Tín hiệu âm thanh và sự cảm thụ tín hiệu âm thanh

g bao gồm 3 giai đoạn: khởi vang, đồng vang và kết vang.
1.15. Những yêu cầu cơ bản đối với một ảnh âm lập thể (stereo)
1. Giữ được sự cân đối lập thể: Xét cả về phân bố âm lượng cho mỗi nguồn âm cũng như phân bố phương vị cho các nguồn âm. Có 5 phương vị chính khi dựng ảnh âm: TRÁI (L), NỬA TRÁI (HL), GIỮA (M), NỬA PHẢI (HR), và PHẢI ( R).
2. Tận dụng tối đa chiều rộng dựng ảnh âm.
3. Tạo được cảm giác không gian rõ rệt.
4. Đảm bảo tính tương thích (đối với các chương trình dùng cho phát thanh truyền hình).
1.16. Tiếng nói và việc nhận dạng tiếng nói
Hiện nay, có các phương pháp sau để nhận dạng tiếng nói: Nhận dạng tiếng nói bằng phương pháp Markop ẩn, bằng mạng nơ ron và bằng trí tuệ nhân tạo.
1.17. Nguyên lý ghi âm
Với analog có các phương pháp ghi như sau:
Ghi cơ giới
Là phương pháp dùng thiết bị cơ giới để khắc những tín hiệu âm thanh, thành dạng các rãnh vòng tròn trên đĩa nhựa. Khi cần phát lại âm thanh đã ghi, thì cho kim đĩa hát chuyển động trên những rãnh vòng đó. Phương pháp này dùng trong sản xuất đĩa hát.
Ghi âm quang học
Là phương pháp dùng micrô và bộ điều chế quang, để đưa âm thanh cần ghi vào những phiến nhựa cảm quang. Sau đó đưa phiến nhựa đã định hình ghi âm, khống chế ánh sáng của đèn quang học chiếu tới, để phát ra tín hiệu ban đầu. Phương pháp ghi âm quang học thường dùng trong điện ảnh.
Ghi âm từ
Là phương pháp dùng dòng điện âm tần tác động lên băng từ và để lại từ dư trên băng theo quy luật của dong điện âm tần. Lúc phát lại thì những mức từ dư trên băng qua đầu từ đọc lại biến thành dòng điện âm tần. Phương pháp ghi âm từ dùng trong truyền thanh và đời sống.
Nguyên lý ghi âm từ dựa trên đặc tính của các hạt sắt từ có thể bị nhiễm từ, khi chịu tác động của từ trường và còn giữ lại mức từ dư, khi ra khỏi từ trường đó. Hiện nay, người ta thưòng dùng băng từ là băng nhựa có phủ một lớp bột sắt từ.
Với digital
Định dạng băng audio số DAT đầu tiên được phát triển cho máy ghi âm dân dụng (đầu từ quay – nên gọi là R-DAT : Rotary – Digital Audio Tape). Tuy nhiên DAT có chất lượng cao nên được dùng trong các muc đích chuyên dụng.
CHƯƠNG II
XỬ LÝ TÍN HIỆU ÂM THANH SỐ
. Tín hiệu âm thanh số là gì ?
Ở dạng gốc, tín hiệu âm thanh (tín hiệu âm tần) là tín hiệu tương tự (analog) tức là tín hiệu có đường biểu diễn tần số và biên độ liên tục. Tín hiệu analog là tín hiệu liên tục về thời gian và trị số.
Tín hiệu âm thanh digital là tín hiệu gồm những mẫu được lấy ra từ tín hiệu gốc analog và số hoá theo mã quy định, vì thế nó là những tín hiệu rời rạc, xét về mặt thời gian cũng như giá trị. Mỗi mẫu rời rạc được biễu diễn bằng một mã nhị phân.
Việc xử lí các mẫu nhị phân rời rạc đó theo quy luật của kỹ thuật số gọi là phương pháp xử lí tín hiệu âm thanh số. Mạch xử lí tín hiệu âm thanh số chủ yếu là các mạch trữ, mạch chuyển tiếp và mạch thuật toán.
Tại sao cần xử lí tín hiệu âm thanh theo công nghệ số
a. Phương pháp xử lí tín hiệu bằng công nghệ tương tự thường có những hạn chế về
Dải tần
Dải động
Độ méo
Độ suy hao
Suy giảm chất lượng khi sao chép thông tin,...
b. Một hệ truyền tín hiệu ( nói ngắn gọn là một kênh ) được đặc trưng bởi các tính chất kỹ thuật sau
Tỉ số tín hiệu trên tạp âm (S/N)
Yếu tố gây nhiễu thường gặp nhất là tạp âm sinh ra ngay trong các linh kiện điện tử ( cả linh kiện thụ động và tích cực ). Những điện áp tạp âm này phân bố suốt dải âm tần, từ thấp lên cao. Khi nghe phát ra loa ta thường có cảm giác chúng chỉ xuất hiện ở vùng tần số cao. Sở dĩ như vậy dải thông ở vùng tần số thấp trên đường đặc tuyến biên độ tần số hẹp hơn nhiều so với vùng tần số cao. Mặt khác khả năng cảm thụ của tai người còn phụ thuộc vào tần số.
