Cảm giác về cường độ của âm thanh

Trước tiên, và rất quan trọng, sự nhận thức về cường độ của âm thanh phụ thuộc vào thời gian rất nhiều (tức là, vào thời gian duy trì (sustain) của âm thanh). Đây là một đặc tính khá tốt tiêu biểu là các đồng hồ đo VU tiêu chuẩn (xem chương 4 và hình 4.9). Về cơ bản, những âm thanh nhanh (tạm thời) không được công nhận là lớn như là âm thanh duy trì (sustained sound) ở mức độ giống nhau.

Ngoài vấn đề thời gian duy trì của âm thanh, các thông tin cơ bản về độ lớn (loudness) cho người trung bình đã có đề cập, mô tả bởi độ lớn của các đường nét bằng nhau (Hình 3.4 và 3.5). Những đường biểu diễn, tuy nhiên nó không giải thích toàn bộ câu chuyện có ý nghĩa gì. Bảng chia độ bên dưới trong hình 3.9 là một bảng chia độ tiêu chuẩn mà mức âm lượng (loundness) gần như liên quan đến sự nhận thức cường độ. Như có thể thấy, mỗi lần tăng mức độ lớn trung bình 10dB , được coi là tăng gấp đôi âm lượng (chỉ trong phòng thí nghiệm).

Hình 3.9. Nhận thức về Loudness tăng cũng có thể được biểu diễn bằng đơn vị sones.

 Sones nói chung, không được chấp nhận là một đơn vị đo lường trong âm thanh, nhưng cũng phục vụ như một công cụ nghiên cứu cho nhà âm học (acousticians), và được hiển thị ở đây cho mục đích minh họa. Trong thuật ngữ thô thiển, output của hệ thống phải được tăng lên mười lần (10dB) để đạt được việc tăng gấp đôi độ lớn (loudness) để người nghe loại trung bình nhận biết được. (Mức độ lớn theo sau các đường biểu diễn được thể hiện trong hình 3.5). Trong thực hiện thực tế, sự cảm nhận độ lớn (loudness) của một hệ thống âm thanh cũng rất phức tạp bởi sự che đậy – masking (thể hiện trong hình 3.10) và các yếu tố tâm lý âm học (psych-acoustic) khác. Một sự thay đổi ngưỡng tạm thời ở các cấp độ âm thanh cao cũng có thể làm thay đổi nhận thức về sự tăng loudness. Hãy xem cẩn thận những câu viết bên trên.

Bảng chia độ trong hình 3.9 là một hướng dẫn rất hợp lý, nhưng trong đời sống thực tế, mối quan hệ này thường không hoàn toàn trực tiếp trong live pro-sound. Sự gia tăng mức độ ngã ra (output level) của một hệ thống âm thanh ở mức độ thấp là một cảm nhận khác với sự gia tăng tương đương cùng một hệ thống đạt đến cho người nghe ở mức âm thanh áp suất cao hơn. Một trong những lý do cho điều này là hệ thống phải đạt đến một mức độ nhất định đối với các âm thanh được hoàn thiện trước khi mức độ tự làm tăng tạo ra nhiều sự khác biệt , ngoài việc điều chỉnh phụ nhỏ ngày càng trở nên quan trọng. Nhưng ngay cả khi tính toán cho điều này, sự gia tăng nhanh về mức tổng thể (kết hợp âm lượng sân khấu và âm lượng hệ thống) ở mức độ vừa phải (gọi là từ 85dB LL đến 90db LL) có thể không đáng kể như một sự gia tăng tương tự ở một mức độ rất cao (từ 105dB LL đến 110dB LL), vì âm thanh mức cao đang tiến tới một giải mà hầu hết người nghe sẽ bị bão hòa.

Điều gì sẽ xảy ra khi tăng vào tai của người nghe một mức độ cao như, thí dụ, 100dB, 110dB LL trở lên (không có gì lạ trong âm nhạc công suất lớn, nơi mà khán giả thường xuyên yêu cầu âm lượng như vậy?). Vâng, trong thời gian ngắn, tai sẽ điều chỉnh lại. Các xương ở tai giữa hơi dời chỗ đi để giúp bảo vệ các dây thần kinh khỏi bị thiệt hại, cái này gọi là sự dịch chuyển ngưỡng tạm thời (temporary threshold shift) . (Chuyển động này có thể là một phần lý do tại sao độ nhạy tần số rất cao, có khuynh hướng thoát đi nhanh hơn ở các mức độ cao như vậy). Lâu dài, mặc dù (giả sử nghe biểu diễn ngày qua ngày, đêm qua đêm, hay tại nhà cũng thường xuyên có các sự kiện như vậy) thường xuyên thay đổi ngưỡng có thể dẫn tới dễ dàng (mất thính lực). Rõ ràng, phải thường xuyên thận trọng để đối phó với các hệ thống âm lượng cao.

Trong ngắn hạn, cho hệ thống chạy ở mức độ rất cao có thể làm khán giả nghe mệt mỏi và sẽ phản tác dụng để cho một buổi biểu diễn âm nhạc hay bài diễn văn đạt được hiệu quả. Đạt được một âm thanh mạnh, trong tình huống cường độ của sự biểu diễn cho phép, không có nghĩa rằng cho ra các âm thanh lảm điếc tai người nghe. (Đề tài này được xử lý trong chương 17). Cảm nhận cường độ cho phép của con người chỉ ở mức độ tương đối khiêm tốn.(Dĩ nhiên âm thanh này có thể rất khác nhau tùy thuộc vào đối tượng và loại âm nhạc).

