Âm thanh kỹ thuật số là gì? Đó là một câu hỏi mà nhiều người trong chúng ta đã tự hỏi mình vào một lúc nào đó và đó không phải là một câu trả lời đơn giản.
Âm thanh kỹ thuật số là một đại diện của âm thanh ở định dạng kỹ thuật số. Đó là một cách lưu trữ, thao tác và truyền tín hiệu âm thanh ở dạng kỹ thuật số trái ngược với dạng tương tự. Đó là một bước tiến lớn trong công nghệ âm thanh.
Trong bài viết này, tôi sẽ giải thích âm thanh kỹ thuật số là gì, nó khác với âm thanh analog như thế nào và nó đã cách mạng hóa cách chúng ta ghi, lưu trữ và nghe âm thanh như thế nào.
Giới thiệu chung
Âm thanh kỹ thuật số là gì?
Âm thanh kỹ thuật số đề cập đến việc thể hiện âm thanh ở định dạng kỹ thuật số. Điều này có nghĩa là sóng âm thanh được chuyển đổi thành một chuỗi số có thể được lưu trữ, thao tác và truyền bằng công nghệ kỹ thuật số.
Âm thanh kỹ thuật số được tạo ra như thế nào?
Âm thanh kỹ thuật số được tạo ra bằng cách lấy các mẫu kín đáo của sóng âm thanh tương tự ở các khoảng thời gian đều đặn. Các mẫu này sau đó được biểu diễn dưới dạng một dãy số, có thể được lưu trữ và thao tác bằng công nghệ kỹ thuật số.
Ưu điểm của âm thanh kỹ thuật số là gì?
Sự sẵn có của các công nghệ hiện đại đã giảm đáng kể chi phí liên quan đến ghi và phân phối nhạc. Điều này đã giúp các nghệ sĩ độc lập chia sẻ âm nhạc của họ với thế giới dễ dàng hơn. Bản ghi âm kỹ thuật số có thể được phân phối và bán dưới dạng tệp, loại bỏ nhu cầu về các bản sao vật lý như bản ghi hoặc băng cassette. Người tiêu dùng nhận được các dịch vụ phát trực tuyến phổ biến như Apple Music hoặc Spotify cung cấp quyền truy cập tạm thời vào các bản trình bày của hàng triệu bài hát.
Sự phát triển của âm thanh kỹ thuật số: Sơ lược về lịch sử
Từ sóng cơ đến chữ ký số
- Lịch sử của âm thanh kỹ thuật số có thể bắt nguồn từ thế kỷ 19 khi các thiết bị cơ học như xi lanh bằng thiếc và sáp được sử dụng để ghi và phát lại âm thanh.
- Những hình trụ này được chạm khắc cẩn thận với các rãnh thu thập và xử lý sự thay đổi áp suất không khí dưới dạng sóng cơ học.
- Sự ra đời của máy hát và sau này là băng cassette, giúp người nghe có thể thưởng thức âm nhạc mà không cần phải tham dự các buổi biểu diễn trực tiếp.
- Tuy nhiên, chất lượng của những bản ghi này bị hạn chế và âm thanh thường bị biến dạng hoặc mất dần theo thời gian.
Thí nghiệm của BBC và sự ra đời của âm thanh kỹ thuật số
- Vào những năm 1960, BBC bắt đầu thử nghiệm một hệ thống truyền dẫn mới liên kết trung tâm phát sóng của họ với các địa điểm ở xa.
- Điều này đòi hỏi sự phát triển của một thiết bị mới có thể xử lý âm thanh một cách đơn giản và hiệu quả hơn.
- Giải pháp đã được tìm thấy trong việc triển khai âm thanh kỹ thuật số, sử dụng các số rời rạc để biểu thị sự thay đổi của áp suất không khí theo thời gian.
- Điều này cho phép duy trì vĩnh viễn trạng thái ban đầu của âm thanh, điều mà trước đây không thể đạt được, đặc biệt là ở mức thấp.
- Hệ thống âm thanh kỹ thuật số của BBC dựa trên phân tích dạng sóng, được lấy mẫu với tốc độ một nghìn lần mỗi giây và được gán một mã nhị phân duy nhất.
- Bản ghi âm thanh này cho phép kỹ thuật viên tạo lại âm thanh gốc bằng cách chế tạo một thiết bị có thể đọc và diễn giải mã nhị phân.
Những tiến bộ và đổi mới trong âm thanh kỹ thuật số
- Việc phát hành máy ghi âm kỹ thuật số có bán trên thị trường vào những năm 1980 đã đánh dấu một bước tiến vượt bậc trong lĩnh vực âm thanh kỹ thuật số.
- Bộ chuyển đổi tương tự sang số này lưu trữ âm thanh ở định dạng kỹ thuật số có thể được lưu và thao tác trên máy tính.
- Định dạng băng VHS sau đó tiếp tục xu hướng này và âm thanh kỹ thuật số kể từ đó đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất âm nhạc, phim ảnh và truyền hình.
- Những tiến bộ công nghệ không ngừng và những đổi mới vô tận trong âm thanh kỹ thuật số đã dẫn đến việc tạo ra các làn sóng riêng biệt về kỹ thuật xử lý và bảo quản âm thanh.
- Ngày nay, chữ ký âm thanh kỹ thuật số được sử dụng để lưu giữ và phân tích âm thanh theo cách mà trước đây không thể đạt được, giúp bạn có thể thưởng thức chất lượng âm thanh vượt trội mà trước đây không thể đạt được.
Công nghệ âm thanh kỹ thuật số
Công nghệ ghi và lưu trữ
Công nghệ âm thanh kỹ thuật số đã cách mạng hóa cách chúng ta ghi và lưu trữ âm thanh. Một số công nghệ phổ biến nhất bao gồm:
- Ghi đĩa cứng: Âm thanh được ghi và lưu trữ trên ổ cứng, cho phép dễ dàng chỉnh sửa và thao tác với các tệp âm thanh.
- Băng âm thanh kỹ thuật số (DAT): Định dạng ghi âm kỹ thuật số sử dụng băng từ để lưu trữ dữ liệu âm thanh.
- Đĩa CD, DVD và Blu-ray: Những đĩa quang này có thể lưu trữ một lượng lớn dữ liệu âm thanh kỹ thuật số và thường được sử dụng để phân phối nhạc và video.
- Minidisc: Một định dạng đĩa nhỏ di động phổ biến vào những năm 1990 và đầu những năm 2000.
- Super Audio CD (SACD): Định dạng âm thanh có độ phân giải cao sử dụng đĩa và đầu phát đặc biệt để đạt được chất lượng âm thanh tốt hơn đĩa CD tiêu chuẩn.
Công nghệ phát lại
Các tệp âm thanh kỹ thuật số có thể được phát lại bằng nhiều công nghệ, bao gồm:
- Máy vi tính: Các tệp âm thanh kỹ thuật số có thể được phát lại trên máy tính bằng phần mềm trình phát đa phương tiện.
- Trình phát âm thanh kỹ thuật số: Các thiết bị di động như iPod và điện thoại thông minh có thể phát lại các tệp âm thanh kỹ thuật số.
- Máy trạm máy trạm âm thanh kỹ thuật số: Phần mềm âm thanh chuyên nghiệp được sử dụng để ghi, chỉnh sửa và trộn âm thanh kỹ thuật số.
- Đầu phát CD tiêu chuẩn: Những đầu phát này có thể phát lại các đĩa CD âm thanh tiêu chuẩn, sử dụng công nghệ âm thanh kỹ thuật số.
Công nghệ phát thanh và truyền hình
Công nghệ âm thanh kỹ thuật số cũng có tác động đáng kể đến phát thanh và truyền hình. Một số công nghệ phổ biến nhất bao gồm:
- HD Radio: Công nghệ radio kỹ thuật số cho phép âm thanh chất lượng cao hơn và các tính năng bổ sung như thông tin bài hát và nghệ sĩ.
