Sự đa dạng âm thanh trên đĩa than

Vì sao đĩa than có thể tái hiện lại được nhiều âm thanh khác nhau cùng một lúc, trong khi rãnh đĩa chỉ có hai vách luôn là điều mà nhiều người thắc mắc.

Câu hỏi: Làm thế nào để đĩa than có thể tái hiện lại được nhiều giọng hát, nhiều nhạc cụ khác nhau, trong khi bản chất tín hiệu âm thanh chỉ là dòng điện tạo ra từ sự cọ xát giữa đầu kim và một bên (hai bên nếu là bản thu stereo) rãnh đĩa?

Trả lời: Để có thể hiểu vấn đề này một cách đơn giản, trước hết chúng ta cần bỏ qua các khái niệm stereo hoặc đĩa than. Rất lâu trở về trước, chúng ta chỉ có các bản thu âm đơn kênh. Khái niệm stereo chỉ bắt đầu xuất hiện từ cuối những năm 1950 và phổ biến vào giai đoạn sau đó. Tuy nhiên, ngay cả khi chỉ nghe thấy âm thanh từ một kênh, người nghe vẫn có thể tận hưởng được một bản giao hưởng phức tạp, tiếng dàn đồng ca hay bộ tứ tấu. Vậy, làm thế nào để chúng ta có thể phân biệt được sự khác nhau từ một kênh âm thanh duy nhất?

toc do cua mam dia than tot

Nhiều năm về trước, người ta cũng từng đặt ra câu hỏi làm thế nào để một đường dây cáp TV có thể chứa đến hàng chục, thậm chí hàng trăm kênh TV khác nhau. Để làm được điều này, các kỹ sư đã áp dụng kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số (Frequency-division multiplexing). Hiểu một cách đơn giản, đây là kỹ thuật cho phép nhiều tín hiệu dữ liệu được kết hợp để truyền tải đồng thời thông qua một tín hiệu sóng mang. Mỗi đài truyền hình sẽ hoạt động dựa trên một dải tần số khác nhau. Nếu như kết nối một máy oscilloscope với dây cáp, dạng sóng thu được sẽ rất phức tạp, giống với dạng sóng của nhiễu. Nhưng nếu kết nối dây cáp với một máy phân tích phổ (spectrum analyzer), chúng ta có thể thấy từng dải tần số riêng cho mỗi kênh. TV và hộp cáp có thể được tinh chỉnh để bắt được những kênh mong muốn.

Vậy, điều này liên quan đến âm thanh trên đĩa than như thế nào? Ốc tai của con người chứa hàng nghìn tiêm mao tí hon, thực tế là các tế bào thần kinh. Mỗi tế bào này lại được tinh chỉnh để có thể tiếp nhận từng dải tần số âm thanh khác nhau trong phạm vi từ 20Hz đến 20kHz.

Như vậy, tai của con người cũng giống như một máy phân tích phổ, có thể cảm nhận được mọi dải tần số riêng biệt trong cùng một sóng âm. Dạng sóng thật sự của sóng âm trong trường hợp này không đóng vai trò gì quá quan trọng. Ở những điểm khác nhau trong chuỗi âm thanh như đầu ra micro, mạch điều biến sóng radio, đầu ra của loa hay màng nhĩ, dạng sóng sẽ khác nhau. Nhưng chỉ cần tiếp nhận được hầu hết các khoảng tần số, âm thanh vẫn sẽ được giữ nguyên. Chúng ta không cần toàn bộ dải từ 20Hz đến 20kHz. Trên thực tế, tai người chỉ cảm nhận rõ nhất trong phạm vi từ 50Hz đến 15kHz. Càng lớn tuổi, khả năng cảm nhận âm thanh sẽ càng kém đi, đồng nghĩa với việc khoảng tần số này sẽ còn thu hẹp nữa. Ngoài ra, các sóng radio AM thậm chí còn không được tái tạo vượt quá tần số 5kHz.

mam dia than

Nhìn chung, mỗi tiêm mao sẽ đóng vai trò là cơ quan cảm nhận âm thanh, xác định sự xuất hiện và biên độ của một dải tần số âm thanh cụ thể, từ đó gửi dữ liệu đến não bộ thông qua dây thần kinh âm thanh. Bộ não sẽ diễn giải các dữ liệu này để từ đó cho ta biết đó là âm thanh của thứ gì.

Đến lúc này sẽ xuất hiện câu hỏi, vì sao cùng một dải tần số nhưng chúng ta có thể nghe ra nhiều thứ âm thanh khác nhau. Hãy cùng xét một ví dụ thực tế. Một cây đàn violin và một cây đàn piano cùng chơi nốt A4 (440Hz). Thế nhưng điều này không hoàn toàn chính xác. A4 = 440Hz chỉ là tông thuần, một thứ âm thanh rất ít gặp trong tự nhiên. Khi hai nhạc cụ chơi cùng một nốt, chúng không chỉ tạo ra tông thuần mà còn tạo cả hài âm, tức những tần số có giá trị cao hơn tông thuần vài lần (vẫn cùng một nốt nhưng lúc này cao độ sẽ lớn hơn). Sự khác nhau về biên độ của hài âm chính là thứ khiến các nhạc cụ khác nhau tạo ra âm thanh khác nhau, mặc dù âm thanh chính mà chúng tạo ra vẫn là cùng một nốt.

Như vậy, mỗi nhạc cụ và giọng nói sẽ tạo ra một tổ hợp tần số độc đáo. Mặc dù các tần số chính có thể trùng nhau, thậm chí xuất hiện méo âm, bộ não của chúng ta vẫn có khả năng diễn dịch được bộ dữ liệu đó thành những âm thanh riêng biệt.

Do đó, khi bàn đến chủ đề này, chúng ta không cần phải trầm trồ trước công nghệ của đĩa than, CD hay thâm chí micro, loa hoặc ampli. Thứ duy nhất cần được thán phục ở đây chính là sự phức tạp và tinh tế của bộ não cũng như đôi tai.

Các bạn có thể tham khảo các sản phẩm khác tại đây

Những bộ cơ mâm đĩa than thường gặp hiện nay

Nguyễn Hào