Phần mềm xử lý âm thanh (tiếng Anh Audio Processing Software) là phần mềm cho phép người dùng chỉnh sửa, ghi âm và tạo dữ liệu âm thanh. Phần mềm xử lý âm thanh có thể được triển khai dưới dạng thư viện, phần mềm máy tính, ứng dụng web hoặc dưới dạng mô-đun có thể tải và cài đặt được.
Tín hiệu âm thanh là biểu diễn điện tử của sóng âm thanh. Năng lượng chứa trong tín hiệu âm thanh được đo bằng đơn vị đề-xi-ben (dB). Tín hiệu âm thanh có thể được biểu diễn ở định dạng kỹ thuật số (digital) hoặc định dạng tương tự (analog) nên quá trình xử lý âm thanh cũng có thể thực hiện trên cả hai miền. Bộ xử lý tương tự hoạt động trực tiếp trên tín hiệu điện, trong khi bộ xử lý kỹ thuật số hoạt động qua các phép biến đổi toán học trên miền biểu diễn kỹ thuật số của âm thanh.
Tín hiệu âm thanh tương tự là tín hiệu liên tục được biểu thị bằng điện áp hoặc dòng điện “tương tự” với sóng âm thanh lan truyền trong không khí. Xử lý tín hiệu tương tự là việc biến đổi tín hiệu liên tục bằng cách thay đổi điện áp hoặc dòng điện hoặc điện tích qua các mạch điện.
Biểu diễn kỹ thuật số thể hiện sóng âm thanh dưới dạng một chuỗi ký hiệu rời rạc, thường là số nhị phân. Tín hiệu âm thanh kỹ thuật số được xử lý bằng các mạch kỹ thuật số như bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số hay bộ vi xử lý. Hầu hết các phần mềm xử lý âm thanh hiện đại sử dụng phương pháp tiếp cận kỹ thuật số bởi sự mạnh mẽ và hiệu quả của phương pháp này so với các kỹ thuật xử lý tín hiệu tương tự.
Tác vụ chính[sửa]
Có nhiều phần mềm xử lý âm thanh hiện đang được sử dụng trên thế giới như Audacity, Adobe audition, iZotope, Mixpad, v.v. Các phần mềm đó cho phép ghi âm, chỉnh sửa và biên tập âm nhạc, tiếng nói hay âm thanh nói chung với các tác vụ chính như sau:
- Ghi lại âm thanh từ một hoặc nhiều đầu vào và lưu trữ bản ghi trong bộ nhớ của máy tính dưới dạng âm thanh kỹ thuật số.
- Nhập, xuất và chuyển đổi các định dạng tệp âm thanh khác nhau như wav, m4a, AIFF, OGG, MP3; hoặc chuyển đổi giữa các mức chất lượng âm thanh khác nhau như 16 bit, 24 bit, 32 bit, v.v.
- Hiển thị tệp âm thanh ở các định dạng khá nhau để dễ dàng quan sát và phân tích các đặc tính của âm thanh, có hai dạng hiển thị thường dùng là:
o Định dạng sóng (waveform) cho phép quan sát thấy những thay đổi về biên độ của âm thanh và độ cao của biên độ trong một khoảng thời gian nhất định. Biên độ của tín hiệu được biểu diễn trên trục y (dọc) và đo bằng đơn vị đề-xi-ben, thời gian được biểu diễn trên trục x (ngang).
o Định dạng quang phổ (specrogram) biểu diễn âm thanh dưới dạng biểu đồ 3D với các chiều lần lượt là tần số, thời gian và kênh âm thanh. Ảnh quang phổ thể hiện sự phân bố năng lượng tại các tần số khác nhau của âm thanh.
- Chỉnh sửa (cut, copy, paste), trộn (mixed) các file âm thanh, kết hợp chúng ở nhiều mức âm lượng khác nhau, chuyển đổi giữa các kênh (channel) để tạo thành một hoặc nhiều tệp âm thanh đầu ra.
