Audio, tiếng Anh là AUDIO, có thể bạn đã thấy cổng xuất hoặc nhập AUDIO ở mặt sau của đầu ghi hình hoặc VCD. Bằng cách này, chúng ta có thể giải thích âm thanh một cách rất phổ biến, miễn đó là âm thanh mà chúng ta có thể nghe thấy, nó có thể được truyền đi như một tín hiệu âm thanh. Tính chất vật lý của âm thanh quá chuyên nghiệp, vì vậy hãy tham khảo các tài liệu khác. Âm thanh trong tự nhiên rất phức tạp, và dạng sóng cũng vô cùng phức tạp. Thông thường chúng ta sử dụng mã hóa điều chế mã xung, tức là mã hóa PCM. PCM chuyển đổi tín hiệu tương tự thay đổi liên tục thành mã kỹ thuật số thông qua ba bước lấy mẫu, lượng tử hóa và mã hóa.
1. Các khái niệm cơ bản về âm thanh
(1) Tốc độ lấy mẫu và kích thước lấy mẫu (bit / bit) là gì.
Âm thanh thực chất là một loại sóng năng lượng nên nó cũng có những đặc điểm về tần số và biên độ. Tần số tương ứng với trục thời gian và biên độ tương ứng với trục mức. Sóng êm vô hạn, và sợi dây có thể được coi là bao gồm vô số điểm. Vì không gian lưu trữ tương đối hạn chế, các điểm của chuỗi phải được lấy mẫu trong quá trình mã hóa kỹ thuật số. Quá trình lấy mẫu là trích xuất giá trị tần số của một điểm nhất định. Rõ ràng, càng nhiều điểm được trích xuất trong một giây, thì tần số thông tin thu được càng nhiều. Để khôi phục dạng sóng, phải có hai điểm lấy mẫu trong một lần rung. Tần số cao nhất có thể cảm nhận được là 20kHz. Do đó, để đáp ứng yêu cầu nghe của tai người, cần phải lấy mẫu ít nhất 40k lần / giây, tính bằng 40kHz, và 40kHz này là tốc độ lấy mẫu. Đĩa CD thông thường của chúng tôi có tốc độ lấy mẫu là 44.1kHz. Nó là không đủ để có thông tin tần số. Chúng ta cũng phải thu được giá trị năng lượng của tần số này và định lượng nó để biểu thị cường độ tín hiệu. Số lượng mức lượng tử hóa là lũy thừa số nguyên của 2, kích thước lấy mẫu 16bit CD bit phổ biến của chúng tôi, nghĩa là, từ 2 đến lũy thừa 16. Kích thước lấy mẫu khó hiểu hơn so với tốc độ lấy mẫu, vì nó là một điểm trừu tượng, như một ví dụ đơn giản: Giả sử rằng một sóng được lấy mẫu 8 lần và giá trị năng lượng tương ứng với các điểm lấy mẫu là A1-A8, nhưng chúng tôi chỉ sử dụng kích thước lấy mẫu 2bit, Do đó, chúng tôi chỉ có thể giữ các giá trị của 4 điểm trong A1-A8 và loại bỏ 4 điểm còn lại. Nếu chúng ta lấy kích thước mẫu là 3bit, thì tất cả thông tin của chỉ 8 điểm sẽ được ghi lại. Giá trị của tốc độ lấy mẫu và kích thước lấy mẫu càng lớn thì dạng sóng ghi được càng gần với tín hiệu gốc.
2. Mất mát và không mất mát
Theo tỷ lệ lấy mẫu và kích thước mẫu, có thể biết rằng liên quan đến tín hiệu tự nhiên, mã hóa âm thanh chỉ có thể ở mức tốt nhất là gần vô hạn. Ít nhất thì công nghệ hiện tại chỉ có thể làm được điều này. Liên quan đến các tín hiệu tự nhiên, bất kỳ sơ đồ mã hóa âm thanh kỹ thuật số nào đều bị mất. Vì nó không thể được khôi phục hoàn toàn. Trong các ứng dụng máy tính, mức độ trung thực cao nhất là mã hóa PCM, được sử dụng rộng rãi để bảo quản tài liệu và đánh giá cao âm nhạc. Đĩa CD, DVD và các tệp WAV phổ biến của chúng tôi đều được sử dụng. Do đó, PCM đã trở thành một mã hóa không mất dữ liệu theo quy ước, bởi vì PCM thể hiện mức độ trung thực tốt nhất trong âm thanh kỹ thuật số. Điều đó không có nghĩa là PCM có thể đảm bảo độ trung thực tuyệt đối của tín hiệu. PCM chỉ có thể đạt được mức độ gần vô hạn lớn nhất. Chúng tôi thường đưa MP3 vào danh mục mã hóa âm thanh mất dữ liệu, liên quan đến mã hóa PCM. Nhấn mạnh vào sự mất mát tương đối và khả năng mất mát của mã hóa là để nói với mọi người rằng rất khó để đạt được sự mất mát thực sự. Nó giống như sử dụng các số để thể hiện số pi. Cho dù độ chính xác có cao đến đâu thì nó cũng chỉ gần vô cùng, không thực sự bằng số pi. giá trị.
