VŨ ĐỨC THỌ UT URC Celt VŨ ĐỨC THỌ THIET BI DAU CUỐI THONG TIN (Tái bản lần thứ tư) NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC LOI NOI DAU Một hệ thống thông tìn truyền tin tức từ nguôn tín đến đích nhận tin. Trong đó thiết bị đâu cuối thông tin (TBĐC) nằm ở đâu hệ thống để biến đối tin tức nguôn thành tín hiệu điện, và nằm ở cuối hệ thống để biến đổi tín hiệu điện thank tin tức có dạng phà hợp với yêu câu nhận tin. “Thiết bị đầu cuối thông tìn" là môn học về nguyên lí các phương pháp biến đổi tin của các TBĐC khác nhau. Những vấn để liên quan đến lượng thong tin nhìn được giới thiệu riêng ở giáo trình truyền hình.
Cuốn "Thiết bị đầu cuối thông tin" được xuất bản lần đâu vào năm 1996. Từ đó đến nay do có sự cập nhật thông tin và để phù hợp với chương trình giảng dạy của trường Đại học Bách khoa Hà Nội, chúng tôi biên soạn lại, bổ sung thêm nội dung trong cuốn "Thiết bị đâu cuốt thông tin" để làm tài liệu giảng dạy cho sinh viên khoa Điện tử - Viễn thông. Giáo trình gâm 16 chương. Từ chương Ì đến chương 9 giới thiệu các TBĐC phục vụ truyền tiếng nói, âm nhạc, văn bản, ảnh tĩnh.
Các chương 10 + 16 giới thiệu các vấn đề của thiết bị đâu cuối số liệu. Cuốn sách chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót ; chúng tôi mong nhận được ˆ nhiêu ý kiến đóng góp của bạn doc gdn xa. Các ý kiến xin gửi về Nhà xuất bản Giáo dục 81 Trân Hưng Đạo - Hà Nội (Tel : 8. Chúng tôi xin trân trọng cắm ơn bạn đọc góp ý kiến nhằm hoàn thiện cuốn sách.
Tác giả Chuong 1 AM THANH - THINH GIAC - TIENG NOI §1. ÂM THANH Sóng âm là sự biến đổi các tính chất của môi trường đàn hồi khi năng lượng âm truyền qua._ Sóng âm có thể truyền trong vật chất thể rắn, lỏng, khí. Sóng âm không, truyền được trong chân ` không. Trong giáo trình này ta chi chú ý.
sự truyền âm trong không khí. Khi kích thích dao *, động âm trong môi trường thể khí thì những lớp khí bị nén và những lớp khí bị dãn được hình thành. Trạng thái nén và đãn lần lượt được lan truyền từ nguồn âm dưới dạng sóng doc (phương dịch chuyển của đao động trùng với phương truyền âm). Sự biến đổi áp-suất-tổng xung quanh áp-suất-tĩnh bằng một lượng nhỏ p = #— #,„ biểu thị thanh áp.
Đơn vị ấp suất 1 pascal, viết tất là Pa = Nim? : 1 bar = 10° dyne/em” = 10°Pa Vi du: 4p sudt tinh 9, cia khf quyén & didu kign tieu chuẩn xấp xỉ 1 bar = 10° thanh 4p trung bình trong không khí. ` Lí thuyết sóng xác định đặc tính sóng Am bởi phương trình sóng : wpa FP ep 1p ys “ ep. Pp FR, %Œ được:giới thiệu ở dưới) Poe ate tae eae ~ thorg Thanh áp p (x, y, z, t) là hàm của các biếu kin gan: 2 a 0 thì ta có sóng phẳng. Khi đó, nghiệm của Trong trường hợp riêng, nếu a phương trình sóng : p =Í| ( -] 1à hàm số khả vi của các biến t, x và xác định don trị theo giá c trị pha 1-4, véi dac tính: (e-s->2#-6-®) e Do đó : St c là tốc độ truyền năng lượng âm (gọi tắt là tốc độ âm).
rela] Nếu sóng phẳng đó là điều hòa, thì : p= V2p, cos(at ~ kx) Pim: bién độ ; pẹ : giá trị hiệu đụng “# : tần số, nghịch đảo của chu kì T, với Af= c = K 2x œ=2nf; K =? ; À. Tốc độ âm c phụ thuộc vào đặc điểm hóa lí của moi trường, ví dụ: trong không khí khô, ŒC, Ø; = 760mmHg, hàm lượng khí CO; là 3 x 107 4 phan tử gam thì c = 33. O khoảng nhiệt độ khí quyển nước ta, có thể xác định: T là nhiệt độ Kenvin. Dưới đây, dẫn ra một số định nghĩa và công thức trong điều kiện sóng Am là phẳng và điều hòa : Tốc độ dao động âm (còn gọi là tốc độ pha) v __ (v«c) Âm trở của môi trường : po: Zs lz|= pe [g/cm2s] p là khối lượng riêng không khí.
: Cường độ âm ï là công suất âm thong qua một đơn vị diện tích mặt sóng. Mật độ năng lượng âm e là năng lượng âm trong một đơn vị thể tích trường âm. THINH GIAC Dưới đây là những kết quả nghiên cứu thống kê về thính giác người. Cảm thụ về tần số Dải tần 16 + 20.000 Hz là phạm vi tần số âm mà tai người có thể cảm thụ được, gọi là âm tần.
Dưới 16 Hz là hạ âm. Trên 20 kHz là siêu âm. Cảm thụ vẻ tần số âm, thể hiện “độ cao” của `6 nhau về độ âm. Khi tăng liên tiếp gấp đôi tần số thì tai người cảm thy thấy bậc biến thiên bằng với tần số fn cao âm.
Trong âm học, người ta thường ding don vi Oetave (oct). Số oct tương ứng được xác định như sau : n=logafe =3,34lg fa fo fo âm Vay 1 oct tượng ứng với biến thiên gấp hai lần về tần số so với tần số chuẩn f„. Khoảng sau day : tdn chiém 10 oct. Ngudi ta con diing don vi ; oct.
Vi dy, chon fy = 20 Hz, ta 6 bang 25 315 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 f,(Hz) | 20 0 12 1 1 1Ì 2 2 22 3 3h 32 4 n(œÐ | 3 3 3.3 âm) % Cực tiểu biến thiên tương đối của tần số mà tai người nhận ra (như là có thay đổi độ cao giá trị khởi đầu được gợi là ngưỡng vi phân của đi thính theo tân số. Ngưỡng này phụ thuộc vào của tần số, cũng phụ thuộc vào biên độ di tân và tốc độ đi tần. Ví dụ : Khoảng thấp hơn 500 Hz + =1% Khoảng cao hơn 4000 Hz =0,4+0,5% ,_ Khoảng tần số trung bình =0,2+0,3% tân số của thiết Vậy sự cảm thụ về tân số âm gần với quy luật log; theo tân số. Các đặc tính bị điện thanh sử dụng trục tần số theo thang tỉ lệ log2 sẽ rất trực quan.
Đặc điểm cấu trúc tai người và khái niệm dải tới hạn tai trong. Hình 1-1 giới thiệu cấu trúc tai người. Tai có 3 phần : tai ngoài, tai giữa, kHz. Tai ngoài Tai ngoài có tác dụng định hướng nguồn âm, cộng hưởng ở tần số chừng 3 lượng cơ học.
để truyền tận cùng ở trống tải ; trống tai biến năng lượng âm thanh thành năng cho tai giữa, với giới hạn trên của thanh áp là 120 dB. đạp nhằm “Tai giữa có 3 xương nhồ nhất của cơthể người : xương búa, xương đe, xương bàn phối hợp trở khang. í ` sự thăng bằng. “Tai trong có tiền đình và màng basilar.
Tiền đỉnh giúp người ta cảm nhận theo chiều dài 32mm. Tế Màng basilar có chừng 30000 tế bào lông xếp thành nhiều hàng dọc dạng xung điện qua cáp bào lông cảm nhận dao động và truyền tin tức âm thanh lên não dưới số khác nhau. Dải sợi đây thần kinh. Từng vùng cục bộ trên màng basilar có tính chọn lọc tần ứng nhạy nhất.
Phương tới hạn là đải tần số được các tế bào lông trong từng vùng cục bộ phản trình thực nghiệm dưới đây xác định dải tới hạn : Dai t6i han = 24,7 (4,37F + 1) Hình 1-1 : Cấu trúc tai người 1. Xương bàn đạp ; 8. Dây thần kinh thính giác. Bề rộng dải tới hạn tính bằng Hz (AF tới hạn) E là tân số trung tâm của dải tới hạn, tính bằng kHz.
Dải tới hạn không phải là cố định ; một âm nào đó sẽ sinh ra một dải tới hạn của âm đó (lấy tần số âm đó làm trung tâm). Thính giác cảm thụ năng lượng âm trong dải tới hạn một cách khác so với cảm thụ năng lượng âm nằm ngoài dải tới hạn. Xét trường hợp các âm đơn cấu thành âm phức. Nếu các âm đơn thuộc về các dải tới hạn khác nhau, thì âm phức tạo ra sẽ dễ nghe.
Nếu các âm đơn cùng thuộc về một dải tới hạn, thì âm phức tạo ra rất chối tai (chối tai nhất khi khoảng cách tần số bằng 0,2 bề rộng dải tới hạn). Cảm thụ về biên độ Cảm thụ vẻ biên độ âm thể hiện “độ to” của âm, thường gọi là âm lượng. Âm lượng không chỉ phụ thuộc vào biên độ âm, mà còn phụ thuộc vào tần số và hàng loạt yếu tố khác. tác động lâu một âm thanh biên độ không đổi thì âm lượng giảm đi.
Ngưỡng nghe được là mức thanh áp nhỏ nhất của âm đơn mà tai người còn cảm thụ được. Ngưỡng nghe được là mức giới hạn chuyển từ trạng thái nghe thấy sang trạng thái không nghe thấy, và ngược lại. Ngưỡng nghe được phụ thuộc tần số, lứa tuổi người nghe, we ed bố trí nguồn âm. Thanh áp hiệu dung của dao động điều hòa 1000 Hz bằng 2.10 ` > N/m? goi 1a ngưỡng nghe được tiêu chuẩn.
Ngưỡng chói tai là mức thanh áp lớn nhất của âm đơn mà tai người còn chịu đựng được. Ngưỡng chói tai là mức giới hạn khả năng chịu đựng nếu vượt quá sẽ gây ra tổn thương thính giác không hồi phục được. Ngưỡng chói tai phụ thuộc tần số (nhưng phụ thuộc ít hơn so với ngưỡng nghe được). Thanh áp điều hòa 1000 Hz bằng 20 N/m? gọi là ngưỡng chói tai tiêu chuẩn.
Nói một cách gần đúng cứ mỗi khoảng tăng gấp 10 lần cường độ âm (đơn) thì tương ứng 8 so với bậc tăng âm lượng 1 lần. Cảm thụ về biên độ âm gần với quy luật logo. Ben là đơn vị sánh tương đối với chuẩn để biểu thị mức âm lượng : M(Ben)= igt Ig với ï là cường độ âm được xét ; 1„ là cường độ âm làm chuẩn. vi dB rat Ở tần số 1000 Hz, thính giác phân biệt biến thiên âm lượng 0,1 Ben = 1 dB.
Don thường dùng : N=10lg = (4B) o Từ các công thức sóng âm phẳng và điều hòa ở §1, ta có : = 201g © = 201g —. N=101g + =10= ig I, & Po Yo TẾ J/mỄ; Nếu chuẩn so sánh là ngưỡng nghe được tiêu chuẩn (1, = 10 ÊW/m?; sọ = 3.10 tuyệt đối Vo = 5.108 m/s) thì số đB tương ứng được gọi là mức tuyệt đối của âm. Ví dụ, mức của ngưỡng chói tai là 120 đB. thính theo Cực tiểu biến thiên am lượng mà tai người nhận ra được gọi là ngưỡng vi phân của độ biên độ.
Nghĩa là âm lượng biểu thị tính chất “lượng tử” của thính giác. Với âm lượng bé gần ngưỡng, nghe được thì ngưỡng AN chừng vài dB. Con với âm lượng trung bình AN = 0,4 đỡ.