Tần số từ cấu trúc sóng hài Harmonics

Sự phức tạp của tần số đến từ cấu trúc sóng hài Harmonics

Âm thanh là sự kết hợp của các tần số cơ bản fundamental và nhiều sóng hài harmonic. Sóng hài là bội số của tần số cơ bản: Ví dụ như tần số cơ bản là 100 Hz thì sóng hài sẽ là 200 Hz, 400 Hz…

Khi ta chơi nốt A trên guitar acoustic, thoạt đầu bạn chỉ nghĩ đơn giản là nốt nhạc A có cao độ là A. Nhưng thực tế về mặt vật lý, nốt A được cấu thành bởi vô vàn sự khác rung động có cùng một nguyên mẫu (tần số cơ bản). Đối với các nhạc cụ khác nhau, chúng sẽ nghe khác nhau bởi chúng có âm sắc khác nhau (âm sắc – timbre).

Sóng hài được tìm thấy trong âm sắc của một sóng cơ bản. Sóng cơ bản là sóng không có sóng hài nào cả, như nói trên sóng hài là bội của sóng cơ bản. Chuyện gì xảy ra nếu như nó không phải là bội của tần số cơ bản khi kết hợp với nhau. Chúng sẽ làm cho âm thanh nghe chói tai sóng cơ bản và sóng hài các bậc, bất hòa trong âm thanh. Những sóng hài này được gọi là sóng hài bậc lẻ. Còn nếu chúng là bội sóng cơ bản, được gọi là sóng hài bậc chẵn. Chúng sẽ tạo ra âm thanh đẹp và tròn. Hiểu được điều này bạn sẽ nắm được việc khi nhiều nhạc cụ cùng chơi một nốt chúng sẽ tương quan với nhau thế nào.

Cũng như nói ở trên, khi sóng hài là bội của tần số gốc, tần số cơ bản. Vậy khi ta chơi bất kỳ nốt A trên quãng nào của nhạc cụ, chúng cũng đều có tần số gốc là A ở quãng thấp nhất. Tương tự như thế, sẽ luôn có tần số cơ bản thấp nhất trong khoảng mà ta nghe thấy được. Bởi vậy, khi một nốt phát ra, bạn sẽ luôn nghe thấy nó trên toàn dải tần số.

Khi tăng hoặc giảm tần số nhất định với EQ thực sự sẽ làm tăng và giảm sóng hài của âm thanh. Bởi vì âm thanh có cấu trúc sóng hài của riêng nó và chúng phản ứng với tần số khác nhau.

Mỗi nhạc cụ đều có tần số cơ bản fundamental hoặc là nốt thấp nhất mà nó có thể chơi. Cố gắng lắng nghe tần số cơ bản của các nhạc cụ để dễ dàng làm việc. Biết được điều này bạn có thể dễ dàng biết khi nào và ở đâu để tiến hành giảm hoặc tăng cường.

Ví dụ, khi ta cho giọng hát vào bản nhạc, ta thấy giọng hát bị lẫn và chìm trong bản nhạc. Lý do, các sóng của giọng hát có cùng bội số tần số tương đồng với các nhạc cụ. Bởi vậy, tìm các nhạc cụ có cùng tần số giọng hát và tiến hành EQ chúng. Có một số nốt nhạc sẽ cực thấp nó có thể trùng với các tần số cơ bản từ 80 – 100 Hz, mặc dù nhiều người khuyên bạn cắt giảm low khu vực này để khiến giọng hát sạch hơn, nhưng có thể điều đó sẽ không cần thiết.

Về cơ bản hãy cẩn thận với sóng hài của các nhạc cụ khi chúng chen lẫn nhau trong hỗn hợp, bạn có thể nghe từng nhạc cụ tốt nhưng chưa chắc trong một hỗn hợp chúng đã tốt với nhau. Để tìm và khắc phục sự cổ tần số, ta vào điểm trên dải tần số bị lỗi, tăng băng tần 2 của EQ và kéo giảm mức tần số đó xuống.

Các tham số của công cụ EQ trong cân chỉnh âm thanh

Để hiểu cơ bản cách bộ cân bằng hoạt động, ta cần hiểu được các công cụ mà bộ cân bằng mang lại.