3. Tại sao sử dụng công nghệ nén âm thanh
Để tính toán tốc độ bit của luồng âm thanh PCM là một công việc rất dễ dàng, giá trị tốc độ lấy mẫu × giá trị kích thước lấy mẫu × số kênh bps. Tệp WAV có tốc độ lấy mẫu là 44.1KHz, kích thước lấy mẫu là 16bit và mã hóa PCM kênh đôi, tốc độ dữ liệu của nó là 44.1K × 16 × 2 = 1411.2 Kb / giây. Chúng ta thường nói rằng 128K MP3, thông số WAV tương ứng, là 1411.2 Kbps, thông số này còn được gọi là băng thông dữ liệu, nó là một khái niệm chỉ băng thông trong ADSL. Chia tốc độ mã cho 8 và bạn có thể nhận được tốc độ dữ liệu của WAV này, là 176.4KB / s. Điều này có nghĩa là tốc độ lấy mẫu để lưu trữ một giây là 44.1KHz, kích thước lấy mẫu là 16 bit và tín hiệu âm thanh mã hóa PCM hai kênh yêu cầu dung lượng 176.4KB và 1 phút là khoảng 10.34M, điều này không thể chấp nhận được đối với hầu hết người dùng . Đặc biệt là những người thích nghe nhạc trên máy tính, để giảm dung lượng sử dụng đĩa chỉ có XNUMX cách là giảm chỉ số lấy mẫu hoặc nén. Không nên giảm chỉ số, vì vậy các chuyên gia đã phát triển các chương trình nén khác nhau. Do các mục tiêu sử dụng và thị trường mục tiêu khác nhau, chất lượng âm thanh và tỷ lệ nén đạt được bằng các mã hóa nén âm thanh khác nhau và chúng tôi sẽ đề cập đến từng loại một trong các bài viết sau. Có một điều chắc chắn là chúng đã được nén.
4. Mối quan hệ giữa tần số và tốc độ lấy mẫu
Tốc độ lấy mẫu cho biết số lần tín hiệu gốc được lấy mẫu trong một giây. Tốc độ lấy mẫu của các tệp âm thanh mà chúng ta thường thấy là 44.1KHz. Điều đó có nghĩa là gì? Giả sử ta có 2 đoạn tín hiệu sóng sin là 20Hz và 20KHz, mỗi đoạn có độ dài là một giây để ứng với tần số thấp nhất và tần số cao nhất mà ta nghe được, lấy mẫu hai tín hiệu này ở tần số 40KHz, ta được kết quả như thế nào? Kết quả là tín hiệu 20Hz được lấy mẫu 40K / 20 = 2000 lần cho mỗi lần rung, trong khi tín hiệu 20K chỉ được lấy mẫu hai lần cho mỗi lần rung. Rõ ràng, ở cùng một tốc độ lấy mẫu, thông tin tần số thấp chi tiết hơn nhiều so với thông tin tần số cao. Đây là lý do tại sao một số người đam mê âm thanh cáo buộc CD rằng âm thanh kỹ thuật số không đủ thực và việc lấy mẫu 44.1KHz của CD không thể đảm bảo rằng tín hiệu tần số cao được ghi lại tốt. Để ghi tín hiệu tần số cao tốt hơn, có vẻ như cần phải có tốc độ lấy mẫu cao hơn, vì vậy một số bạn sử dụng tốc độ lấy mẫu 48KHz khi thu các bản âm thanh CD, điều này là không nên! Điều này thực sự không tốt cho chất lượng âm thanh. Đối với phần mềm trích xuất, việc duy trì tốc độ lấy mẫu giống như 44.1KHz do CD cung cấp là một trong những đảm bảo cho chất lượng âm thanh tốt nhất, thay vì cải thiện nó. Tốc độ lấy mẫu cao hơn chỉ hữu ích khi so sánh với tín hiệu tương tự. Nếu tín hiệu được lấy mẫu là tín hiệu kỹ thuật số, vui lòng không cố gắng tăng tốc độ lấy mẫu.
5. Đặc điểm dòng chảy
Với sự phát triển của Internet, con người đã đặt ra những yêu cầu về việc nghe nhạc trực tuyến. Do đó, yêu cầu các tệp âm thanh có thể được đọc và phát cùng một lúc, thay vì đọc tất cả các tệp và sau đó phát lại chúng, để bạn có thể nghe chúng mà không cần tải xuống. Lên. Nó cũng có thể mã hóa và phát sóng cùng một lúc. Chính tính năng này cho phép phát sóng trực tuyến trực tuyến và việc thiết lập đài phát thanh kỹ thuật số của riêng bạn sẽ trở thành hiện thực.
Một số khái niệm bổ sung:
Dải phân cách là gì?
Bộ phân tần là để phân biệt tín hiệu âm thanh của các dải tần khác nhau, khuếch đại chúng một cách riêng biệt rồi gửi đến loa của các dải tần tương ứng để phát lại. Khi âm thanh chất lượng cao được tái tạo, cần phải xử lý phân chia tần số điện tử. Nó có thể được chia thành hai loại: (1) Bộ chia công suất: nằm sau bộ khuếch đại công suất, đặt trong loa, thông qua mạng lọc LC, tín hiệu âm thanh đầu ra bởi bộ khuếch đại công suất được chia thành âm trầm, âm trung và âm bổng, và được gửi đến các diễn giả riêng lẻ. Kết nối đơn giản và dễ sử dụng, nhưng nó tiêu thụ điện năng, xuất hiện các thung lũng âm thanh và xảy ra hiện tượng méo chéo *. Các thông số của nó liên quan trực tiếp đến trở kháng của loa, và trở kháng của loa là một hàm của tần số, sai lệch rất nhiều so với giá trị danh định. Sai số cũng lớn, không có lợi cho việc điều chỉnh. (2) Bộ chia tần số điện tử: Một thiết bị chia tín hiệu âm thanh yếu thành tần số. Nó nằm ở phía trước của bộ khuếch đại công suất. Sau khi tần số được phân chia, một bộ khuếch đại công suất riêng biệt được sử dụng để khuếch đại từng tín hiệu dải tần âm thanh, sau đó gửi chúng đến các loa tương ứng. đơn vị. Bởi vì dòng điện nhỏ, nó có thể được thực hiện với một bộ lọc hoạt động điện tử công suất nhỏ hơn, dễ điều chỉnh hơn, giảm tổn thất điện năng và nhiễu giữa các đơn vị loa. Suy hao tín hiệu nhỏ và chất lượng âm thanh tốt. Tuy nhiên, phương pháp này cần một bộ khuếch đại công suất độc lập cho từng kênh, có giá thành cao và cấu trúc mạch phức tạp, được sử dụng trong các hệ thống tăng âm chuyên nghiệp. (Từ av_world)
Máy kích thích là gì?