- Mondiale: Một tiêu chuẩn phát thanh kỹ thuật số được sử dụng ở Châu Âu và các nơi khác trên thế giới.
- Phát thanh kỹ thuật số: Nhiều đài phát thanh hiện đang phát ở định dạng kỹ thuật số, cho phép chất lượng âm thanh tốt hơn và các tính năng bổ sung như thông tin về bài hát và nghệ sĩ.
Định dạng và chất lượng âm thanh
Các tệp âm thanh kỹ thuật số có thể được lưu trữ ở nhiều định dạng khác nhau, bao gồm:
- MP3: Định dạng âm thanh nén được sử dụng rộng rãi để phân phối nhạc.
- WAV: Định dạng âm thanh không nén thường được sử dụng cho các ứng dụng âm thanh chuyên nghiệp.
- FLAC: Định dạng âm thanh không mất dữ liệu cung cấp âm thanh chất lượng cao mà không làm giảm kích thước tệp.
Chất lượng của âm thanh kỹ thuật số được đo bằng độ phân giải và độ sâu của nó. Độ phân giải và độ sâu càng cao thì chất lượng âm thanh càng tốt. Một số độ phân giải và độ sâu phổ biến bao gồm:
- 16-bit/44.1kHz: Âm thanh chất lượng CD.
- 24-bit/96kHz: Âm thanh độ phân giải cao.
- 32-bit/192kHz: Âm thanh chất lượng phòng thu.
Ứng dụng của công nghệ âm thanh kỹ thuật số
Công nghệ âm thanh kỹ thuật số có nhiều ứng dụng, bao gồm:
- Tạo âm thanh buổi hòa nhạc hoàn hảo: Công nghệ âm thanh kỹ thuật số cho phép kiểm soát chính xác mức độ và chất lượng âm thanh, giúp bạn có thể đạt được âm thanh hoàn hảo trong cài đặt buổi hòa nhạc trực tiếp.
- Nghệ sĩ độc lập: Công nghệ âm thanh kỹ thuật số giúp các nghệ sĩ độc lập có thể ghi âm và phân phối nhạc của họ mà không cần đến hãng thu âm.
- Đài phát thanh và phát thanh: Công nghệ âm thanh kỹ thuật số đã cho phép chất lượng âm thanh tốt hơn và các tính năng bổ sung trong đài phát thanh và phát thanh.
- Sản xuất phim và video: Công nghệ âm thanh kỹ thuật số thường được sử dụng trong sản xuất phim và video để ghi và chỉnh sửa các bản âm thanh.
- Sử dụng cá nhân: Công nghệ âm thanh kỹ thuật số đã giúp mọi người dễ dàng tạo và chia sẻ bản ghi âm và nhạc của riêng họ.
Lấy mẫu kỹ thuật số
Lấy mẫu là gì?
Lấy mẫu là quá trình chuyển đổi một bản nhạc hoặc bất kỳ sóng âm thanh nào khác sang định dạng kỹ thuật số. Quá trình này liên quan đến việc chụp ảnh nhanh thường xuyên sóng âm thanh tại một thời điểm cụ thể và chuyển đổi chúng thành dữ liệu kỹ thuật số. Độ dài của những ảnh chụp nhanh này xác định chất lượng của âm thanh kỹ thuật số thu được.
Cách lấy mẫu hoạt động
Lấy mẫu liên quan đến một phần mềm đặc biệt chuyển đổi sóng âm tương tự thành định dạng kỹ thuật số. Phần mềm chụp nhanh sóng âm thanh tại một thời điểm cụ thể và những ảnh chụp nhanh này sau đó được chuyển đổi thành dữ liệu kỹ thuật số. Âm thanh kỹ thuật số thu được có thể được lưu trữ trên nhiều phương tiện khác nhau như đĩa, ổ cứng hoặc thậm chí tải xuống từ internet.
Tỷ lệ lấy mẫu và chất lượng
Chất lượng của âm thanh được lấy mẫu phụ thuộc vào tốc độ lấy mẫu, là số lượng ảnh chụp nhanh được thực hiện mỗi giây. Tốc độ lấy mẫu càng cao thì chất lượng âm thanh kỹ thuật số thu được càng tốt. Tuy nhiên, tốc độ lấy mẫu cao hơn cũng có nghĩa là chiếm nhiều không gian hơn trên phương tiện lưu trữ.
Nén và chuyển đổi
Để phù hợp với các tệp âm thanh lớn trên một phương tiện di động hoặc tải chúng xuống từ internet, nén thường được sử dụng. Nén liên quan đến việc chọn một số tần số và sóng hài để tái tạo sóng âm lấy mẫu, để lại nhiều khoảng trống để âm thanh thực tế được tái tạo. Quá trình này không hoàn hảo và một số thông tin bị mất trong quá trình nén.
Sử dụng lấy mẫu
Lấy mẫu được sử dụng theo nhiều cách khác nhau, chẳng hạn như tạo nhạc, hiệu ứng âm thanh và thậm chí trong sản xuất video. Nó cũng được sử dụng để tạo âm thanh kỹ thuật số cho đài FM, máy quay phim và thậm chí một số phiên bản máy ảnh canon nhất định. Nên lấy mẫu cho mục đích sử dụng thông thường, nhưng đối với mục đích sử dụng quan trọng, nên sử dụng tốc độ lấy mẫu cao hơn.
Giao diện
Giao diện âm thanh là gì?
Giao diện âm thanh là thiết bị chuyển đổi tín hiệu âm thanh tương tự từ micrô và nhạc cụ thành tín hiệu kỹ thuật số có thể được xử lý bằng phần mềm trên máy tính. Chúng cũng định tuyến tín hiệu âm thanh kỹ thuật số từ máy tính đến tai nghe, màn hình phòng thu và các thiết bị ngoại vi khác. Có rất nhiều loại giao diện âm thanh khác nhau, nhưng loại phổ biến và phổ biến nhất là USB Giao diện (Universal Serial Bus).
Tại sao bạn cần một giao diện âm thanh?
Nếu bạn đang chạy phần mềm âm thanh trên máy tính của mình và muốn ghi hoặc phát lại âm thanh chất lượng cao, bạn sẽ cần một giao diện âm thanh. Hầu hết các máy tính đều có giao diện âm thanh tích hợp, nhưng chúng thường khá cơ bản và không mang lại chất lượng tốt nhất. Giao diện âm thanh bên ngoài sẽ cung cấp cho bạn chất lượng âm thanh tốt hơn, nhiều đầu vào và đầu ra hơn cũng như kiểm soát âm thanh của bạn nhiều hơn.
Các phiên bản mới nhất của giao diện âm thanh là gì?
Các phiên bản mới nhất của giao diện âm thanh có sẵn trong các cửa hàng bán thiết bị âm nhạc. Ngày nay, chúng khá rẻ và bạn có thể nhanh chóng bán hết hàng cũ. Rõ ràng, bạn muốn mua sắm càng nhanh thì bạn càng có thể tìm thấy các phiên bản mới nhất của giao diện âm thanh.
Chất lượng âm thanh kỹ thuật số
Giới thiệu
Khi nói đến âm thanh kỹ thuật số, chất lượng là một yếu tố quan trọng. Biểu diễn kỹ thuật số của tín hiệu âm thanh đạt được thông qua một quy trình gọi là lấy mẫu, bao gồm việc lấy tín hiệu tương tự liên tục và chuyển đổi chúng thành các giá trị số. Quá trình này đã cách mạng hóa cách chúng ta nắm bắt, thao tác và tái tạo âm thanh, nhưng nó cũng mang đến những thách thức và cân nhắc mới về chất lượng âm thanh.
Lấy mẫu và tần suất
Nguyên tắc cơ bản của âm thanh kỹ thuật số là thu và biểu diễn âm thanh dưới dạng một chuỗi các giá trị số, có thể được thao tác và xử lý bằng các ứng dụng phần mềm. Chất lượng của âm thanh kỹ thuật số phụ thuộc vào mức độ chính xác của các giá trị này thể hiện âm thanh gốc. Điều này được xác định bởi tốc độ lấy mẫu, là số lần mỗi giây mà tín hiệu tương tự được đo và chuyển đổi thành tín hiệu số.
Âm nhạc hiện đại thường sử dụng tốc độ lấy mẫu là 44.1 kHz, có nghĩa là tín hiệu tương tự được lấy 44,100 lần mỗi giây. Đây là tốc độ lấy mẫu tương tự được sử dụng cho đĩa CD, là phương tiện phổ biến để phân phối âm thanh kỹ thuật số. Tốc độ lấy mẫu cao hơn, chẳng hạn như 96 kHz hoặc 192 kHz, cũng có sẵn và có thể mang lại chất lượng tốt hơn, nhưng chúng cũng yêu cầu nhiều không gian lưu trữ và sức mạnh xử lý hơn.
Mã hóa tín hiệu số
Sau khi tín hiệu tương tự được lấy mẫu, nó được mã hóa thành tín hiệu số bằng quy trình gọi là điều chế mã xung (PCM). PCM biểu thị biên độ của tín hiệu tương tự tại mỗi điểm lấy mẫu dưới dạng một giá trị số, giá trị này sau đó được lưu dưới dạng một chuỗi các chữ số nhị phân (bit). Số lượng bit được sử dụng để biểu thị từng mẫu xác định độ sâu bit, ảnh hưởng đến dải động và độ phân giải của âm thanh kỹ thuật số.
Ví dụ: một đĩa CD sử dụng độ sâu bit là 16 bit, có thể biểu thị 65,536 mức biên độ khác nhau. Điều này cung cấp dải động khoảng 96 dB, đủ cho hầu hết các môi trường nghe. Độ sâu bit cao hơn, chẳng hạn như 24 bit hoặc 32 bit, có thể mang lại chất lượng và dải động thậm chí còn tốt hơn, nhưng chúng cũng yêu cầu nhiều không gian lưu trữ và sức mạnh xử lý hơn.
Thao tác âm thanh kỹ thuật số
Một trong những lợi thế của âm thanh kỹ thuật số là khả năng thao tác và xử lý tín hiệu bằng các ứng dụng phần mềm. Điều này có thể bao gồm chỉnh sửa, trộn, áp dụng hiệu ứng và mô phỏng các môi trường khác nhau. Tuy nhiên, các quy trình này cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng của âm thanh kỹ thuật số.
Ví dụ: áp dụng các hiệu ứng hoặc thay đổi nhất định đối với tín hiệu âm thanh có thể làm giảm chất lượng hoặc tạo ra các hiện vật giả. Điều quan trọng là phải hiểu các hạn chế và khả năng của phần mềm đang được sử dụng, cũng như các yêu cầu cụ thể của dự án âm thanh.
Sản xuất âm nhạc độc lập với âm thanh kỹ thuật số
Từ sàn chunky đến thiết bị giá cả phải chăng
Đã qua rồi cái thời ghi âm nhạc chuyên nghiệp đồng nghĩa với việc đầu tư vào những bộ bài chunky và thiết bị đắt tiền. Với sự ra đời của âm thanh kỹ thuật số, giờ đây các nghệ sĩ độc lập trên khắp thế giới có thể sáng tác nhạc trong phòng thu tại nhà của họ mỗi ngày. Sự sẵn có của các thiết bị giá cả phải chăng đã thay đổi mạnh mẽ ngành công nghiệp âm nhạc, tạo ra tác động tích cực đến các nhạc sĩ, những người giờ đây có thể sản xuất âm nhạc của riêng mình mà không bị phá sản.
Hiểu chất lượng âm thanh kỹ thuật số
Âm thanh kỹ thuật số là một phương pháp ghi lại sóng âm dưới dạng dữ liệu kỹ thuật số. Độ phân giải và tỷ lệ mẫu của âm thanh kỹ thuật số ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh. Dưới đây là lịch sử ngắn gọn về chất lượng âm thanh kỹ thuật số đã phát triển như thế nào trong những năm qua:
- Trong những ngày đầu của âm thanh kỹ thuật số, tỷ lệ mẫu thấp, dẫn đến chất lượng âm thanh kém.
