Phòng thí nghiệm khoa học & công nghệ âm nhạc và âm thanh (CNRS) của Pháp đã vừa phát triển một phần mềm xử lý độc đáo có tên SnailAnalyser-Tuner cho phép phân tích âm thanh từ đó cho chúng ta thấy được một bài hát khi được phát như thế nào với hình ảnh đồ thị. Đối với những nhà soạn nhạc thì SnailAnalyser-Tuner sẽ là một công cụ tuyệt vời để để tinh chỉnh âm thanh nhạc cụ, âm điệu, tiết tấu v.v… theo thời gian thực. Phần mềm này đã được CNRS đăng ký bản quyền, phát hành từ ngày 21 tháng 1 vừa qua và sẽ được trình diễn tại sự kiện Salon Musicora vào ngày 6 - 7 tháng 2 tới tại Paris.
Âm thanh là một rung động âm trong không khí. Rung động hay tín hiệu âm thanh gồm nhiều dao động có biên độ và tần số khác nhau và cùng nhau, chúng tạo thành một "âm phổ". Một chiếc máy phân tích âm phổ thông thường sẽ hiển thị các điểm biên độ tương ứng với âm lượng của âm thanh hay một hàm của tần số, chẳng hạn như số lượng các rung động trên một giây. Đối với một chiếc máy như vậy thì các điểm biên độ là kết quả từ quá trình xử lý tín hiệu.
Máy phân tích âm thanh trích xuất các biên độ và tần số âm thanh, cung cấp thông tin về những dao động tạo ra âm thanh. Một ví dụ, một tín hiệu âm thanh với tần số 440 Hz khi được xử lý trong thời gian ngắn sẽ đạt công suất đỉnh ở 440 Hz. Tuy nhiên, công suất đỉnh này càng rộng và ít chính xác bao nhiêu thì thời gian phân tích càng ngắn bấy nhiêu. Điều này dẫn đến một tình trạng gọi là "bất định thời gian-tần số". Để giảm thiểu vấn đề này và cải tiến độ chính xác của tần số, các nhà nghiên cứu đã khai thác một chỉ số mới có thể phân biệt một thành phần khác của âm thanh là "pha hoàn điệu". Chỉ số này bất biến và cung cấp thông tin về sự đồng bộ nhịp nhàng hay không giữa một thành phần của âm thanh gốc và mỗi tần số được phân tích. Thiết bị phân tích âm thanh hoạt động đồng bộ với hệ thống đèn nháy stroboscope - một thiết bị biến pha của các thành phần âm thanh trở nên bất động tại những tần số nhất định và chỉ những vùng âm thanh bất động này sau đó được hiển thị dưới dạng các đèn nháy bằng một thuật toán đặc biệt.
Từ nguyên lý trên, các nhà nghiên cứu tại CNRS đã phát triển một thuật toán mới nhằm mục đích phân tích tất cả các thành phần âm thanh trong âm phổ và thể hiện thông tin này dưới dạng đồ thị. Đầu tiên, họ sử dụng chế độ "Snail", các vùng hoạt hóa của âm phổ được thể hiện bởi các điểm sáng trên một khung hình trôn ốc như bạn có thể thấy trong hình. Một vòng xoay trôn ốc sẽ tương ứng với một quãng tám. Các nốt thấp sẽ nằm gần tâm của trôn ốc và các nốt cao hơn nằm gần rìa. Tần số của âm thoa (mặc định 440 Hz) được nhấn mạnh dưới dạng một điểm đậm trên khung trôn ốc. Đối với mỗi tần số được phân tích, biên độ được chuyển đổi thành độ lớn (một giá trị bằng số thể hiện âm lượng của âm thanh mà con người nghe được) và hiển thị dưới dạng các cấp độ sáng. Nếu một thành phần âm thanh mạnh hơn gấp đôi, điểm thể hiện sẽ sáng gấp đôi. Kích thước của điểm tăng theo hàm của độ lớn âm thanh và chất lượng đồng bộ với pha hoàn điệu.
Người dùng có thể tinh chỉnh vị trí tương ứng với âm điệu, hình ảnh đồ họa của âm nhạc … Các thông tin khác sẽ được hiển thị dưới dạng màu sắc theo các chế độ được chọn, chẳng hạn như âm lượng, pha hoàn điệu. Có 2 chế độ hiển thị gồm: "Spectrogram" hiển thị các vùng âm thanh hoạt hóa trên một bàn phím cùng với một thanh cuộn thời gian. Chế độ thứ 2 là "Tuner", hiển thị một thanh phóng to thu nhỏ xung quanh nốt âm được chọn. Đối với nốt âm này, một đơn vị sẽ được thể hiện với một góc tương ứng với pha hoàn điệu và sự xoay vòng của nó cho phép ước lượng chất lượng điều chỉnh âm thanh, chẳng hạn như 1 vòng xoay trong 2 giây tương ứng với độ hụt tần số 0,5 Hz.
SnailAnalyser-Tuner cải thiện độ chính xác khi phân tích âm phổ và cho phép người dùng thấy âm thanh chưa chuẩn chỗ nào để điều chỉnh. Đồng thời, phần mềm này cũng rất hữu ích khi dùng để trích xuất các thành phần âm thanh bị lẫn trong môi trường nhiễu loạn với các tiếng động bên ngoài, tiếng nói, … và đơn giản hóa quá trình điều chỉnh, bao gồm cả những âm thanh không hòa âm khi cho phép người dùng nhận ra những thanh âm lỗi ngay lập tức mà không làm mất đi độ chính xác của âm thanh. SnailAnalyser-Tuner đem đến một giải pháp để ảnh hóa phổ âm với cách thể hiện dễ lĩnh hội, phù hợp khi điều chỉnh một nhạc cụ với độ chính xác cao đồng thời tăng chất lượng hòa âm của các nốt được tinh chỉnh. Những nhạc sĩ giờ đây sẽ có cơ hội khám phá lại thế giới âm thanh và những rung động thông qua phương pháp tiếp cận này.
