Âm thanh là gì? Những kiến thức cần biết về hệ thống âm thanh

Hãy thử tưởng tượng, một ngày bạn thức dậy và không nghe được bất kỳ âm thanh nào của cuộc sống, chắc hẳn sẽ có cảm giác hoang mang và mất phương hướng. Âm thanh không chỉ là khởi nguồn của phương tiện giao tiếp giữa người với người mà còn là hình thức giải trí, thư giãn cho cuộc sống thêm phần màu sắc. Dưới đây là những kiến thức bạn cần biết về âm thanh là gì, đặc điểm và cách phân loại hệ thống âm thanh. 

Âm thanh là gì? Vai trò của âm thanh trong cuộc sống

Theo khoa học, âm thanh được tạo ra bởi các dao động cơ học của phân tử, nguyên tử và các hạt cấu thành vật chất hoặc lan truyền trong vật chất (ví dụ các sóng) và được truyền dẫn qua một môi trường trung gian đến tai người nghe. Âm thanh, được đặc trưng bởi các yếu tố như tần số, bước sóng, chu kỳ, biên độ và tốc độ lan truyền.  

Với thính giác của con người, âm thanh dao động trong dải tần số từ 16 Hz – 20.000 Hz. Tuy nhiên thực tế, âm thanh có thể lan truyền ở phổ rộng hơn, hoặc ở bất kỳ tần số nào mà con người có thể nghe thấy. 

Như vậy, âm thanh có thể được hiểu đơn giản là bất kỳ tiếng động nào con người nghe được và cảm nhận được bằng tai. 

Âm thanh đóng vai trò tối quan trọng trong cuộc sống của con người. Việc không nghe được âm thanh không chỉ là thiệt thòi mà còn là rào cản trong nhiều khía cạnh, lĩnh vực. 

• Cầu nối giao tiếp và trao đổi: Âm thanh, cụ thể là ngôn ngữ và giọng nói là phương tiện giao tiếp không thể thiếu giữa người với người trong cuộc sống sinh hoạt, học tập và làm việc thường ngày. Ngoài ra, việc tiếp nhận âm thanh từ các nguồn khác nhau cũng giúp con người bổ sung thêm kiến thức để phục vụ cho các nhu cầu khác nhau. 
• Công cụ thể hiện cảm xúc: Thông qua cao độ và trường độ của giọng nói mà con người có thể bộc lộ cảm xúc theo cách chân thực nhất. Những cảm xúc này sau đó lại được sẽ được tái tạo lại thông qua các hình thức thể hiện âm thanh khác nhau như phim ảnh, âm nhạc. 
• Cung cấp tín hiệu cảnh báo: Từ thời nguyên thủy, con người đã biết sử dụng tiếng tù và, kẻng, kèn trống để cảnh báo nguy hiểm hoặc quản lý tập thể làng mạc. Ngày nay, hệ thống chuông báo cháy, chống trộm, còi cấp cứu… cũng có tác dụng tương tự. 
• Phương tiện giải trí: Âm nhạc, phim ảnh, tiếng động trong game, thậm chí là các âm thanh tự nhiên như tiếng nước chảy, tiếng gió lay động, tiếng chim hót đều có khả năng giảm căng thẳng, xoa dịu tâm hồn và làm cuộc sống trở nên phong phú hơn. 
• Sáng tạo nghệ thuật: Âm nhạc là âm thanh có giai điệu. Thông qua khía cạnh này, con người có thể thể hiện được khả năng sáng tạo, gu thẩm mỹ và năng khiếu nghệ thuật để tăng khả năng kết nối và trải nghiệm được nhiều cung bậc cảm xúc.

Tuy nhiên, nếu âm thanh quá lớn tác động đến thính giác của con người có thể ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe như giảm thính lực, bệnh tim mạch, rối loạn giấc ngủ…

Các đặc tính của âm thanh

Đặc tính của âm thanh được phân chia thành 2 phần cơ bản là đặc trưng vật lý và đặc trưng sinh lý. 

