấu từ tính trên băng và sinh ra một tín hiệu điện tương tự với âm thanh gốc ban đầu.
  • Việc ghi lại âm thanh dạng số dựa vào một kỹ thuật được gọi là lấy mẫu. Lấy mẫu [sampling] chuyển đổi năng lượng điện từ một tín hiệu âm thanh analog thành mã số nhị phân bao gồm các con số 1 và số 0, cũng còn gọi là các bit, để tạo nên một tập tin âm thanh dạng số. Phần cứng chính liên quan đến việc lấy mẫu là một thiết bị chuyển đổi từ analog sang dạng số (còn được gọi là một bộ chuyển A thành D [A/D]). Các mẫu lấy được chính là các tín hiệu âm thanh.
  • Một mẫu âm giống như một khung của phim video. Một âm trọn vẹn được tạo nên từ các mẫu riêng biệt, mỗi mẫu mô tả từng phần khác nhau của âm thanh. Một khung phim đơn lẻ hay một mẫu đơn lẻ không cho bạn biết nhiều về nội dung, tính chất của phim hay âm thanh. Tuy nhiên, khi nhiều mẫu được phát lại liên tục rất nhanh, các bạn sẽ nghe được toàn bộ âm thanh. Tương tự như khi các bạn xem các khung hình xuất hiện lần lượt theo thứ tự, các bạn sẽ thấy hình ảnh chuyển động.
  • Các mẫu âm được lưu vào các thiết bị lưu trữ trong máy tính, như đĩa cứng chẳng hạn. Các mẫu âm này có thể dùng để tái tạo lại một đồ thị dạng sóng âm. Để phát lại âm thanh đó, các mẫu âm từ máy tính được gửi qua một thiết bị chuyển đổi dạng số [digital] ra dạng tương phỏng [analog] (D/A), từ đó ta có thể nghe lại được âm thanh ban đầu.
  • Hai nhân tố chính ảnh hưởng đến chất lượng khi thu âm dạng số: đó là tốc độ lấy mẫu và độ phân giải của mẫu.
  1. Tốc độ lấy mẫu [sample rate] quyết định sẽ có bao nhiêu mẫu được lấy trong một giây.
  2. Độ phân giải mẫu [sample resolution] xác định độ chính xác của một mẫu là 8 bit hay 16 bit.
  • Nếu nhìn một mẫu từ góc độ phim ảnh, tốc độ mẫu sẽ là tốc độ khung hình phim và độ phân giải mẫu chính là tiêu cự. Cùng nhau hay biệt lập, hai nhân tố này đóng vai trò to lớn quyết định đến chất lượng âm thanh dạng số.
  • Tốc độ lấy mẫu của CD chuẩn là 44,1 kHz, của DVD là 48 kHz và trong nhiều phần mềm thu âm hiện nay hỗ trợ tốc độ lấy mẫu cao hơn rất nhiều: 96 kHz, 176 kHz, 192 kHz… Các mức này vượt xa ngoài khả năng nghe mà con người có thể nghe được (khoảng 20 kHz), sao phiền phức vậy? Có một nguyên lý toán học gọi là Giới hạn Nyquist có thể giải thích cho việc này. Giới hạn Nyquist [Nyquist limit] là nguyên lý khoa học đã được chứng minh xác thực rằng để đảm bảo cho một mẫu âm thanh được tái tạo chính xác, tốc độ lấy mẫu phải hai lần cao hơn tần số cao nhất trong âm thanh ấy.
  • Một âm thanh dưới dạng số hóa không cần phải có tốc độ lấy mẫu cao thì mới tốt hay thích hợp cho việc sử dụng. Ví dụ, khi hệ thống thư nói [voicemail] ghi nhận giọng nói của bạn, nó không lấy mẫu ở mức 44,1 kHz; thực ra, nó sẽ dùng một mức thấp hơn, có thể là 22 kHz. Khi giọng nói thường không cao hơn 10 kHz, một tốc độ mẫu chừng 22 kHz có thể tái tạo chính xác chất giọng khi phát lại thông điệp đó.
  • Lý do người ta giảm các tốc độ lấy mẫu? Đơn giản là để tiết kiệm bộ nhớ. Tốc độ lấy mẫu thấp hơn, âm thanh đó sẽ chiếm phần lưu trữ trên máy tính ít hơn.
  • Tuy nhiên, cũng có trường hợp người ta tăng tốc độ lấy mẫu. Ví dụ trong một số môi trường thu âm, ta lấy mẫu ở 44.1 kHz sau đó giảm tốc độ lấy mẫu xuống còn 22 kHz [down sampling] để triệt nhiễu.

 

MyNa - Thế giới Âm nhạc và Máy tính