Âm thanh số và những khái niệm

Âm Thanh trong tự nhiên được truyền đi trong không gian dưới dạng sóng âm cơ học

• Âm thanh Analog: Tái tạo chính xác âm thanh tự nhiên dưới dạng một đường hình sin tuần hoàn liên tục.
• Âm thanh Digital: Là âm thanh Analog được số hóa bằng các tín hiệu rời rạc trên máy tính.

Những tín hiệu Analog được thu và lưu trữ trên các đĩa than, vinyl hay băng cát sét. Âm thanh digital xuất hiện trên đĩa CD do hãng Sony và Phillips phát minh vào những năm 1979.

Định dạng âm thanh kỹ thuật số là gì?

Tín hiệu Analog tái tạo chính xác âm thanh trong tự nhiên, nhưng tồn tại những khuyết điểm lớn

• Bất tiện trong lưu trữ
• Không chia sẻ qua mạng
• Không thể chỉnh sửa (cắt, ghép, thêm hiệu ứng)
• Dễ bị lẫn tạp âm từ các tiếng động cơ học của thiết bị thu lúc vận hành.

Digital ra đời giải quyết được tất cả các khuyết điểm của âm thanh Analog nhưng chúng lại không tái tạo chính xác âm thanh tự nhiên do bản thân được mã hóa bằng các bit với số 0 và 1 trên máy tính.

Quá trình số hóa của âm thanh tương tự như số hóa font chữ trên máy tính

• Nếu một đơn vị âm thanh (như 1 ký tự trong văn bản) được mã hóa bằng 1 bit thì có được 2¹ cách sắp xếp là 0,1.
• Nếu một đơn vị âm thanh được mã hóa với 2 bit thì có được 2²= 4 cách sắp xếp là 00, 01,10,11.
• Nếu mã hóa với 3 bit thì có được 2³= 8 cách sắp xếp là 000, 001, 011, 010, 100, 101, 111 , 110.

Số bit mã hóa càng cao, chất lượng âm thanh digital càng gần với Analog. Nhạc trong đĩa CD được mã hóa 16 bits để tạo ra 2¹⁶ = 65,536 thông tin

Một đơn vị âm thanh là 1 sample, số bit trên 1 sample là BitDepth và tần số lấy mẫu là sample rate

Sample Rate (đơn vị Hz): tần số mẫu – Là số lần lấy mẫu trên một giây.

44,1kHz và 48kHz là hai tần số lấy mẫu phổ biến, bởi chúng lớn hơn gấp đôi tần số tối đa mà tai người có thể nghe được (20kHz)

Tốc độ lấy mẫu của file WAV ghi trên CD là 44.1 KHz (44100 lần/giây); mỗi mẫu được mã hóa 16 bit. Như vậy:

• Trong 1 phút nhạc, ta sẽ có: 44100 đợt lấy mẫu x 2 kênh trái phải x 2 bytes (16 bit = 2 bytes) x 60 giây = 10.584.000 bytes = 10.1 Mb
• Dung lượng CD là 750 Mb/ 10.1 Mb ≈ 74 phút nhạc. Như vậy, 1 giây âm thanh gốc sẽ có bit rate là 1411 kbps.

BitDepth (Độ dày bit): Số bit trên 1 sample. Các bản nhạc hiện nay có BitDepth là 16 bits (trên CD) và 24 bits (trên DVD). Độ sâu số càng cao, càng ít bị hiện tượng xén âm kỹ thuật số (digital clipping), do đó độ nét sẽ cao hơn và cho âm thanh chất lượng tốt hơn, nhưng file lưu sẽ nặng hơn

BitRate (đơn vị là Kbps - Kilobits per second) là dung lượng (tính theo bit) của âm thanh số trên một giây. Bitrate thể hiện dung lượng và chất lượng bản nhạc. Một bản nhạc mp3 chuyển từ nhạc gốc ra 320 kbps sẽ hay hơn (và nặng hơn) nhạc chuyển ra 128 kbps

• WAV, AIFF trên CD là 1411 Kbps
• M4A sử dụng bitrate là 256kbps, hỗ trợ 48 kênh âm thanh, có chất lượng cao hơn mp3 320 kbps
• MP3 sử dụng bitrate là 128, hoặc 192, hoặc 320 kbps. Hỗ trợ âm thanh vòm tối đa 5.1 kênh