- Tạo các hiệu ứng, các bộ lọc từ đơn giản đến nâng cao như: bộ lọc cân bằng tần số, cân bằng âm lượng, bộ nén tiếng, chuẩn hóa, cắt bỏ khoảng lặng, dịch pha, khuếch đại, thay đổi nhịp điệu, thay đổi tốc độ phát, thay đổi cao độ, tăng/giảm âm trầm, tăng/giảm âm lượng, đảo ngược âm thanh, tạo tiếng vọng hoặc làm giảm tiếng vọng, tạo hiệu ứng âm thanh 3D, tạo hiệu ứng âm thanh cổ điển, làm giảm tạp âm (nhiễu), v.v.
Thông thường, các tác vụ này được thực hiện một cách phi tuyến tính. Phần mềm xử lý âm thanh có thể chỉnh sửa dữ liệu âm thanh thời gian thực, tức là xử lý trực tiếp ngay khi thu âm, hoặc xử lý tệp âm thanh ngoại tuyến hoặc kết hợp.
Lịch sử hình thành[sửa]
Lý thuyết về xử lý tín hiệu và ứng dụng xử lý tín hiệu âm thanh được phát triển tại Bell Labs vào giữa thế kỷ 20. Công trình nghiên cứu của Claude Shannon và Harry Nyquist về lý thuyết truyền thông, lý thuyết lấy mẫu và điều chế mã xung (PCM - Pulse Code Modulation) đã đặt nền móng cho lĩnh vực xử lý âm thanh tín hiệu số. Trong suốt những năm 1950 và 1960, các nhà khoa học đã nghiên cứu hoàn thiện lý thuyết và thử nghiệm các kỹ thuật xử lý âm thanh kỹ thuật số.
Năm 1957, Max Mathews trở thành người đầu tiên tạo ra phần mềm tổng hợp âm thanh từ máy tính.
Năm 1967, máy ghi âm số đầu tiên sử dụng kỹ thuật PCM được phát triển tại Nhật.
Vào những năm 70, công nghệ multitrack kỹ thuật số bắt đầu xuất hiện trong các phòng thu. Công ty 3M đã giới thiệu máy ghi âm kỹ thuật số 32 track vào năm 1979 đánh dấu một bước tiến quan trọng trong xử lý âm thanh.
Cuối những năm 80 và đầu những năm 90, những phần mềm xử lý âm thanh kỹ thuật số đầu tiên ra đời như Sound Tools được phát triển bởi công ty Digidesign, phần mềm Studio Vision của công ty Opcode. Giai đoạn này còn có sự xuất hiện của các máy trạm âm thanh kỹ thuật số tương thích với MIDI (Digital Audio Workstations - DAW) như Studio Vision của Digidesign.
Đến năm 1996, công nghệ phòng thu ảo (Virtual Studio Technology - VST) mang tính cách mạng của Steinberg ra đời đã dẫn đến thời kỳ mới của các phần mềm xử lý âm thanh.
Từ đầu những năm 2000 các phần mềm mềm xử lý âm thanh hiện đại ra đời và liên tục phát triển cho đến nay như: Audacity lần đầu được phát hành dưới dạng mã nguồn mở vào tháng 05/2000, iZotope ra đời năm 2001, phần mềm Adobe Audition được phát hành phiên bản đầu tiên vào tháng 08/2003, v.v.
Tài liệu tham khảo[sửa]
- Haykin, Simon, and Barry, Van Veen. Signals and Systems. 2nd ed. Hoboken, NJ: John Wiley and Sons, Inc., 2003.
- . Zölzer, Udo. Digital Audio Signal Processing. John Wiley and Sons.1997. ISBN 0-471-97226-6.
- Rocchesso, Davide. Introduction to Sound Processing. PHASAR Srl, Firenze.2003. ISBN 88-901126-1-1.
- Levine, Mike. Recording Basics: The History of the DAW, 2019. hub.yamaha.com/the-history-of-the-daw
- King, Jeremy. The Evolution Of Music Software. Portland state’s student run monthly magazine.2016. https: //thepacificsentinel. com/the-evolution-of-music-software/