EQ có mục đích nhằm tăng giảm âm lượng một cách tự do tại một điểm trên dải tần số, bởi vậy nó sẽ có các tham số tác động sau:

Frequency | Tần số: Nơi đặt điểm tác động trên dải tần số. 

Gain | Mức âm: Giúp điểm đó tăng – boost hoặc giảm – cut bao nhiêu.

Q (Bandwidth) | Băng thông: Cho phép phạm vi tác động lên tần số. Q cao sẽ có phạm vi tác động hẹp, còn Q thấp sẽ có phạm vi rộng hơn.

Cách tính bandwidth (Bw) thông thường được tính là bề rộng tần số tại biên độ giảm -3 dB so với biên độ đỉnh.

Công thức bandwidth: BW= f2 – f1 

• f1 là tần số phần thấp khi đô thị tại mức -3 dB.

• f2 là tần số phần cao khi đô thị tại mức -3 dB. 

• f0 là giá trị tần số trung bình giữa f2 và f1. 

Đơn vị bandwidth là Octave N (octave bandwidth). 

• Q là bandwidth nhưng được tính với công thức: Q = f0 / BW 

• Một số quy đổi giữa bandwidth octave N và Q:

Bell – Hình chuông: Phạm vi tác động được tạo nên bởi mức âm – gain và băng thông – Q, tạo thành đồ thị hình chuông. Bell có hai dạng là đồ thị Peak và đồ thị Notch, Peak là dạng đồ thị có đường cong vát ở đỉnh đầu, còn notch là dạng góc nhọn ở đỉnh đầu.

Ngoài các phần điều khiển hình chuông – bell của parametric equalizers còn có các loại khác như sau.

Low/High pass filter: Đây là bộ lọc một chiều, nhằm giảm tất cả các tần số ở phía dưới hoặc phía trên. Giúp giảm thiểu mức âm theo độ dốc như cài đặt, và thường là có bội số 6 dB cho mỗi quãng tám, chẳng hạn như 6 dB, 12 dB, 24 dB, 48 dB…

Low/High shelf: Đây cũng là loại một chiều. Chúng cũng được gọi là shelf – thềm (đường dốc của đường đô thị), chúng tăng/giảm một cách đồng đều ở phần cao và phần thấp trên dải tần số.

Cân chỉnh âm thanh với các bộ cân bằng Equalizer

Có ba loại bộ cân bằng chính: graphics, parametrics và roll-offs (high pass/ low pass filters). Ngoài ra còn có loại kết hợp khác.

Graphic | Đồ họa

Mỗi tần số có thể được tăng hoặc giảm bằng cách sử dụng các thanh trượt âm lượng. Có nhiều loại bộ cân bằng đồ họa khác nhau có thể phân chia từ năm dải đến ba dải. Đồ họa 31 băng tần sẽ thay đổi âm lượng ở 30 tần số khác nhau, thường thấy trong phòng thu và tăng cường âm thanh một cách trực tiếp.

Ưu điểm chính của bộ cân bằng đồ họa là bạn có thể thực hiện các thay đổi âm lượng ở tần số khác nhau. Một ưu điểm khác là hiển thị dễ đọc, dễ tham khảo. Trên thực tế, nó có thể ngay lập tức cho biết ai đó thích loại nhạc nào dựa vào đường cong EQ của đồ họa. Ngoài ra, với các âm thanh tự do được định hình chia từ trái sang phải, sẽ dễ dàng thao tác tần số hơn.

Nhiều người không nhận ra rằng tăng tần số cụ thể đồng nghĩa với việc tăng một dải tần do nhà sản xuất quy định trước. Ví dụ: Nếu bạn tăng 1 kHz, cũng có nghĩa bạn sẽ tăng đồng thời dải tần 300 – 5.000 Hz. Khu vực tần số bị kéo theo này chính là băng thông mà nhà sản xuất cài đặt trước và bạn không thể thay đổi nó.

Nói chung, càng nhiều băng tần thì băng thông càng mỏng. Do đó, EQ đồ họa 31 băng tần sẽ chính xác hơn với đồ họa 5 băng tần. Nếu bạn tăng âm lượng 1.000 Hz trên đồ họa 5 băng tần, có thể dẫn đến việc tăng tần số từ 100 Hz – 10 kHz. Tần số được thể hiện ở mức lên xuống, vì thế mức được thể hiện rõ ràng trên EQ đồ họa.