Sử dụng các đường nét có độ lớn bằng nhau là đã đi quá xa để hướng tới mục tiêu này. Cơ chế nghe của con người sử dụng một tín hiệu mạnh với cường độ đáng chỉ trích, có liên quan đến các tần số cạnh biên (edge frequency), có khuynh hướng tập trung tại khu vực 4kHz đến 8kHz. Sử dụng sáng tạo các thảo luận trong chương 17, “Các kỹ sư là nghệ sĩ” (The Engineer as Artist) là một phương pháp khác để đạt sự tăng cường độ chính xác. Sử dụng thiết bị Aphex (giới thiệu trong chương 8) là một cách khác để trộn thêm tiếng zip hay sizzle.

Một số loại méo tiếng (distortion) cũng có thể thêm vào để tạo cường độ rõ ràng (apparent intensity). Dĩ nhiên đó là tại sao người chơi guitar điện sử dụng nó thường xuyên. Một phần, bởi vì tần số cạnh (edge) cũng tăng lên khi bị méo tiếng. Khi đó, tai không chỉ nghe những họa âm bình thường trong giải tần số cạnh, nhưng cũng còn nghe sự méo họa âm (harmonic distortion). (Điều này, tình cờ, cũng là lý do tại sao phần lớn hợp âm rất du dương thường không phải là âm thanh đúng khi chơi với sự méo tiếng mạnh (strong distortion). Các hợp âm méo tiếng tốt thường có khoảng thời gian mở lớn âm nhạc(large open musical interval) ở giữa khoảng hợp âm thứ 4 và thứ 5, trong khi những hợp âm du dương của họa âm méo tiếng cao hơn có khuynh hướng làm cho người khác nghe chói tai). Lý do có lẽ hiển nhiên khác để cảm nhận thêm cường độ do méo tiếng. là tất cả mọi người trong thế giới hiện đại đã từng nghe một hệ thống PA hay hệ thống âm thanh stereo bị méo, do đó khuynh hướng tự nhiên là thích cảm nhận được một cái gì đó như là quá tải. Không ai khuyên bạn nên làm sai lệch hệ thống PA để đạt được hiệu ứng này. (Đừng cười quá lớn, nó có thể tuyệt vời, có rất nhiều người điều khiển hệ thống âm thanh cho nhạc rock và nhạc strong dance đều không hài lòng cho đến khi hệ thống PA bị bắt làm quá sức và quá tải. Điều này là một cái bẫy chung, thường gây ra phần lớn sự thay đổi ngưỡng tạm thời ở mức cường độ cao. Tai có điều chỉnh cho một cấp độ cường độ, khuynh hướng này thường để tăng độ lợi hệ thống đạt các nấc tiếp theo, mà tai đã điều chỉnh, v.v.).

Một yếu tố quan trọng liên quan đến việc nhận thức về cường độ cũng có rất nhiều tần số phụ thuộc, nhưng theo một cách khác. Chẳng hạn, nếu bạn tạo một âm sắc (tone) 10.000Hz cùng với một tone 500Hz ở mức thấp hơn nhiều, bạn vẫn có thể nghe rõ cả hai tone. Nhưng nếu chúng ta đồng thời tái tạo một tone 600Hz ở mức độ cao hơn nhiều so với tone 500Hz, những tone cường độ thấp hơn sẽ trở nên nghe khó khăn hơn. Điều này phần lớn là do đặc tính được gọi là tính che đậy (mặt nạ-masking). Bất cứ khi nào hai hay nhiều âm thanh được nghe cùng một lúc, đến gần tần số chúng có được với nhau, càng ít khả năng chúng ta nghe thấy một tone nào đó có cường độ thấp hơn. Đặc tính này rất quan trọng, cần ghi nhớ khi mix âm thanh lại với nhau, vì âm thanh khi nghe một mình nó thường hoàn toàn khác khi nghe nó như là một phần của sự mix. Điều này là do giải tần số nào đó được che đậy bằng các nhạc cụ khác hay tiếng nói (voice). Sự che đậy cũng tham gia trong nhiều cách khác. Một thí dụ rõ ràng, hệ thống tiếng noise trong một môi trường yên tĩnh nghe dễ dàng hơn là trong một môi trường ồn ào. Che đậy (masking) là một đặc tính khá phức tạp. Thí dụ, tần số thấp hơn sẽ có khuynh hướng che đậy tần số cao hơn, hiệu quả hơn các cách khác…

Hình 3.10. Các đường biểu diễn sự che đậy (masking curve) điển hình.

Hiển thị ở đây là các khu vực trong đó sự che đậy xảy ra khi một tone 415Hz (tần số cơ bản của nốt La giảm (Ab) trên nốt Do (C) giữa) được tái tạo cùng với một tone thứ hai. (Với các tần số khác, những đường biểu diễn này sẽ có khuynh hướng chuyển sang trái hay phải cho phù hợp). Đặc tính này có tầm quan trọng sống còn trong âm thanh pro, và trong sự hiểu biết về việc nghe nói chung. Âm thanh nghe một mình nó hoàn toàn khác so với khi nghe nó như là một phần của một sự pha trộn âm nhạc. Đồng thời, tiếng noise hay tiếng nói nhanh khác trong môi trường có thể tác động nghiêm ngặt đến các yêu cầu phải có tiếng noise thấp cho hệ thống mặc dù nó phụ thuộc vào những gì có liên quan đến tần số của noise, và trong mức độ tương đối. Ngoài ra, bất kỳ sự méo tiếng nào đó rơi xuống dưới những đường biểu diễn này sẽ có khuynh hướng trở nên không quan trọng nữa.