9 thg 5, 2015

ÂM THANH SỐ : NHẠC ĐĨA CD, NHẠC LOSSLESS VÀ NHẠC NÉN


ÂM THANH SỐ : NHẠC ĐĨA CD, NHẠC LOSSLESS VÀ NHẠC NÉN

1. ÂM THANH ĐƯỢC GHI TRÊN ĐĨA CD
     Nhiều đĩa nhạc CD được sản xuất ở Việt Nam (như Studio Hàng Bài, Hãng Phim trẻ Hà Nội chẳng hạn) thường dùng định dạng file âm thanh .cda, sử dụng chuẩn định dạng "điều biến/điều chế xung – mã (pulse-code modulation, viết tắt PCM). Tôi nghĩ dịch là xung – mã thì đúng quá trình hơn dịch là "điều biến mã - xung", vì phải có xung mới có mã được. Điều biến xung - mã được thực hiện như quá trình biến đổi A-D thông thường, riêng trong âm nhạc, người ta lượng tử hóa mức xung tạo ra theo nhiều cách, từ đó có nhiều cách điều biến: LPCM: điều biến xung mã tuyến tính, điều biến xung - mã theo thuật toán quy luật A (tiêu chuẩn của Châu Âu), điều biến xung mã theo thuật toán quy luật µ (tiêu chuẩn Bắc Mỹ...) . Những tín hiệu âm thanh được ghi đĩa CD theo chuẩn định dạng .cda là tín hiệu âm thanh gốc, hoàn toàn không được nén.
Qúa trình điều biến thực hiện theo 3 bước: (theo hình vẽ) 
 

a) Lấy mẫu: Biên độ của tín hiệu được đo (lấy mẫu) tại các thời điểm cách nhau một thời khoảng Δt nhất định (a, hình vẽ). Thời khoảng càng nhỏ thì việc lấy mẫu càng chính xác, Tần số lấy mẫy f = 1/Δt (nếu Δt đo bằng sec thì f được tính bằng Hz). Kết quả thu được một dãy xung có biên độ thay đổi theo biên độ tín hiệu tương tự liên tục (b, hình vẽ).
       Theo định lý "tần số Nyquist" thì tần số lấy mẫu lớn hơn 2 lần tần số dải âm tần - tần số Nyquist - thì khi giải điều chế (biến ngược tín hiệu số thành tín hiệu tần số âm thanh liên tục) sẽ cho âm thanh không bị méo. Do dải tần âm thanh từ 20 Hz đến ~20 kHz, tần số lấy mẫu thường là 44,1 KHz, nhạc ghi đĩa DVD định dạng video có tần số lấy mẫu 48 kHz, Tần số lấy mẫu 96 kHz hoặc 192 kHz có thể được sử dụng trên một số thiết bị mới hơn, (Người Nga cũng nêu lý thuyết kiểu này qua định lý KACHENHICOP và được thày Cổn nhắc đến liên tục nên sinh viên khóa 6, 7 VTD ĐHBK hay gọi thày Cổn là Kachennhi Kổn).
b) Lượng tử hóa: Thay giá trị ghi nhận được khi lấy mẫu bằng giá trị gần nhất trong khoảng sai số của thiết bị và tốc độ lấy mẫu (c, hình vẽ). Việc lượng tử hóa có độ chính xác tùy thuộc vào số giá trị mức lượng tử sẽ được ghi nhận. Thông thường trong kỹ thuật máy tính số mức lượng tử được đánh giá bằng số bit lượng tử hóa: (Ví dụ: Khi nói mã hóa 8 bit có nghĩa là số mức lượng tử được biểu diễn bằng 8 số nhị phân = 256 mức; trong âm thanh lossless người ta mã hóa 16 bit = 256 x 256 mức = 65 536 mức khi đó nếu một tín hiệu âm thanh có biên độ tối đa 6,55 Volt sẽ được chia thành 65 536 mức khác nhau, mỗi mức khoảng 0,1 mV).
c) Mã hóa: Chuyển đổi giá trị đã lượng tử hoá thành một dạng mã thích hợp, hiệu quả khi truyền đi (d, hình vẽ). Đây là một thủ thuật của kỹ thuật Vô tuyến - điện tử. Có nhiều cách mã hóa một dãy xung để giải tần của nó nhỏ nhất mà vẫn giữ được độ trung thực cao (như mã KHÔNG TRỞ VỀ KHÔNG non-return-to-zero (NRZ)... hoặc mã hóa để phát hiện sửa sai nếu máy ghi nhầm, mã hóa bảo mật...
      Theo chuẩn PCM (pulse-code modulation), mỗi giây âm thanh được lấy mẫu với tần số lấy mẫu 44.1KHz (44100 lần trong 1 giây); mỗi mẫu được diễn tả bởi 16 bit dữ liệu. Trong 1 phút nhạc/âm thanh ta có: 44100 đợt lấy mẫu X 2 kênh trái phải X 16 bit (2 bytes) = 1411200 bit/s hay ≈ 1411,2 kB/s. Dung lượng bit trong mỗi phút của định dạng này là: 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. Như vậy, 1 đĩa CD (có dung lượng là 750 MB) chỉ có thể lưu được ≈ 74 phút nhạc và 1 giây của âm thanh gốc sẽ có tốc độ bit (bitrate) là 1411kbps ...
      Để đọc được các đĩa này trên máy tính, lúc đầu Media Player của Windows phải "Rip" các file .cda này thành file nhạc số mà máy tính đọc được. Sau khi Rip đĩa xong, người nghe nhạc mới bắt đầu chơi nhạc theo định dạng nhạc số mới Rip được. (lúc đầu mình cũng không hiểu Rip là gì, thấy máy bảo làm gì thì làm nấy, bảo "Phải Rip file này" thì cứ "rip" một cái rồi cuối cùng cũng nghe được).
Với hệ điều hành Windows 7 và máy tính có DVD, các đĩa nhạc đưa vào, máy tính đọc được ngay, nhưng không thể lưu được nó vào máy tính với bất kỳ định dạng nào. Điều này có lợi có người làm đĩa: Chống ĐẠO ĐĨA NHẠC.  (Cũng có phần mềm để đọc và Rip các đĩa nhạc này sang định dạng số 
dùng được cho máy tính và Internet nhưng không cẩn thận dễ bị virus phá máy, như Format Factory 3.1 chẳng hạn).
        Nghe nhạc đĩa bằng các đầu đọc DVD của các hãng SONY, SAMSUNG... hiển thị qua TV thì cũng nghe nhìn như đĩa VCD, DVD thông thường chằng có gì khác biệt.
(Còn phần sau: Nhạc nén LOSSLESS và các dạng nén có tổn thất.)

2 nhận xét:

  1. Chào cụ NoiLieuhaha, bài của cụ nói sâu về chuyên môn, tôi rất háo hức đọc ngay, nhưng thú thực tôi không hiểu được mấy. Tôi có hai câu hỏi là những mắc mớ trong thực tế, muốn xin chỉ giáo của cụ.
    - Có thể chuyển nhạc audio thành nhạc midi được không? Nếu có thể được thì bằng cách nào?
    - Trong một bản nhạc số, có cả lời hát và nhạc đệm, có thể lọc bỏ phần lời hát đi không, nếu được thì cách làm cụ thể thế nào.

    Trả lờiXóa
  2. Cám ơn bạn đã chia sẻ kiến thức nhé.
    Tham khảo qua sản phẩm của mình: loa hội trường cho nhiều nhu cầu

    Trả lờiXóa