Parametric | Tham số

EQ tham số là bộ cân bằng linh hoạt nhất trong các bộ cân bằng equalizer. Các kỹ sư có thể thoải mái kiểm soát phạm vi tác động của tần số, băng thông, tăng giảm chúng. Chúng cung cấp cho kỹ sư 3 tham số để điều chỉnh. Với một số loại EQ tham số, núm điều chỉnh bằng thông cho phép kiểm soát độ rộng của dải tần. Núm này thường được ký hiệu là Q. Băng thông nhọn mỏng thường được ghi là peak, còn băng thông rộng thường được ghi là hump. Một số băng thông được gắn với quãng tám của âm thanh để xác định bằng thông. Ví dụ, rộng 0,3-octaves.

Paragraphic | Bán tham số

Có nhiều bộ cân bằng có phần giao tiếp là các nút quét tần số, không có nút điều khiển băng thông. Loại bộ cân bằng này có tên khác là sweepable, semi-parametric, quasi-parametric hoặc paragraphic. Tuy nhiên hãy cẩn thận, ngày nay một số nhà sản xuất hoặc đơn bị bán hàng sử dụng thuật ngữ “parametric” để chỉ tham số hoặc bản tham số paragraphic hoặc semi-parametric, mặc dù không có bằng thông.

Roll-off

EQ dạng cuộn nhằm giữ lại các tần số cao hoặc thấp. Chúng thường được tìm thấy trên bảng điều khiển dưới dạng high pass và Low pass filter. Các bảng điều khiển lớn đều có các nút roll-off để quét và thay đổi, nhờ đó mà các mức thấp hoặc cao được di chuyển. Các bảng điều khiển nhỏ hơn thì chỉ có một nút điều khiển cho thấp hoặc cao tùy theo thiết lập.

Bộ lọc thông cao – high pass filter loại bỏ các tần số thấp mà không ảnh hưởng đến tần số cao, cho các tần số cao vượt qua bộ lọc. Đặc biệt hữu ích trong việc loại bỏ các tiếng ồn của máy bay, xe tải, điều hòa, động đất, tiếng giậm chân và các nhạc cụ thấp như guitar bass, kick drum.

Bộ lọc thông thấp – low pass filter có thể được tìm thấy trên micro, bảng điều khiển trộn nhỏ với dạng công tắc. Dùng để tắt mức thấp khi công tắc được kích hoạt.

The smile EQ | EQ hình miệng cười

Đúng như tên gọi, đường cong EQ trông như một nụ cười. Yếu tố chính là đưa tần số về như tại chúng ta nghe theo đường đồng mức to (đường đồng mức to của Fletcher – Munson). Nói một cách đơn giản, tại có xu hướng nghe tần số trung mình, bởi vậy với âm lượng thấp, tần số cao và thấp lại ít được nghe thấy. Ảnh hưởng của điều này đối với mức độ giám sát trộn chính là bắt người nghe phải thay đổi mức nghe.

EQ hình miệng cười hoạt động để điều chỉnh tần số theo tại tự nhiên bằng cách tăng mức thấp và mức cao. Kiểu cài đặt này được dùng phổ biến bởi lẽ âm nhạc ở một mức độ lớn xác định, các âm sắc và âm bội tạo nên bản chất của âm thanh, tạo thành chuỗi bội âm overtone. Nhờ những bội âm này mà khi âm thanh phát ra cùng một cao độ ta mới phân biệt đâu là nhạc cụ nào, ví dụ như cùng là C nhưng tiếng C ở piano khác với guitar. Ngoài ra tiếng đặc trưng đó còn nhờ sự cộng hưởng các bội âm khác đến từ hộp đàn và thùng đàn. Những chuỗi bội âm này thay đổi, cung cấp đặc tính cho nhạc cụ.

Khi tiến hành thúc đẩy tần số cao khiến cho chất lượng âm thanh thay đổi nghe rõ ràng đặc tính hơn, tương tự với tần số thấp, nhằm chống lại khiếm khuyết đến từ tại khiến ta nghe rõ hơn những phần cao và thấp cũng như đặc trưng của nhạc cụ. Vì thế EQ nụ cười thường được sử dụng.

• Đọc thêm: Hướng dẫn đặt vị trí loa kiểm âm và cách kiểm tra điểm nghe
• Đọc thêm: Cấp độ động lực học khi kết hợp của Panning