Âm thanh là một rung động âm trong không khí. Rung động hay tín hiệu âm thanh gồm nhiều dao động có biên độ và tần số khác nhau và cùng nhau, chúng tạo thành một "âm phổ". Một chiếc máy phân tích âm phổ thông thường sẽ hiển thị các điểm biên độ tương ứng với âm lượng của âm thanh hay một hàm của tần số, chẳng hạn như số lượng các rung động trên một giây. Đối với một chiếc máy như vậy thì các điểm biên độ là kết quả từ quá trình xử lý tín hiệu.
Máy phân tích âm thanh trích xuất các biên độ và tần số âm thanh, cung cấp thông tin về những dao động tạo ra âm thanh. Một ví dụ, một tín hiệu âm thanh với tần số 440 Hz khi được xử lý trong thời gian ngắn sẽ đạt công suất đỉnh ở 440 Hz. Tuy nhiên, công suất đỉnh này càng rộng và ít chính xác bao nhiêu thì thời gian phân tích càng ngắn bấy nhiêu. Điều này dẫn đến một tình trạng gọi là "bất định thời gian-tần số". Để giảm thiểu vấn đề này và cải tiến độ chính xác của tần số, các nhà nghiên cứu đã khai thác một chỉ số mới có thể phân biệt một thành phần khác của âm thanh là "pha hoàn điệu". Chỉ số này bất biến và cung cấp thông tin về sự đồng bộ nhịp nhàng hay không giữa một thành phần của âm thanh gốc và mỗi tần số được phân tích. Thiết bị phân tích âm thanh hoạt động đồng bộ với hệ thống đèn nháy stroboscope - một thiết bị biến pha của các thành phần âm thanh trở nên bất động tại những tần số nhất định và chỉ những vùng âm thanh bất động này sau đó được hiển thị dưới dạng các đèn nháy bằng một thuật toán đặc biệt.
Từ nguyên lý trên, các nhà nghiên cứu tại CNRS đã phát triển một thuật toán mới nhằm mục đích phân tích tất cả các thành phần âm thanh trong âm phổ và thể hiện thông tin này dưới dạng đồ thị. Đầu tiên, họ sử dụng chế độ "Snail", các vùng hoạt hóa của âm phổ được thể hiện bởi các điểm sáng trên một khung hình trôn ốc như bạn có thể thấy trong hình. Một vòng xoay trôn ốc sẽ tương ứng với một quãng tám. Các nốt thấp sẽ nằm gần tâm của trôn ốc và các nốt cao hơn nằm gần rìa. Tần số của âm thoa (mặc định 440 Hz) được nhấn mạnh dưới dạng một điểm đậm trên khung trôn ốc. Đối với mỗi tần số được phân tích, biên độ được chuyển đổi thành độ lớn (một giá trị bằng số thể hiện âm lượng của âm thanh mà con người nghe được) và hiển thị dưới dạng các cấp độ sáng. Nếu một thành phần âm thanh mạnh hơn gấp đôi, điểm thể hiện sẽ sáng gấp đôi. Kích thước của điểm tăng theo hàm của độ lớn âm thanh và chất lượng đồng bộ với pha hoàn điệu.
Người dùng có thể tinh chỉnh vị trí tương ứng với âm điệu, hình ảnh đồ họa của âm nhạc … Các thông tin khác sẽ được hiển thị dưới dạng màu sắc theo các chế độ được chọn, chẳng hạn như âm lượng, pha hoàn điệu. Có 2 chế độ hiển thị gồm: "Spectrogram" hiển thị các vùng âm thanh hoạt hóa trên một bàn phím cùng với một thanh cuộn thời gian. Chế độ thứ 2 là "Tuner", hiển thị một thanh phóng to thu nhỏ xung quanh nốt âm được chọn. Đối với nốt âm này, một đơn vị sẽ được thể hiện với một góc tương ứng với pha hoàn điệu và sự xoay vòng của nó cho phép ước lượng chất lượng điều chỉnh âm thanh, chẳng hạn như 1 vòng xoay trong 2 giây tương ứng với độ hụt tần số 0,5 Hz.
SnailAnalyser-Tuner cải thiện độ chính xác khi phân tích âm phổ và cho phép người dùng thấy âm thanh chưa chuẩn chỗ nào để điều chỉnh. Đồng thời, phần mềm này cũng rất hữu ích khi dùng để trích xuất các thành phần âm thanh bị lẫn trong môi trường nhiễu loạn với các tiếng động bên ngoài, tiếng nói, … và đơn giản hóa quá trình điều chỉnh, bao gồm cả những âm thanh không hòa âm khi cho phép người dùng nhận ra những thanh âm lỗi ngay lập tức mà không làm mất đi độ chính xác của âm thanh. SnailAnalyser-Tuner đem đến một giải pháp để ảnh hóa phổ âm với cách thể hiện dễ lĩnh hội, phù hợp khi điều chỉnh một nhạc cụ với độ chính xác cao đồng thời tăng chất lượng hòa âm của các nốt được tinh chỉnh. Những nhạc sĩ giờ đây sẽ có cơ hội khám phá lại thế giới âm thanh và những rung động thông qua phương pháp tiếp cận này.
Nguồn: CNRS