Đặc trưng vật lý

• Tần số âm thanh: Số dao động hay số bước sóng mà âm thanh thực hiện được trong 1s, đơn vị là Hertz (Hz). Dao động càng nhiều, âm thanh càng cao và ngược lại. Đây là đại lượng quan trọng nhất của âm thanh. 

• Tốc độ âm thanh: Tốc độ lan truyền của sóng âm trong môi trường, phụ thuộc phần lớn vào tính chất của môi trường mà sóng âm lan truyền. Đơn vị đo tốc độ âm thanh là m/s.
• Cường độ âm thanh: Đại lượng biểu thị lượng năng lượng âm thanh đi qua một diện tích tại vị trí người nghe. Cường độ âm thanh phụ thuộc vào quy mô dao động của nguồn âm thanh. Theo đó, biên độ dao động càng lớn, âm thanh càng to. Đơn vị đo cường độ âm thanh phổ biến nhất là decibel. Thông thường, âm thanh có cường độ > 85 decibel có thể gây hại cho tai người. 

• Áp suất âm thanh: Sự thay đổi áp suất của không khí tại điểm sóng âm truyền qua. Tai người và microphone có thể cảm nhận trực tiếp đại lượng này. Áp suất âm thanh là cơ sở để xác định cường độ và độ lớn của âm thanh. 

Đặc trưng sinh lý

Tai người phân biệt được các âm thanh khác nhau là do mỗi âm thanh lại sở hữu các đặc trưng sinh lý khác nhau, bao gồm độ cao, độ to và âm sắc. 

• Cao độ: Tương đương với tần số âm thanh, đại lượng quyết định độ cao thấp của âm thanh. Tần số thấp tạo ra âm trầm, và ngược lại, tần số cao tạo ra âm bổng. 
• Độ to: Tương đương với cường độ âm thanh. 
• Âm sắc: Sắc thái của âm thanh. Các nguồn âm thanh khác nhau, dù có cùng cao độ nhưng vẫn tạo ra các màu sắc khác nhau. Đây là điểm đặc trưng để phân biệt âm thanh này với âm thanh khác. 

• Trường độ: Đại lượng cho biết độ vang dài ngắn của âm. Đây là nền tảng của nhịp điệu, được tính bằng thời gian ngân theo đơn vị đo là giây (s) hoặc mili giây (ms). 

Đối với âm thanh trong âm nhạc, có 4 thuộc tính quan trọng cần lưu ý là cao độ, cường độ, trường độ và âm sắc. 

Cách phân loại âm thanh

Âm thanh có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau. 

Theo tính chất

• Tiếng nói: Ngôn ngữ giao tiếp giữa người với người. 
• Âm nhạc: Nghệ thuật dùng âm thanh và nhịp điệu để truyền tải tư tưởng, tình cảm,… đặc trưng bởi cao độ, giai điệu, âm sắc.
• Tiếng động môi trường: Dao động sóng của môi trường đàn hồi gây ra bởi các dao động của vật thể. 
• Tiếng ồn: Tập hợp những âm thanh không mong muốn, có tần số và cường độ không ổn định, gây khó chịu và ảnh hưởng xấu đến tâm lý, sức khỏe của con người và động vật. 

Theo tần số (vật lý)

• Âm thanh nghe được: Loại âm thanh có dải tần số từ 16Hz đến 20.000Hz. 
• Hạ âm: Âm thanh có tần số nhỏ hơn 16Hz. 
• Siêu âm: Âm thanh có tần số lớn hơn 20.000Hz. 

Trong đó, cả hạ âm và siêu âm đều là những âm thanh mà con người không nghe thấy được. 

Theo kênh và trải nghiệm người nghe

• Âm thanh Mono (Monophonic): Âm thanh đơn kênh, tức là chỉ xuất phát và truyền từ 1 hướng cố định. Đây là âm thanh được ưa chuộng rộng rãi. 
• Âm thanh Stereo (Stereophonic): Âm thanh tạo ra từ 2 hoặc nhiều nguồn khác nhau, được phân bổ từ trái sang phải hoặc ngược lại, tùy thuộc vào vị trí truyền âm. Âm thanh Stereo thường được dùng để nghe nhạc. 
• Âm thanh Surround (Vòm): Dạng âm thanh đa kênh, tạo trải nghiệm âm thanh 360 độ, bao quanh người nghe, rất lý tưởng để xem phim trong rạp. 

