Trước khi thảo luận về thiết bị và hệ thống âm thanh, chúng ta hãy cùng tìm hiểu đôi nét về bản chất của âm thanh. Chúng tôi sẽ giải thích những khái niệm cơ bản theo cách ngắn gọn và đơn giản nhất, để bạn có thể hiểu đầy đủ cho những nội dung tiếp theo.

Hình: Sự thay đổi trong mật độ không khí tạo ra âm thanh

Cách trống tạo ra âm thanh. Khi người chơi đánh trống, "đầu" trống rung lên. Rung động đó được truyền trực tiếp đến không khí xung quanh, đẩy và kéo không khí khi đầu trống chuyển động luân phiên vào trong và ra ngoài. Điều đó gây ra sự thay đổi về mật độ của không khí khi đi ra khỏi đầu trống giống như sóng. Đây được gọi là "sóng âm thanh". Khi sóng âm đến tai chúng ta, chúng sẽ tác động đến màng nhĩ và khiến màng nhĩ rung động tương ứng, sau đó hệ thần kinh và não bộ sẽ chuyển những rung động đó thành âm thanh cảm nhận được.

"Đây là hình ảnh sóng âm ở dạng biểu đồ đơn giản:

(Hình: Tần số và Biên độ)"

Bây giờ hãy nhìn vào biểu đồ. Một "chuyến đi" hoàn chỉnh của sóng âm - xuất phát từ điểm 0 đi lên, sau đó giảm xuống dưới 0, và đi lên điểm 0 một lần nữa - tương ứng với một "chu kỳ" của sóng âm. Khoảng cách giữa số 0 và đỉnh của sóng được gọi là "biên độ" của sóng âm.

Chất lượng cơ bản của âm thanh sẽ xoay quanh các yếu tố - độ cao, độ trầm, độ to và nhỏ của âm thanh - được xác định bởi tần số (số chu kỳ trên 1 giây) và hình dạng biên độ sóng của những âm thanh đó.

(Hình: Âm cao và âm thấp)

Chúng ta có thể cảm nhận âm thanh có âm vực cao hơn hoặc thấp hơn, và cảm nhận đó được xác định bởi số lượng chu kỳ của sóng âm xảy ra trong mỗi giây: tức là "tần số" của âm thanh. Càng nhiều chu kỳ trong một giây, thì tần số càng cao và cao độ cảm nhận được càng cao.

Trong trường hợp của một bộ trống, ví dụ, trống bass lớn tạo ra âm vực thấp hơn trống snare nhỏ hơn. Nói chung, bộ phận rung động của nhạc cụ càng lớn, thì dù đó là đầu trống lớn hơn hay dây đàn piano dài hơn hoặc cột không khí dài hơn trong nhạc cụ hơi, thì âm vực càng thấp.

(Hình: Âm to và âm nhỏ)

Đơn vị sử dụng để mô tả tần số, hoặc số chu kỳ trên giây, gọi là "Hertz", viết tắt là "Hz". Dạng sóng trong đó chỉ xảy ra một chu kỳ hoàn chỉnh trong một giây có tần số là 1 Hz, mười chu kỳ trên giây là 10 Hz, 100 chu kỳ trên giây là 100 Hz, v.v. Khi có hàng nghìn Hertz, chúng ta có thể sử dụng một từ viết tắt khác: "kilohertz," viết tắt là "kHz." Bạn có thể nói theo một trong hai cách, như "một nghìn Hertz" (1.000 Hz) hoặc "một kilohertz (1 kHz). Mỗi người sẽ có vùng âm thanh nghe được khác nhau, nhưng phạm vi thính giác bình thường của con người là từ khoảng 20 Hz đến 20.000 Hz (20 kHz) .

Các tần số có thể thay đổi một chút, nhưng dải từ 20 Hz đến khoảng 250 Hz thường được coi là dải tần số thấp. Trong dải tần này, các tần số dưới khoảng 80 Hz được coi là tần số cực thấp. Các tần số tầm trung mở rộng từ 250 Hz lên đến khoảng 4.000 Hz và dải tần này đôi khi được chia nhỏ hơn nữa thành các dải tần trung thấp, trung bình và trung cao. Tai của chúng ta nhạy cảm nhất với âm thanh tầm trung. Mọi thứ trên 4.000 Hz đều là dải tần số cao , đôi khi cũng được chia nhỏ để kiểm soát tốt hơn.

Một đặc điểm thú vị khác của thính giác ở người là khi âm độ càng cao thì chúng ta càng dễ xác định hướng phát ra âm thanh hơn. Âm thanh có âm vực thấp sẽ khó định hướng và chúng ta khó xác định nguồn phát hơn. Đó là lý do mà còi xe và còi báo động có âm vực tương đối cao.

Âm thanh cảm nhận được là to hay nhỏ tùy theo biên độ của dạng sóng âm thanh. Biên độ cao hơn tương ứng với âm thanh to hơn. Ví dụ, bạn đánh trống càng khó, thì biên độ dao động vật lý của nó càng lớn và do đó biên độ của sóng truyền trong không khí càng lớn.

Độ nhạy âm của chúng ta đối với âm lượng thì không tuyến tính. Chúng ta rất nhạy cảm với sự khác biệt về độ lớn của những âm thanh nhỏ, nhưng khi âm thanh càng lớn thì càng khó phân biệt được những thay đổi nhỏ trong độ lớn. Các phép đo độ lớn có tính đến đặc điểm này được biểu thị bằng "Mức áp suất âm thanh (sound pressure level)" hoặc đơn giản là "SPL" và đơn vị sử dụng để đo SPL là decibel, viết tắt là "dB". Đôi khi bạn sẽ thấy các phép đo âm thanh loại này được viết là "dB SPL", nhưng trong nhiều trường hợp, nó được dùng đơn giản là "dB". Chúng tôi sẽ sử dụng cách thứ hai trong phần tiếp theo.

Âm thanh nhỏ nhất mà tai người có thể nghe được định nghĩa là 0 dB, nhưng mỗi người có sự khác biệt riêng. Có nhiều người không thể nghe thấy âm thanh nhẹ nhàng. Ở đầu kia của thang đo, âm thanh lớn nhất mà tai người có thể nghe được trong thời gian ngắn mà không bị khó chịu hoặc ảnh hưởng thính giác là khoảng 120 dB.

Biểu đồ bên phải liệt kê các mức áp suất âm thanh được tạo ra trong cuộc sống hàng ngày.

Ngoài các đặc điểm về cao độ và độ to đã thảo luận ở trên, âm thanh còn có "âm sắc" được tạo ra bởi các biến thể về hình dạng của sóng âm. Cao độ, độ to và âm sắc là ba đặc điểm cơ bản nhất của âm thanh.

Chúng ta đã đi qua một số lý thuyết cơ bản để hiểu các thuật ngữ "tần số (Hz)" và "mức áp suất âm thanh (dB,)" cả hai đều sẽ xuất hiện thường xuyên trong nội dung tiếp theo. Sau đây sẽ trình bày về những kiến ​​thức cơ bản của âm thanh, hãy cùng xem hệ thống âm thanh và các thành phần riêng lẻ để tạo ra âm thanh nhé.