Máy kích thích là một máy phát sóng hài, một thiết bị xử lý âm thanh sử dụng các đặc tính âm học của con người để sửa đổi và làm đẹp tín hiệu âm thanh. Bằng cách thêm các thành phần sóng hài tần số cao vào âm thanh và các phương pháp khác, bạn có thể cải thiện chất lượng âm thanh, tông màu, tăng độ xuyên thấu của âm thanh và tăng cảm giác về không gian của âm thanh. Máy kích thích hiện đại không chỉ có thể tạo ra sóng hài tần số cao mà còn có chức năng mở rộng tần số thấp và phong cách âm nhạc, làm cho hiệu ứng âm trầm trở nên hoàn hảo hơn và âm nhạc biểu cảm hơn. Sử dụng bộ kích thích để cải thiện âm thanh rõ ràng, dễ hiểu và biểu cảm. Làm cho âm thanh dễ nghe hơn, giảm mệt mỏi khi nghe và tăng cường độ âm thanh. Mặc dù máy kích thích chỉ thêm khoảng 0.5dB các thành phần hài vào âm thanh, nhưng thực tế âm lượng của nó có vẻ như đã tăng thêm khoảng 10dB. Độ lớn thính giác của âm thanh tăng lên rõ ràng, cảm giác ba chiều của hình ảnh âm thanh và tăng độ tách bạch của âm thanh; vị trí và phân lớp của âm thanh được cải thiện, và chất lượng âm thanh của âm thanh được tái tạo và tốc độ tái tạo của băng có thể được cải thiện. Do tín hiệu âm thanh bị mất các thành phần sóng hài tần số cao trong quá trình truyền và ghi, nên nhiễu tần số cao sẽ xuất hiện. Tại thời điểm này, thiết bị đầu tiên sử dụng bộ kích thích để bù tín hiệu trước, thiết bị sau sử dụng bộ lọc để lọc tiếng ồn tần số cao, sau đó tạo ra thành phần âm cao để đảm bảo chất lượng của âm thanh phát lại. Việc điều chỉnh máy kích thích đòi hỏi kỹ sư âm thanh phải đánh giá chất lượng âm thanh và âm sắc của hệ thống, sau đó thực hiện điều chỉnh dựa trên đánh giá chủ quan của người nghe.
Bộ cân bằng là gì?
Equalizer là một thiết bị điện tử có thể điều chỉnh độ khuếch đại tín hiệu điện của các thành phần tần số khác nhau một cách riêng biệt. Nó bù đắp những khiếm khuyết của loa và trường âm thanh bằng cách điều chỉnh tín hiệu điện của các tần số khác nhau, bù đắp và điều chỉnh các nguồn âm thanh khác nhau và các hiệu ứng đặc biệt khác. , Bộ cân bằng trên bộ trộn chung chỉ có thể điều chỉnh các tín hiệu điện tần số cao, tần số trung bình và tần số thấp riêng biệt. Có ba loại bộ cân bằng: bộ cân bằng đồ họa, bộ cân bằng tham số và bộ cân bằng phòng. 1. Bộ cân bằng đồ họa: còn được gọi là bộ cân bằng biểu đồ, thông qua việc phân phối các phím kéo kéo trên bảng điều khiển, nó có thể phản ánh trực quan đường cong bù cân bằng được gọi lên và sự tăng và giảm của mỗi tần số đều rõ ràng trong nháy mắt. Nó sử dụng công nghệ Q không đổi, mỗi tần số Điểm được trang bị một chiết áp kéo đẩy, cho dù tăng hay giảm một tần số nhất định, băng thông tần số của bộ lọc luôn bằng nhau. Bộ cân bằng đồ họa chuyên nghiệp thường được sử dụng chia tín hiệu 20Hz ~ 20kHz thành 10 phân đoạn, 15 phân đoạn, 27 phân đoạn và 31 phân đoạn để điều chỉnh. Theo cách này, người ta chọn các bộ cân bằng tần số với số lượng đoạn khác nhau tùy theo yêu cầu khác nhau. Nói chung, các điểm tần số của bộ cân bằng 10 băng tần được phân bố trong các khoảng quãng tám. Nói chung, bộ cân bằng 15 dải là bộ cân bằng 2/3 quãng tám và khi được sử dụng trong tăng cường âm thanh chuyên nghiệp, bộ cân bằng 31 dải là 1 Bộ cân bằng 3 quãng tám chủ yếu được sử dụng trong những trường hợp quan trọng hơn khi cần bù tốt . Bộ cân bằng đồ họa có cấu trúc đơn giản, trực quan và rõ ràng, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong âm thanh chuyên nghiệp. 2. Bộ cân bằng tham số: còn được gọi là bộ cân bằng tham số, một bộ cân bằng có thể điều chỉnh tinh vi các thông số khác nhau của việc điều chỉnh cân bằng. Nó chủ yếu được gắn vào bộ trộn, nhưng cũng có một bộ cân bằng tham số độc lập. Các thông số được điều chỉnh bao gồm các dải tần số và các điểm tần số. Giá trị Q của hệ số chất lượng và tăng, v.v., có thể làm đẹp (kể cả xấu) và sửa đổi âm thanh, làm cho phong cách âm thanh (hoặc âm nhạc) trở nên đặc biệt và nhiều màu sắc hơn, đồng thời đạt được hiệu ứng nghệ thuật mong muốn. 3. Bộ cân bằng trong phòng là bộ cân bằng dùng để điều chỉnh đường đặc tính đáp ứng tần số trong phòng. Do sự hấp thụ khác nhau (hoặc phản xạ) các tần số khác nhau bởi các vật liệu trang trí và ảnh hưởng của hiện tượng cộng hưởng thông thường, nên cần phải sử dụng một bộ cân bằng trong phòng để bù đắp và điều chỉnh các khiếm khuyết tần số trong cấu tạo âm thanh một cách khách quan. Dải tần số càng mịn, đỉnh điều chỉnh càng sắc nét, nghĩa là giá trị Q (hệ số chất lượng) càng cao, thì độ bù trong quá trình điều chỉnh càng tốt. Dải tần càng dày thì đỉnh điều chỉnh càng rộng.