Theo ngôn ngữ học

• Phụ âm vô thanh: Khi phát âm chỉ có luồng hơi, không làm rung thanh quản. 
• Phụ âm hữu thanh: Khi phát âm làm rung dây thanh quản, tạo ra tiếng nói. 

Một số kiến thức quan trọng khác về âm thanh

Môi trường truyền âm 

Âm thanh chỉ có thể đến tai người nghe khi có môi trường truyền âm. Các môi trường như chất rắn, chất lỏng, chất khí đều có thể truyền được âm thanh. Không khí là môi trường truyền dẫn âm thanh phổ biến nhất. 

Âm thanh không thể truyền được trong môi trường chân không. Tốc độ truyền âm qua chất lỏng luôn lớn hơn chất khí và nhỏ hơn chất rắn. 

Vận tốc, phản xạ âm thanh

Vận tốc lan truyền của âm thanh phụ thuộc phần lớn vào môi trường truyền âm. Nếu sóng âm gặp các vật cản như tường, núi đá trong quá trình truyền dẫn, phần lớn năng lượng âm thanh sẽ bị phản xạ lại và chỉ có 1 phần nhỏ năng lượng được truyền đi hoặc tiêu tán. Phần bị phản xạ sau đó sẽ chuyển hóa thành nhiệt năng và biến mất. 

Sự phản xạ âm

Khi gặp các vật chắn/ mặt chắn, âm thanh sẽ bị phản xạ nhiều hoặc ít. Âm thanh phản xạ sau âm thanh trực tiếp khoảng 1/15 giây được gọi là tiếng vang. 

Thông thường, vật phẳng cứng và có bề mặt nhẵn sẽ phản xạ âm tốt và ngược lại, vật mềm, xốp, bề mặt sần sùi sẽ phản xạ âm kém. Tận dụng khả năng hấp thụ sóng âm và hạn chế tiếng vang, các chất này thường được sử dụng làm vật liệu lót tường để cách âm và cải thiện chất lượng âm thanh tại phòng thu, rạp hát.

Câu hỏi thường gặp về âm thanh là gì?

Câu hỏi 1: Âm thanh được tạo ra như thế nào?

Trả lời: Âm thanh được tạo ra theo 2 cách phổ biến là phát ra sóng âm hoặc tái tạo lại âm thanh. Tiếng động xung quanh như tiếng chim hót, tiếng lá cây, tiếng nói chuyện… là những nguồn phát ra sóng âm. Những sóng âm này sau đó được thu phát bằng các công cụ để chuyển đổi thành tín hiệu analog hoặc kỹ thuật số. 

Câu hỏi 2: Xử lý âm thanh là gì?

Trả lời: Đây là thao tác chỉnh sửa, cắt ghép, lọc nén hoặc nâng cao chất lượng âm thanh bằng các thuật toán và kỹ thuật khác nhau. Xử lý âm thanh có thể tiến hành trực tiếp trong các buổi biểu diễn trực tuyến/ trực tiếp hoặc tiến hành ở phần hậu kỳ trong các phòng thu âm.

Câu hỏi 3: Truyền phát âm thanh hoạt động như thế nào?

Trả lời: Truyền phát âm thanh là phương thức truyền dẫn âm thanh qua internet theo thời gian thực. Trong quá trình truyền phát, dữ liệu được truyền liên tục và phát lại khi cần thiết. Điều này cho phép bạn có thể nghe trực tiếp các file âm nhạc, podcast mà không cần phải tải xuống toàn bộ tệp. 

Âm thanh là một phần tất yếu của cuộc sống. Thiếu âm thanh, thế giới sẽ thiếu đi phương tiện giao tiếp quan trọng nhất của nhân loại là tiếng nói, đồng thời cũng thiếu đi các phương thức trao đổi, tiếp nhận thông tin khác. 

Các kiến thức khác về âm thanh, bạn có thể tìm hiểu tại: