Tìm hiểu về méo tín hiệu (phần 2)

Tìm hiểu về méo tín hiệu (phần 2)

Friday 01/02/2019 8:00 am GMT +7

Xem thêm:

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về hai loại méo tín hiệu thường gặp, đó là méo hài và méo tín hiệu theo thời gian.

Trước khi tìm hiểu về hai loại méo tín hiệu trên, chúng ta sẽ nhắc lại về hai loại méo tín hiệu nói chung thường gặp ở các thiết bị audio:
Loại 1 – méo tuyến tính, thay đổi hàm lượng biên độ.
Loại 2 – méo phi tuyến tính, tăng hàm lượng tần số
Loại 1 còn được biết đến với cái tên đáp tuyến tần số, thường chứa đựng cả lỗi biên độ (thay đổi về âm lượng) và lỗi pha. Loại méo tín hiệu này có thể sửa được bằng cách xử lý lại tín hiệu âm thanh.
Loại 2 khá đa dạng, thường gặp nhất là méo hài âm (thêm tần số). Nếu gặp phải loại này, tín hiệu sẽ không thể sửa được.

Meo hai tong

Méo hài (Loại 2)

Méo hài (harmonic distortion) thường có hai loại, đó là méo hài bậc lẻ và méo hài bậc chẵn. Méo hài về bản chất là việc các dải tần số vốn là bội số từ bậc của hai âm nhân với tần số cơ bản bị đưa thêm vào tín hiệu âm thanh. Chẳng hạn, tần số cơ bản là 250Hz (tương đương nốt Đô quãng tám thứ tư trên piano), méo hài từ bậc 2 cho đến bậc 5 của dải tần số này sẽ là 500Hz, 750Hz, 1000Hz và 1250Hz. Bậc hài âm càng thấp (trong phạm vi bậc 2, bậc 3 và bậc 4), méo tiếng sẽ càng khó phát hiện vì chúng khá êm, gần với quãng tám của dải tần số cơ bản và dễ bị che khuất. Méo hài bậc thấp có mức độ cho phép khá cao, từ 3 đến 5%, dù rằng chúng vẫn có thể nghe được (méo hài bậc 3 có thể nghe được ở mức 1%). Mèo hài càng cao thì càng nghe rõ. Những méo hài có bậc rất cao, từ bậc 9 trở lên sẽ nghe thấy rất rõ dù mức độ cực thấp, chỉ khoảng một phần nghìn.

Méo theo thời gian (có cả loại 1 và loại 2)

Có khá nhiều dạng méo tín hiệu khác nhau được xếp vào méo theo thời gian. Hai loại méo trong số đó có quan hệ với nhau là đảo góc pha (phase angle shift) và trễ nhóm (group delay). Trễ nhóm là hiện tượng trễ thời gian, dao động tùy vào từng tần số. Trễ nhóm không giống như méo pha, nhưng kết quả vẫn là sinh ra đảo pha. Méo pha tín hiệu có thể có, hoặc cũng có thể không có độ trễ thời gian, nhưng cuối cùng hậu quả đều giống như nhau. Trễ nhóm và méo pha có thể phát sinh từ yếu tố cơ học hoặc yếu tố nguồn điện. Ngay từ quá trình thu âm, dù dưới bất cứ dạng nào, cũng đã xuất hiện trễ thời gian / méo góc pha. Điều may mắn là cả hai đều không nghe thấy được trong quá trình xử lý nhạc dù rằng số lượng có lớn đến đâu đi chăng nữa. Pha bị đảo vượt quá 1440 độ (tương ứng với 4 vòng) thì sẽ không nghe được, và độ đảo pha này vượt quá số lượng đảo pha do bất cứ hệ thống audio nào gây ra. Do đó, méo góc pha không thể nghe thấy được.

Meo phi tuyen

Một loại méo theo thời gian thường gặp khác là cộng hưởng. Không như trễ nhóm hay méo pha tín hiệu, công hưởng có tác động rất lớn đến âm thanh đầu ra. Cộng hưởng còn có thể gọi là hiện tượng kéo giãn thời gian vì nó kéo dài tín hiệu lâu hơn so với tín hiệu thu âm gốc, từ đó kéo dài cả sự suy hao lẫn hiện tượng ringing. Năng lượng tích tụ nhưng không xả ra được dưới dạng nhiệt sẽ trở thành âm thanh không mong muốn. Driver loa với hệ số damping thấp và thùng loa không có khả năng hấp thu hoặc ngăn chặn hoàn toàn rung chấn bên trong đều sinh ra công hưởng. Đây chính là nguồn gốc của cái gọi là “tiếng thùng” hoặc “tiếng loa”, tức là những âm thanh do tự bản thân loa sinh ra chứ không phải âm thanh nguyên gốc ban đầu. Cộng hưởng được tính bằng suy hao phổ âm tích lũy, viết tắt là CSD (cumulative spectral decay).

Cong huong

Các số liệu thống kê từ các thí nghiệm cho thấy có sự liên quan chặt chẽ giữa biên độ, CSD và méo hài. Đáp ứng biên độ càng cao ở những dải tần số cụ thể sẽ sinh ra cộng hưởng càng lớn, tức CSD càng kéo dài ở những dải tần số đó. Nếu như xem bảng số liệu méo tín hiệu và thấy méo tín hiệu có đỉnh ở những tần số cụ thể, rất có thể đó cũng là đỉnh của đáp tuyến tần số và xuất hiện CSD kéo dài ở những tần số đó. Ở các dải tần số thấp, mối liên hệ này cũng không còn chặt chẽ nữa. Vẫn có sự liên kết giữa méo hài và cộng hưởng nhưng biên độ không còn liên quan nữa. Biên độ cực thấp sẽ kết thúc rất nhanh trong khi méo hài và CSD ngày càng tăng nhanh.
Nhìn chung, trễ nhóm, đảo pha và công hưởng đều xuất hiện khi sóng âm thay đổi hoặc chuyển hướng khi driver loa, dưới tác động của tín hiệu điện, tạo ra âm thanh. Việc sử dụng khoảng cộng hưởng và các phương tiện để kiểm soát thường dẫn đến thay đổi về sóng âm. Trong nhiều trường hợp, cách tốt nhất là để driver tạo ra âm thanh mà không có sự can thiệp nào.
Băng từ và đĩa than, nói chung là các hình thức phát nhạc analog phải chịu tác động từ méo tín hiệu theo thời gian, méo do tốc độ thay đổi (wow and flutter). Điều này không xuất hiện đối với nhạc digital. Khi tốc độ phát lại thay đổi so với tốc độ thu âm, nó sẽ gây ra sự thay đổi cường độ và nhịp độ. Wow là dao động chậm hơn so với tốc độ chuẩn, và flutter là dao động nhanh hơn so với tốc độ chuẩn. méo do tốc độ thay đổi thường được kiểm soát tốt và chủ yếu không nghe thấy được. Riêng đối với mâm đĩa than, cần kiểm tra định kỳ để đảm bảo rằng thiết bị đang quay chính xác 33,33 vòng / phút hoặc 45 vòng / phút.

(Hết kỳ 2)

Xem:

Tìm hiểu về méo tín hiệu (phần 1)

Tìm hiểu về méo tín hiệu (phần 2)

Tìm hiểu về méo tín hiệu (phần 3)

Bạn có thể tham khảo video khác tại đây

Những lưu ý cơ bản khi lựa chọn ampli

Bách Diệp

Từ khóa:

Tin liên quan