Bộ giới hạn nén là gì?
Bộ giới hạn nén là một thuật ngữ chung cho máy nén và bộ giới hạn. Nó là một thiết bị xử lý tín hiệu âm thanh, có thể nén hoặc hạn chế tính năng động của tín hiệu điện âm thanh. Máy nén là một bộ khuếch đại khuếch đại có thể thay đổi, và hệ số khuếch đại (độ lợi) của nó có thể tự động thay đổi theo cường độ của tín hiệu đầu vào, tỷ lệ nghịch. Khi tín hiệu đầu vào đạt đến một mức nhất định (ngưỡng còn được gọi là giá trị tới hạn), tín hiệu đầu ra sẽ tăng cùng với sự tăng của tín hiệu đầu vào. Tình huống này được gọi là Máy nén; nếu nó không tăng, nó được gọi là Limiter. Trong quá khứ, máy nén sử dụng công nghệ Hard-gối, và tín hiệu đầu vào đạt ngưỡng ngay khi tín hiệu đầu vào đạt đến ngưỡng. Hệ số khuếch đại ngay lập tức bị giảm, do đó sẽ có sự thay đổi đột ngột động của tín hiệu tại điểm uốn (điểm chuyển của sự thay đổi độ lợi), điều này làm cho tai người cảm thấy rõ ràng rằng tín hiệu mạnh đột ngột bị nén. Để giải quyết khuyết điểm này, máy nén mới hiện đại áp dụng công nghệ đầu gối mềm. Sự thay đổi tỷ số nén của máy nén này trước và sau ngưỡng cân bằng và từ từ, làm cho sự thay đổi nén khó bị phát hiện, và chất lượng âm thanh được cải thiện hơn nữa. . Máy nén có thể duy trì sự cân bằng nhất định giữa âm lượng của nhạc cụ và ca sĩ trong quá trình thu âm; đảm bảo sự cân bằng của các cường độ tín hiệu khác nhau. Đôi khi nó cũng được sử dụng để loại bỏ giọng hát của ca sĩ, hoặc thay đổi thời gian nén và nhả để tạo ra hiệu ứng đặc biệt là "âm thanh đảo ngược" trong đó âm thanh thay đổi từ nhỏ đến lớn. Trong hệ thống phát sóng, nó được sử dụng để nén tín hiệu chương trình có dải động lớn hơn để tăng mức phát xạ trung bình với tiền đề là chống méo điều chế và chống quá tải máy phát. Trong hệ thống tăng âm vũ trường, máy nén nén tín hiệu vẫn giữ nguyên phong cách chương trình ban đầu, giảm độ động của âm nhạc để đáp ứng yêu cầu của hệ thống tăng âm và hoạt động nghệ thuật. Mặc dù máy nén có nhiều công dụng nhưng nhìn chung máy nén hiện đại áp dụng công nghệ mới như đầu gối mềm, có thể làm giảm thêm tác dụng phụ của máy nén nhưng không có nghĩa là máy nén không phá hủy chất lượng âm thanh. Tái tồn tại. Vì vậy, trong hệ thống tăng âm, không nên lạm dụng bộ hạn chế, dù muốn sử dụng cũng nên sử dụng bộ giảm tốc để xử lý tín hiệu một cách thận trọng. Đây không chỉ là nhu cầu bảo vệ ampli, loa công suất mà còn là nhu cầu nâng cao chất lượng âm thanh.
Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (S / N) là gì?
Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu đề cập đến công suất tín hiệu tại điểm tham chiếu trong đường dây và công suất nhiễu vốn có khi không có tín hiệu
Tỷ số được biểu thị bằng decibel (dB). Giá trị càng cao càng tốt, có nghĩa là ít tiếng ồn hơn.
Decibel là gì
Decibel (dB) là một đơn vị tiêu chuẩn biểu thị mức công suất hoặc biên độ tương đối. Được biểu thị bằng dB. Số decibel càng lớn thì âm thanh phát ra càng lớn. Trong tính toán, cứ mỗi 10 decibel tăng thêm decibel, mức âm thanh sẽ xấp xỉ mười lần so với ban đầu.
dB: deciBel decibel. Nó được sử dụng để biểu thị mức tương đối của hai điện áp, công suất hoặc âm thanh.
dBm: Một biến thể của decibel, 0dB = 1mW thành 600 Ohms
dBv: Một biến thể của decibel, 0dB = 0.775 vôn.
dBV: Một biến thể của decibel, 0dB = 1 volt.
dB / Octave: decibel / quãng tám. Biểu thức của độ dốc của bộ lọc, số decibel trên mỗi quãng tám càng lớn thì độ dốc càng lớn.