Tiêu chuẩn cho máy HiFi : (S/N) >= 54dB.
Dải động
Dải động của một kênh truyền dẫn cho biết mức điện áp ra cực đại và cực tiểu mà không bị ảnh hưởng của tạp âm, biểu thị bằng dB. Giá trị cực đại còn phụ thuộc vào khả năng điều chế của hệ thống, giá trị tạp nhiễu phụ thuộc vào độ nhiễu và tạp âm của toàn kênh.
Khi truyền một tín hiệu âm thanh với dải động tự nhiên của kênh đủ rộng (thí dụ một tác phẩm khí nhạc cho dàn nhạc hoà tấu: concerto, symphony,..) qua một kênh truyền dẫn có dải động hẹp hơn thì tín hiệu đầu ra bị ép lại.
Dải tần
Tín hiệu truyền đi thường bị giới hạn trong một khoảng tần số, tuỳ từng trường hợp chất lượng của kênh. Tín hiệu tần số thấp, thành phần điện áp một chiều và tần số cao (ở cuối dải tần) thưòng không được chuyển tải đầy đủ hay bị mất hoàn toàn.
Độ tuyến tính
Trên một kênh truyền dẫn lý tưởng thì tín hiệu đầu ra phải biến đổi tuyến tính vói tín hiệu đầu vào. Nếu không được như vậy thì sẽ tạo ra méo tín hiệu.
Kênh truyền dẫn thường tạo ra méo tuyến tính (méo đường thẳng) và méo phi tuyến tính (méo không đường thẳng).
Méo đường thẳng xuất hiện khi đặc tuyến biên độ - tần số của hệ truyền không bằng phẳng. Méo không đường thẳng tạo ra các thành phần tần số không có trong tín hiệu gốc. Dạng méo này là do các đặc tuyến công tác của linh kiện không được thẳng, sinh ra hài. Độ méo biểu hiện bằng hệ số méo, tức là bằng tỷ số hiệu dụng của các thành phần hài bậc cao do méo tạo ra trên tín hiệu tổng. Note : Trên cơ sở tóm tắt các đặc tính kỹ thuật của một kênh thông tin ta thấy ngay: tín hiệu analog bị ảnh hưởng rất nhiều bởi tình trạng của kênh trong quá trình chuyển tải thông tin.
Để giảm tới mức thấp nhất những ảnh hưởng của kênh lên tín hiệu, người ta chuyển tín hiệu của âm thanh sang dạng số.
2.3. Ưu, nhược điểm của công nghệ xử lý âm thanh số
Ưu điểm
Nhiễu không thể xâm nhập được vào tín hiệu
Với kỹ thuật analog ta không thể tách nhiễu ra khỏi tín hiệu khi đã bị xâm nhập, mặt khác tỉ số S/N bị thu hẹp.
Trong kỹ thuật digital, với phương pháp hạn biên (limit) ta hoàn toàn có thể tách được nhiễu ra khỏi các điện áp vuông góc để tái tạo các tín hiệu gốc hoàn toàn sạch. Nhờ đó, có thể lọc được tất cả can nhiễu của hệ thống truyền dẫn. Phương pháp xử lí tín hiệu số có thể đạt được S/N > 90 dB và do đó có thể đạt được dải động rất lớn. Ưu điểm này cho phép sao chép nhiều lần các thông tin âm thanh từ băng hay đĩa sang băng hay đĩa khác mà không làm giảm chất lượng.
Trong công nghệ analog, quá trình in lại các băng đĩa đều làm tăng tạp âm rõ rệt. Điều này hoàn toàn không tồn tại trong công nghệ digital. Tóm lại XLTH âm thanh bằng công nghệ số có các ưu điểm sau:
Tỷ số S/N lớn.
Mở rộng dải động.
Có khả năng sao chép thông tin vô hạn định mà không làm giảm chất lượng.
Không bị ảnh hưởng bởi sự dao dộng nhiệt độ và điện áp công tác.
Không bị méo tín hiệu.
Có khả năng tái lập thành phần điện áp một chiều của tín hiệu.
Đặc tuyến tần số bằng phẳng.
b. Nhưng công nghệ số cũng có các nhược điểm sau
1.Tín hiệu ở dạng dữ liệu số thưòng dễ bị tổn thất. Chỉ mất một vài bit dữ liệu cũng dẫn tới lỗi trong tín hiệu âm thanh. Sửa các lỗi dữ liệu rất...