- Khi công nghệ được cải thiện, tốc độ lấy mẫu tăng lên, dẫn đến chất lượng âm thanh tốt hơn.
- Ngày nay, chất lượng âm thanh kỹ thuật số cực kỳ cao, với tốc độ lấy mẫu và độ sâu bit thu được chính xác sóng âm thanh.
Ghi âm và xử lý âm thanh kỹ thuật số
Để ghi lại âm thanh kỹ thuật số, nhạc sĩ sử dụng bàn phím độc lập, nhạc cụ ảo, bộ tổng hợp phần mềm và plugin FX. Quá trình ghi liên quan đến việc chuyển đổi tín hiệu tương tự thành dữ liệu kỹ thuật số bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số. Dữ liệu kỹ thuật số sau đó được lưu trữ dưới dạng tệp trên máy tính. Kích thước của tệp phụ thuộc vào độ phân giải và tỷ lệ mẫu của bản ghi.
Độ trễ và sản xuất
Độ trễ là độ trễ giữa đầu vào của âm thanh và quá trình xử lý âm thanh. TRONG Sản xuất âm nhạc, độ trễ có thể là một vấn đề khi ghi nhiều rãnh hoặc đoạn gốc. Để tránh độ trễ, các nhạc sĩ dựa vào bộ xử lý và giao diện âm thanh có độ trễ thấp. Tín hiệu dữ liệu số được xử lý thông qua một mạch tạo ra hình ảnh dạng sóng của âm thanh. Hình ảnh dạng sóng này sau đó được thiết bị phát lại tái tạo thành âm thanh.
Biến dạng và Dải động
Âm thanh kỹ thuật số có dải động cao, có nghĩa là nó có thể nắm bắt chính xác toàn dải âm thanh. Tuy nhiên, âm thanh kỹ thuật số cũng có thể bị biến dạng, chẳng hạn như biến dạng clipping và lượng tử hóa. Hiện tượng cắt xén xảy ra khi tín hiệu đầu vào vượt quá khoảng không của hệ thống kỹ thuật số, dẫn đến méo tiếng. Méo lượng tử hóa xảy ra khi hệ thống kỹ thuật số làm tròn tín hiệu để khớp với các phân đoạn cứng nhắc, tạo ra sự không chính xác tại các thời điểm nhất định.
Nền tảng phân phối xã hội
Với sự gia tăng của các nền tảng phân phối xã hội, giờ đây các nhạc sĩ độc lập có thể phân phối âm nhạc của họ tới khán giả toàn cầu mà không cần đến hãng thu âm. Các nền tảng này cho phép các nhạc sĩ tải lên nhạc của họ và chia sẻ nó với những người theo dõi họ. Việc dân chủ hóa việc phân phối âm nhạc đã tạo ra một cuộc cách mạng công nghệ thực sự, cho phép các nhạc sĩ tự do sáng tạo và chia sẻ âm nhạc của họ với thế giới.
Kết luận
Vậy là bạn đã có tất cả mọi thứ bạn cần biết một cách ngắn gọn về âm thanh kỹ thuật số. Âm thanh kỹ thuật số là sự thể hiện âm thanh dưới dạng các giá trị số rời rạc, thay vì dưới dạng sóng vật lý liên tục.
Âm thanh kỹ thuật số đã cách mạng hóa cách chúng ta ghi, lưu trữ, thao tác và nghe nhạc. Vì vậy, đừng ngại lao vào và tận hưởng những lợi ích của công nghệ tuyệt vời này!
Tôi là Joost Nusselder, người sáng lập Neaera và là một nhà tiếp thị nội dung, là người cha, và thích thử thiết bị mới với guitar với niềm đam mê của tôi và cùng với nhóm của mình, tôi đã tạo các bài viết blog chuyên sâu kể từ năm 2020 để giúp những độc giả trung thành với các mẹo ghi âm và ghi ta.