Khái niệm này tương đối phức tạp, chúng tôi sử dụng các phép tính vật lý để minh họa:
Để biểu thị độ mạnh của âm, người ta đưa ra khái niệm "cường độ âm", và đo độ lớn của nó bằng lượng năng lượng âm truyền qua một đơn vị diện tích theo phương thẳng đứng trong 1 giây. Cường độ âm thanh được biểu thị bằng chữ "I", và đơn vị của nó là "Watts / m2". Theo quy định, nếu năng lượng âm vuông góc với đơn vị diện tích tăng gấp đôi trong vòng 1 giây thì cường độ âm cũng tăng gấp đôi. Vì vậy, cường độ âm thanh là đại lượng vật lý khách quan không thay đổi theo cảm nhận của con người.
Cường độ âm thanh là một đại lượng vật lý khách quan nhưng có sự chênh lệch rất lớn giữa độ lớn cường độ âm thanh và cường độ âm thanh mà con người chủ quan cảm nhận được. Để phù hợp với nhận thức chủ quan của con người về cường độ âm thanh, khái niệm "mức cường độ âm thanh" đã được giới thiệu trong vật lý. Đề-xi-ben là đơn vị đo mức cường độ âm thanh, bằng một phần mười của chuông.
Mức cường độ âm được quy định như thế nào? Nó có liên quan gì đến cường độ âm thanh?
Phép đo chứng minh rằng tai người có độ nhạy khác nhau đối với các sóng âm thanh có tần số khác nhau. Nó nhạy cảm nhất với sóng âm 3000 Hz. Chỉ cần cường độ âm của tần số này đạt I0 = 10-12 oát / m2 thì tai người có thể nghe được. Mức cường độ âm được xác định dựa trên cường độ âm tối thiểu I0 mà tai người có thể nghe được và cường độ âm I0 = 10-12 watt / m2 được chỉ định là cường độ âm mức 0, nghĩa là cường độ âm thanh tại thời điểm này Mức bằng không bels (cũng bằng không decibel). Khi cường độ âm tăng gấp đôi từ I2 đến 0I10 thì cường độ âm mà tai người cảm nhận được không tăng gấp đôi. Chỉ khi cường độ âm thanh đạt 0I1 thì tai người mới cảm nhận được cường độ âm thanh tăng lên gấp đôi. Mức cường độ âm ứng với cường độ âm này là 10 beel = 100 đêxiben; khi cường độ âm trở thành 0I2 thì tai người cảm nhận được âm mạnh Yếu tăng lên 2 lần thì mức cường độ âm tương ứng là 20 Bel = 1000 đêxiben; khi cường độ âm trở thành 0I3 thì cường độ âm mà tai người cảm nhận được tăng lên 3 lần và mức cường độ âm tương ứng là 30 Bel = 1 đêxiben. Vv và Vv. Cường độ âm thanh tối đa mà tai người có thể chịu được là 2 oát / m1012 = 0I12, và mức cường độ âm tương ứng của nó là 120 bels = XNUMX decibel.
Công thức: Mức áp suất âm thanh (dB) = 20Lg (áp suất âm thanh đo được / giá trị áp suất âm thanh tham chiếu)
Lưu ý của cá cũ: Khi áp suất âm thanh đo được giống với áp suất âm thanh tham chiếu, kết quả tính toán sau khi lấy logarit là 0dB. Trên thiết bị âm thanh tương tự, nó có thể lớn hơn 0dB, nhưng thiết bị kỹ thuật số thì không. Tính toán kỹ thuật số yêu cầu một phép đo và không có giá trị vô hạn. Do đó, trong thiết bị kỹ thuật số và phần mềm chúng tôi sử dụng, 0dB đã trở thành một giá trị tiêu chuẩn tham chiếu.
2. Giới thiệu về các định dạng và trình phát âm thanh phổ biến
Các đặc điểm và khả năng thích ứng của các định dạng âm thanh chính thống
Tất cả các loại mã hóa âm thanh đều có các đặc tính kỹ thuật và khả năng ứng dụng trong các trường hợp khác nhau. Hãy giải thích sơ bộ cách áp dụng các mã âm thanh này một cách linh hoạt.
WAV được mã hóa 4-1 PCM
Như đã đề cập trước đó, tệp WAV được mã hóa PCM là định dạng có chất lượng âm thanh tốt nhất. Dưới nền tảng Windows, tất cả phần mềm âm thanh đều có thể hỗ trợ cô ấy. Có rất nhiều chức năng trong WinAPI do Windows cung cấp có thể phát trực tiếp wav. Vì vậy, khi phát triển phần mềm đa phương tiện, wav thường được sử dụng với số lượng lớn cho các hiệu ứng âm thanh sự kiện và nhạc nền. Wav được mã hóa PCM có thể đạt được chất lượng âm thanh tốt nhất với cùng tỷ lệ lấy mẫu và kích thước mẫu, vì vậy nó cũng được sử dụng rộng rãi trong chỉnh sửa âm thanh, chỉnh sửa phi tuyến tính và các lĩnh vực khác.
Đặc điểm: Chất lượng âm thanh rất tốt, được hỗ trợ bởi một số lượng lớn phần mềm.
Áp dụng cho: phát triển đa phương tiện, bảo quản âm nhạc và tài liệu hiệu ứng âm thanh.
4-2 MP3
MP3 có tỷ lệ nén tốt. Mp3 tốc độ bit từ trung bình đến cao được mã hóa bởi LAME rất gần với tệp WAV gốc về mặt âm thanh. Sử dụng các thông số thích hợp, MP3 được mã hóa LAME rất thích hợp để thưởng thức âm nhạc. Do MP3 đã được giới thiệu từ lâu, cùng với chất lượng âm thanh và tỷ lệ nén khá tốt, nhiều game cũng sử dụng mp3 cho các hiệu ứng âm thanh sự kiện và nhạc nền. Hầu hết tất cả các phần mềm chỉnh sửa âm thanh nổi tiếng cũng hỗ trợ MP3, bạn có thể sử dụng mp3 như wav, nhưng do mã hóa mp3 bị mất dữ liệu nên chất lượng âm thanh sẽ giảm mạnh sau nhiều lần chỉnh sửa, và mp3 không thích hợp để lưu tài liệu. Nhưng bản demo như một tác phẩm thực sự xuất sắc. Lịch sử lâu đời và chất lượng âm thanh tốt của mp3 khiến nó trở thành một trong những mã hóa mất dữ liệu được sử dụng rộng rãi nhất. Một số lượng lớn tài nguyên mp3 có thể được tìm thấy trên Internet, và mp3player đang trở thành mốt từng ngày. Nhiều VCDPlayer, DVDPlayer và thậm chí cả điện thoại di động có thể phát mp3, và mp3 là một trong những mã hóa được hỗ trợ tốt nhất. MP3 cũng không hoàn hảo và nó không hoạt động tốt ở tốc độ bit thấp hơn. MP3 cũng có các đặc điểm cơ bản của phương tiện truyền trực tuyến và có thể phát trực tuyến.
Đặc điểm: Chất lượng âm thanh tốt, tỷ lệ nén tương đối cao, được hỗ trợ bởi một lượng lớn phần mềm và phần cứng, được sử dụng rộng rãi.
Phù hợp với: Thích hợp để thưởng thức âm nhạc với yêu cầu cao hơn.
4-3
Ogg là một mã rất hứa hẹn, có hiệu suất đáng kinh ngạc ở các tốc độ bit khác nhau, đặc biệt là ở tốc độ bit thấp và trung bình. Ngoài chất lượng âm thanh tốt, Ogg còn là một codec hoàn toàn miễn phí, tạo nền tảng để hỗ trợ nhiều hơn cho Ogg. Ogg có một thuật toán rất tốt có thể đạt được chất lượng âm thanh tốt hơn với tốc độ bit nhỏ hơn. Ogg 128kbps thậm chí còn tốt hơn mp192 bitrate 3kbps hoặc thậm chí cao hơn. Tiếng treble của Ogg có vị kim loại nhất định nên khiếm khuyết này của Ogg sẽ lộ ra khi mã hóa một số nhạc cụ độc tấu có yêu cầu cao về tần số cao. OGG có các đặc điểm cơ bản của phương tiện truyền trực tuyến, nhưng không có phần mềm dịch vụ phương tiện hỗ trợ, vì vậy việc phát sóng kỹ thuật số dựa trên ogg là chưa thể thực hiện được. Tình trạng hỗ trợ hiện tại của Ogg là không đủ tốt, dù là phần mềm hay phần cứng thì cũng không thể so với mp3.
Các tính năng: Nó có thể đạt được chất lượng âm thanh tốt hơn mp3 với tốc độ bit nhỏ hơn mp3 và nó có hiệu suất tốt ở tốc độ bit cao, trung bình và thấp.
Áp dụng cho: Sử dụng không gian lưu trữ nhỏ hơn để có chất lượng âm thanh tốt hơn (so với MP3)
4-4 MPC
Giống như OGG, đối thủ của MPC cũng là mp3. Ở tốc độ bit trung bình và cao, MPC có thể đạt được chất lượng âm thanh tốt hơn so với các đối thủ cạnh tranh. Ở tốc độ bit trung bình, hiệu suất của MPC không thua kém Ogg. Ở tốc độ bit cao, hiệu suất của MPC thậm chí còn tuyệt vời hơn. Ưu điểm về chất lượng âm thanh của MPC chủ yếu thể hiện ở phần tần số cao. Tần số cao của MPC tinh tế hơn nhiều so với MP3, và nó không có mùi vị kim loại của Ogg. Nó hiện là mã hóa tổn hao phù hợp nhất để đánh giá cao âm nhạc. Bởi vì tất cả đều là mã mới, chúng tương tự như trải nghiệm của Ogg, và chúng thiếu hỗ trợ phần mềm và phần cứng rộng rãi. MPC có hiệu quả mã hóa tốt và thời gian mã hóa ngắn hơn nhiều so với OGG và LAME.
Các tính năng: Với tốc độ bit trung bình và cao, nó có hiệu suất chất lượng âm thanh tốt nhất trong mã hóa tổn hao và dưới tốc độ bit cao, nó có hiệu suất tần số cao tuyệt vời.
Áp dụng cho: thưởng thức âm nhạc với chất lượng âm thanh tốt nhất theo tiền đề tiết kiệm nhiều không gian.
4-6 WMA
WMA do Microsoft phát triển cũng được rất nhiều bạn yêu thích. Ở tốc độ bit thấp, nó có chất lượng âm thanh tốt hơn nhiều so với mp3. Sự xuất hiện của WMA ngay lập tức loại bỏ kiểu mã hóa VQF phổ biến một thời. WMA với nền tảng Microsoft đã nhận được sự hỗ trợ tốt về phần mềm và phần cứng. Windows Media Player có thể phát WMA và nghe các đài phát thanh kỹ thuật số dựa trên công nghệ mã hóa WMA. Bởi vì trình phát này tồn tại trên hầu hết mọi PC, ngày càng có nhiều trang web âm nhạc sẵn sàng sử dụng WMA làm lựa chọn đầu tiên cho buổi thử giọng trực tuyến. Ngoài môi trường hỗ trợ tốt, WMA còn có hiệu suất rất tốt ở tốc độ bit 64-128kbps. Mặc dù nhiều bạn có yêu cầu cao hơn không hài lòng, nhưng nhiều bạn có yêu cầu thấp hơn đã chấp nhận bảng mã này. WMA là rất phổ biến sắp có.
Các tính năng: Hiệu suất chất lượng âm thanh ở tốc độ bit thấp rất khó đánh bại
Áp dụng cho: thiết lập radio kỹ thuật số, thử giọng trực tuyến, đánh giá cao âm nhạc với yêu cầu thấp
4-7 mp3PRO
Là phiên bản cải tiến của mp3, mp3PRO thể hiện chất lượng rất tốt, đầy đủ âm bổng, mặc dù mp3PRO được chèn trong quá trình phát thông qua công nghệ SBR nhưng thực tế khi nghe thì cảm giác khá tốt, tuy có vẻ hơi mỏng nhưng đã trong. thế giới của 64kbps Không có đối thủ, thậm chí hơn mp128 3kbps, nhưng thật không may, hiệu suất tần số thấp của mp3PRO bị hỏng như mp3. May mắn thay, nội suy tần số cao của SBR ít nhiều có thể che đậy khuyết điểm này, vì vậy mp3PRO Ngược lại, điểm yếu tần số thấp của WMA không rõ ràng bằng WMA. Bạn có thể cảm nhận sâu sắc khi sử dụng công tắc PRO của RCA mp3PRO Audio Player để chuyển đổi giữa chế độ PRO và chế độ bình thường. Nhìn chung, mp64PRO 3kbps đã đạt đến mức chất lượng âm thanh của mp128 3kbps, với một chút thắng lợi ở phần tần số cao.
Các tính năng: vua của chất lượng âm thanh ở tốc độ bit thấp
Thích hợp cho: đánh giá cao âm nhạc theo yêu cầu thấp
4-8 VƯỢT TRỘI
Một loại mã hóa âm thanh không mất dữ liệu mới có thể cung cấp tỷ lệ nén 50-70%. Mặc dù nó không có gì đáng nói so với việc viết mã thua lỗ, nhưng nó là một lợi ích tuyệt vời cho những người bạn đang theo đuổi sự chú ý hoàn hảo. APE có thể thực sự là không mất dữ liệu, chứ không phải là không mất âm thanh và tỷ lệ nén tốt hơn các định dạng không mất dữ liệu tương tự.
Các tính năng: Chất lượng âm thanh rất tốt.
Thích hợp cho: bộ sưu tập và đánh giá âm nhạc chất lượng cao nhất.
3, xử lý mã hóa tín hiệu âm thanh
(1) Mã hóa PCM
Điều chế mã xung PCM là tên viết tắt của Điều chế mã xung. Trong văn bản trước, chúng tôi đã đề cập đến quy trình làm việc chung của PCM. Chúng ta không cần quan tâm đến phương pháp tính toán được sử dụng trong mã hóa cuối cùng của PCM. Chúng ta chỉ cần biết những ưu điểm và nhược điểm của dòng âm thanh được mã hóa PCM. Ưu điểm lớn nhất của mã hóa PCM là chất lượng âm thanh tốt, và nhược điểm lớn nhất là kích thước lớn. Audio CD thông thường của chúng tôi sử dụng mã hóa PCM và dung lượng của một CD chỉ có thể chứa 72 phút thông tin âm nhạc.
Như chúng ta đã biết, dù các máy tính đa phương tiện hiện nay có mạnh đến đâu thì bên trong chúng cũng chỉ có thể xử lý thông tin số. Những âm thanh mà chúng ta nghe thấy đều là tín hiệu tương tự. Làm thế nào máy tính cũng có thể xử lý những dữ liệu âm thanh này? Ngoài ra, sự khác biệt giữa âm thanh tương tự và âm thanh kỹ thuật số là gì? Ưu điểm của âm thanh kỹ thuật số là gì? Đây là những gì chúng tôi sẽ giới thiệu dưới đây.
Chuyển đổi âm thanh tương tự sang âm thanh kỹ thuật số được gọi là lấy mẫu trong âm nhạc máy tính. Thiết bị phần cứng chính được sử dụng trong quá trình này là Bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số (ADC). Quá trình lấy mẫu thực sự chuyển đổi tín hiệu điện của tín hiệu âm thanh tương tự thông thường thành một số mã nhị phân được gọi là "Bit" 0 và 1, các 0 và 1 này tạo thành một tệp âm thanh kỹ thuật số. Như trong hình bên dưới, đường cong hình sin trong hình đại diện cho đường cong âm thanh gốc; hình vuông có màu thể hiện kết quả thu được sau khi lấy mẫu. Cả hai càng nhất quán thì kết quả lấy mẫu càng tốt.
Abscissa trong hình trên là tần số lấy mẫu; tọa độ là độ phân giải lấy mẫu. Các lưới trong hình được mã hóa dần dần từ trái sang phải, đầu tiên là tăng mật độ của abscissa, và sau đó tăng mật độ của tọa độ. Rõ ràng, khi đơn vị của abscissa nhỏ hơn, tức là khoảng thời gian giữa hai thời điểm lấy mẫu càng nhỏ, thì sẽ có lợi hơn cho việc duy trì tình trạng thực của âm thanh gốc. Nói cách khác, tần số lấy mẫu càng cao thì chất lượng âm thanh càng được đảm bảo; tương tự, khi thẳng đứng Đơn vị tọa độ càng nhỏ thì chất lượng âm thanh càng tốt, tức là số lượng bit lấy mẫu càng lớn thì càng tốt.
Hãy chú ý đến một điểm. 8-bit (8Bit) không có nghĩa là tọa độ được chia thành 8 phần, mà là 2 ^ 8 = 256 phần; theo cách tương tự, 16-bit có nghĩa là tọa độ được chia thành 2 ^ 16 = 65536 phần; trong khi 24 bit được chia thành 2 ^ 16 = 65536 phần. Chia thành 2 ^ 24 = 16777216 phần. Bây giờ chúng ta hãy thực hiện một phép tính để xem khối lượng dữ liệu của tệp âm thanh kỹ thuật số lớn như thế nào. Giả sử chúng ta sử dụng 44.1kHz, 16bit cho âm thanh nổi (nghĩa là hai kênh)
(2) SÓNG
Đây là một định dạng tệp âm thanh cổ được phát triển bởi Microsoft. WAV là một định dạng tệp tuân theo đặc tả Định dạng Tệp Trao đổi Tài nguyên PIFF. Tất cả các WAV đều có tiêu đề tệp, là thông số mã hóa của luồng âm thanh. WAV không có quy tắc cứng và nhanh về mã hóa luồng âm thanh. Ngoài PCM, hầu hết tất cả các mã hóa hỗ trợ đặc điểm kỹ thuật ACM đều có thể mã hóa các luồng âm thanh WAV. Nhiều bạn không có khái niệm này. Hãy lấy AVI làm minh chứng, vì AVI và WAV có cấu trúc tệp rất giống nhau, nhưng AVI có thêm một luồng video. Có nhiều loại AVI mà chúng ta tiếp xúc, vì vậy chúng ta thường cần cài đặt một số Giải mã để xem một số AVI. DivX mà chúng tôi tiếp xúc là một loại mã hóa video. AVI có thể sử dụng mã hóa DivX để nén các luồng video. Tất nhiên, những cái khác cũng có thể được sử dụng. Mã hóa nén. Tương tự, WAV cũng có thể sử dụng nhiều loại mã hóa âm thanh để nén luồng âm thanh của nó, nhưng chúng tôi thường là WAV có luồng âm thanh được mã hóa bởi PCM, nhưng điều này không có nghĩa là WAV chỉ có thể sử dụng mã hóa PCM. Mã hóa MP3 cũng có thể được sử dụng trong WAV. Giống như AVI, miễn là Giải mã tương ứng được cài đặt, bạn có thể tận hưởng các WAV này.
Trong nền tảng Windows, WAV dựa trên mã hóa PCM là định dạng âm thanh được hỗ trợ tốt nhất và tất cả các phần mềm âm thanh đều có thể hỗ trợ hoàn hảo. Bởi vì nó có thể đạt được yêu cầu chất lượng âm thanh cao hơn, WAV cũng là định dạng được ưa thích để chỉnh sửa và tạo nhạc. Thích hợp để tiết kiệm tài liệu âm nhạc. Do đó, WAV dựa trên mã hóa PCM được sử dụng như một định dạng trung gian và thường được sử dụng trong việc chuyển đổi lẫn nhau các mã hóa khác, chẳng hạn như chuyển đổi MP3 sang WMA.
(3) Mã hóa MP3
Là định dạng nén âm thanh phổ biến nhất, MP3 được mọi người chấp nhận rộng rãi. Các sản phẩm phần mềm khác nhau liên quan đến MP3 đang nổi lên trong một dòng chảy vô tận, và nhiều sản phẩm phần cứng hơn đã bắt đầu hỗ trợ MP3. Có rất nhiều đầu đĩa VCD / DVD mà chúng ta có thể mua. Có thể hỗ trợ MP3, có nhiều máy nghe nhạc MP3 di động hơn,… Mặc dù một số công ty âm nhạc lớn cực kỳ ghét định dạng mở này, nhưng họ không thể ngăn cản sự tồn tại và lan rộng của định dạng nén âm thanh này. MP3 đã được phát triển trong 10 năm. Nó là chữ viết tắt của MPEG (MPEG: Moving Picture Experts Group) Audio Layer-3, là một sơ đồ mã hóa phái sinh của MPEG1. Nó được phát triển thành công vào năm 1993 bởi Viện nghiên cứu Fraunhofer IIS ở Đức và Thomson. MP3 có thể đạt được tỷ lệ nén đáng kinh ngạc là 12: 1 và duy trì chất lượng âm thanh cơ bản có thể nghe được. Vào thời mà đĩa cứng đắt đỏ như năm đó, MP3 nhanh chóng được người dùng chấp nhận. Với sự phổ biến của Internet, MP3 đã được hàng trăm triệu người dùng chấp nhận. Việc phát hành ban đầu của công nghệ mã hóa MP3 thực sự rất không hoàn hảo. Do thiếu nghiên cứu về âm thanh và thính giác của con người, các bộ mã hóa mp3 đầu tiên hầu như đều được mã hóa một cách thô thiển, và chất lượng âm thanh bị tổn hại nghiêm trọng. Với sự ra đời liên tục của các công nghệ mới, công nghệ mã hóa mp3 lần lượt được cải tiến, trong đó có hai cải tiến kỹ thuật chính.
VBR: Tập tin định dạng MP3 có một tính năng thú vị, đó là nó có thể được đọc trong khi phát, điều này cũng phù hợp với những đặc điểm cơ bản nhất của phương tiện truyền phát trực tuyến. Có nghĩa là, người chơi có thể chơi mà không cần đọc trước toàn bộ nội dung của tệp, nơi nó được đọc, ngay cả khi tệp bị hỏng một phần. Mặc dù mp3 có thể có tiêu đề tệp, nhưng nó không quan trọng lắm đối với tệp định dạng mp3. Do tính năng này, mỗi phân đoạn và khung của tệp MP3 có thể có tốc độ dữ liệu trung bình riêng biệt mà không cần sơ đồ giải mã đặc biệt. Vì vậy, có một công nghệ gọi là VBR (Tốc độ bit thay đổi, tốc độ dữ liệu động), cho phép mỗi phân đoạn hoặc thậm chí mỗi khung hình của tệp MP3 có một tốc độ bit riêng biệt. Ưu điểm của việc này là đảm bảo chất lượng âm thanh.
sản phẩm khác của chúng tôi:
