Dynamic Range là gì trong âm thanh? Tại sao nó lại quan trọng

Trên các diễn đàn hoặc các website hiện nay đều chưa đề cập nhiều tới khái niệm Dynamic Range trong âm thanh là gì? Và phải hiểu nó ra sao? Tầm quan trọng và chúng có ảnh hưởng gì tới âm thanh. Sau đây Lạc Việt Audio xin tổng hợp lại các kiến thức về Dynamic Range (dải động) trong bài viết này, chúng sẽ hơi khó hiểu và mang tính học thuật bởi lấy từ tài liệu tiếng anh, mời các bạn cùng đón xem.

Khái niệm Dynamic Range là gì?

Theo wikipedia EN: Dynamic Range – Dải động viết tắt là DR, DNR hoặc DYR, là tỷ lệ giữa giá trị lớn nhất và nhỏ nhất mà một đại lượng nhất định có thể đảm nhận. Đại lượng này có thể dùng với tín hiệu, âm thanh, ánh sáng,….

Dynamic Range là gì?

Dynamic Range trong âm thanh là gì?

Dynamic Range trong âm thanh được hiểu là sự chênh lệch giữa âm thanh nhỏ nhất và âm thanh lớn nhất có thể tạo ra từ một hệ thống âm thanh cụ thể. Dải động được tính bằng đơn vị decibel (dB), thang đo logarit sử dụng để đo cường độ âm thanh.

Dynamic Range trong âm thanh là gì?

Ví dụ về Dynamic Range trong âm thanh

Lấy ví dụ cho bạn đọc dễ hiểu như sau:

• Trong một bản nhạc giao hưởng sẽ có rất nhiều tiếng nhạc cụ kết hợp với nhau, dải động (dynamic range) bao gồm các tiếng thì thầm nhỏ nhất của violin và tiếng mạnh mẽ nhất ở chũm cymbal.
• Hay trong một dàn âm thanh hội trường đang phát nhạc thì dải động chính là sự chênh lệch giữa âm thanh nhỏ nhất mà loa phát ra với âm thanh lớn nhất. Âm thanh phải đảm bảo rõ ràng, không bị méo tiếng.

Dynamic Range trong âm thanh là gì?

Hiểu rõ hơn về Dynamic Range trong âm thanh

Trong âm thanh, các kỹ sư thường sử dụng dynamic range (dải động) để mô tả tỷ lệ biên độ của tín hiệu lớn nhất không bị biến dạng với tiếng ồn nền của micro hoặc loa. Do đó chúng ta hoàn toàn có thể hiểu dải động là tỷ lệ tín hiệu tạp âm trên tạp âm (SNR) trong trường hợp mức tín hiệu lớn nhất.

Trong âm thanh analog thì dải động được hiểu là sự khác biệt giữa nhiễu nhiệt ở mức độ thấp trong mạch điện tử và độ bão hòa tín hiệu ở mức cao. Thuật ngữ Dynamic Range có thể gây nhầm lẫn trong sản xuất âm thanh vì chúng có thể được hiểu theo 2 định nghĩa hoàn toàn trái ngược nhau.

DR mô tả tỷ lệ biên độ của tín hiệu lớn nhất không bị biến dạng với tiếng ồn nền

Tại sao dynamic range lại quan trọng trong âm thanh

Dynamic Range là một phần quan trọng và không thể thiếu trong ngành âm thanh bởi chúng có ảnh hưởng tới nhiều yếu tố như chất lượng âm thanh, khả năng tương thích, mức âm lượng của thiết bị,….

Ảnh hưởng của dải động tới chất lượng âm thanh

Rõ ràng dynamic range càng lớn thì âm thanh sẽ phong phú và có độ sâu rộng hơn còn ngược lại dải động thấp sẽ không có sự khác biệt rõ ràng trong âm thanh và người nghe sẽ có cảm giác âm thanh “phẳng”. Nó giống như kiểu bạn chỉnh ảnh mà chỉ có một dải màu không có nhiều sự tương phản, trong âm thanh cũng vậy, DR nhỏ sẽ khiến cho âm thanh thiếu đi sắc thái và chi tiết nghe cứ “bằng bằng” không có gì nổi trội.

Dynamic Range có ảnh hưởng tới chất lượng âm thanh mà ta nghe được

Khả năng tương thích của thiết bị

Tại sao dynamic range lại có liên quan tới khả năng tương thích của thiết bị. Lấy ví dụ đơn giản thế này, loa của bạn có dải động cao hơn bộ khuếch đại thì loa sẽ không thể phát huy tối ưu được chất lượng của nó. Từ ví dụ này chúng ta rút ra kết luận muốn các thiết bị đạt được trạng thái lý tưởng nhất theo thông số của nhà sản xuất thì cần khéo léo kết hợp các thiết bị với nhau.

Ảnh hưởng tới khả năng tương thích và chọn thiết bị phối ghép cùng

Mức âm lượng

Quản lý tốt dynamic range cũng sẽ giúp bạn quản lý tốt âm lượng của hệ thống, ngăn chặn được hiện tượng cắt xén làm biến dạng âm thanh bằng cách tránh các tín hiệu âm thanh quá lớn. Còn với các âm thanh nhỏ thì sẽ được thể hiện bằng cách sử dụng thiết bị có khả năng tái hiện âm thanh đủ thấp.

Dynamic Range có mối quan hệ chặt chẽ với quản lý âm thanh hệ thống

Mối tương quan giữa Dynamic Range và compression

Dynamic Range và Compression tưởng chừng là hai phạm trù khác nhau nhưng chúng lại có mối liên quan mật thiết với nhau.

Thế nào là compression?

Nén dải động (dynamic range) được hiểu là quá trình làm giảm dải động của tín hiệu âm thanh, chúng sẽ sử dụng những lý thuật riêng và dùng các thiết bị xử lý chuyên dụng để làm điều này. Ở trên chúng ta đã đề cập tới khi dải động càng rộng thì âm thanh càng sâu và hay hơn vậy tại sao cần nén chúng?

Không phải lúc nào dải động lớn cũng là tốt, đôi khi chúng có thể làm ảnh hưởng tới thiết bị, cháy hỏng thiết bị nếu quá phạm vi cho phép, vì thế mà chúng ta sẽ cần nén để thu hẹp dynamic range.

Nén dải động (dynamic range) được hiểu là quá trình làm giảm dải động của tín hiệu âm thanh

Tại sao phải nén âm thanh?

Có 3 lý do quan trọng khiến chúng ta phải sử dụng kỹ thuật nén âm thanh compression, nhất là trong các hệ thống âm thanh quy mô lớn, cần độ chuyên nghiệp cao.

• Thứ nhất, khi tiếng ồn xung quanh quá lớn: Chúng ta sẽ sử dụng tiếng ồn nền để che lấp đi các phần yên tĩnh, đảm bảo rằng âm thanh nhỏ không bị lấn át và âm thanh to cũng không quá lớn gây khó chịu. Ví dụ khi ta sử dụng loa bluetooth trên xe hơi khi đang đi đường, một mức nén vừa phải sẽ đảm bảo chất lượng âm thanh rõ ràng và dễ nghe hơn.
• Thứ hai, nén để quản lý âm lượng hệ thống: Ví dụ chúng ta cần nén tín hiệu âm thanh trong hệ thống sân khấu sự kiện để đảm bảo rằng sẽ không có một âm thanh quá lớn nào có thể khiến hỏng hóc hệ thống kể cả khi tăng âm lượng lên đột ngột. Việc dùng kỹ thuật nén cũng sẽ đảm bảo âm lượng mà người nghe cảm nhận được sẽ ổn định hơn mà không cần liên tục điều chỉnh volume nữa.
• Thứ ba, dùng như một công cụ định hình âm thanh: Chúng ta hoàn toàn có thể tăng độ bền cho các thiết bị âm thanh, làm căng tiếng trống hoặc tạo ra những hiệu ứng âm thanh tuyệt vời bằng cách quản lý chặt chẽ tính năng nén.

Nén âm thanh khi tiếng ồn nền quá lớn, quản lý âm lượng và định hình âm thanh

Cách đo Dynamic Range

Theo khái niệm Dynamic Range trong âm thanh là gì phía trên chúng ta thấy đại lượng này được tính bằng tỉ lệ giữa âm thanh to nhất và nhỏ nhất được tạo ra với đơn vị đo là decibel. Công thức tính cụ thể như sau:

Dải động (dB) = 20Log10 (âm thanh to nhất/âm thanh nhỏ nhất).

Cách đo đạc Dynamic Range sẽ có sự khác nhau giữa hệ thống analog và hệ thống digital. Trong đó để đo trong hệ thống analog ta chỉ cần đo âm lượng tối đa mà hệ thống tạo ra không bị biến dạng, đo mức sàn của tiếng ồn và áp dụng công thức tính. Trong khi đó trong hệ thống kỹ thuật số thì dải động – dynamic range lại bị ảnh hưởng bởi bit depth, công thức tính dải động (dB) gần đúng sẽ bằng bit depth x 6.

Cách đo Dynamic Range – dải động

Ứng dụng của Dynamic Range trên các thiết bị âm thanh

Dynamic Range là thông số quan trọng trong nhiều thiết bị âm thanh khác nhau, cụ thể như:

Micro

Micro là thiết bị nguồn đầu vào âm thanh của hầu hết các hệ thống và là thiết bị đứng đầu trong chuỗi tín hiệu âm thanh. Dải động của mic được tính bằng âm thanh nhỏ nhất mà chúng có thể thu được và âm thanh lớn nhất micro có thể thu được trước khi xảy ra hiện tượng biến dạng.

Từ đó đa có các dòng micro dynamic thường được dùng trong các trường hợp cần thu tiếng trực tiếp, chúng có thể xử lý âm thanh tốt hơn mà lại không nhạy cảm với những âm thanh quá lớn. Dải động của dòng này có thể lên tới 140dB. Ngược lại thì các mẫu micro condenser sẽ được lựa chọn để dùng cho các phòng thu hay hệ thống âm thanh hội nghị, phòng họp bởi độ nhạy cao hơn.

Ứng dụng của Dynamic Range trên micro

Audio interfaces

Audio interfaces được hiểu là bộ chuyển đổi tín hiệu từ analog sang digital (ADC – Analog to Digital Conversion). Dynamic Range của audio interfaces sẽ thay đổi theo bit depth, chất lượng của bộ chuyển đổi và mức độ nhiễu. Thông số dynamic range của bộ chuyển đổi thường được tính theo trọng số A (dbA). Ví dụ như trong bảng dưới đây:

Ngoài ra thì dynamic range còn được nhắc tới trên phương tiện ghi âm như bằng cassette, vinyl, CD, hay các bộ xử lý âm thanh chuyên nghiệp.

Ứng dụng của Dynamic Range trên audio interfaces

Điều thú vị về dynamic range trên các dòng nhạc

Các thể loại nhạc khác nhau đều có phạm vi dải động thay đổi, các dòng nhạc mạnh mẽ như hiphop, rap thì dải động có xu hướng thấp hơn. Một số nhà nghiên cứu đã tính toán dải động bằng cách lấy SPL max – SPL min, theo đó thì tính toán được nhạc cổ điển có dải động lớn nhất sau đó là jazz, pop,… Tham khảo bảng bên dưới nhé:

Trên đây là bài viết giải đáp Dynamic Range là gì và dynamic range trong âm thanh là gì? Tại sao chúng lại quan trọng. Mong rằng với những thông tin mà chúng tôi cung cấp sẽ giúp bạn hiểu hơn về thuật ngữ này. Theo dõi chúng tôi để biết thêm thật nhiều thông tin bổ ích khác nữa nhé! Hẹn gặp các bạn trong những bài viết sau.

Duy Shinota

Với hơn 15 năm trong lĩnh vực âm thanh, tôi đã và đang setup rất nhiều hệ thống âm thanh khác nhau: Từ các dàn loa đám cưới đến các hệ thống âm thanh sân khấu lớn. Với kinh nghiệm và đam mê công việc của mình chắc chắn khi có nhu cầu liên hệ đến Lacvietaudio.com bạn sẽ nhận được những tư vấn chất lượng và hiệu quả nhất!