TÌM HIỂU VỀ LINEAR PHASE EQ

Khi sử dụng thiết bị xử lý âm thanh như Equalizer, sound card thu âm có lẽ đã đôi lần hoặc thường xuyên bạn chạm đến tính năng Linear Phase EQ. Đặc điểm của Linear Phase EQ là gì? Khi sử dụng Linear Phase EQ cần chú ý đến những yếu tố nào?

Linear Phase EQ là gì?

Để định nghĩa Linear Phase EQ là gì bằng từ ngữ “bình dân” thực sự  là một vấn đề khá khó khăn.

Linear Phase EQ là một tính năng thường xuất hiện trong các thiết bị có chức năng xử lý âm thanh. Có thể kể đến như sound card thu âm, equalizer. Mục tiêu của nó là loại bỏ sự dịch pha – shift phase khi tín hiệu đi qua các bộ lọc số.

Thông thường, các thiết bị sở hữu Linear Phase EQ cần phải được trang bị chip xử lý tín hiệu số được gọi là DSP – digital signal processor.

Linear Phase EQ thực sự cần thiết

Mục tiêu của các bộ lọc tín hiệu là giảm “biên độ” tín hiệu ở một dải tần số nhất định. Tuy nhiên, mặc dù đi qua bộ lọc biên bộ tín hiệu được giảm nhưng kèm theo đó chính là sự dịch pha của các tần số nằm trong mục tiêu của bộ lọc.

Pha tín hiệu làm nên màu sắc của âm thanh. Tuy nhiên, sự kết hợp của nhiều thành phần pha tín hiệu đôi khi lại mang đến những điều không mong muốn. Một ví dụ dễ hình dung đó là sự kết hợp của một tín hiệu với một tín hiệu lệch pha 180 độ kết quả sẽ là sự triệt tiêu lẫn nhau. Hoặc nếu kết hợp hai tín hiệu cùng pha kết quả là sự tăng cường biên độ.

Tổng hợp hai tín hiệu đồng pha, ngược pha, lệch pha

Nói cách khác tín hiệu tổng hợp cuối cùng ít nhiều sẽ bị thay đổi. Như vậy, nếu như có một công cụ làm cho “không có sự dịch pha” thì tín hiệu nằm trong mục tiêu của bộ lọc sẽ chỉ bị giảm biên độ. Hay nói cách khác, tín hiệu âm thanh tổng thể sau bộ lọc không bị tăng, giảm biên độ một cách không mong muốn. Công cụ đó chính là Linear Phase EQ.

Tuy nhiên, không gì là hoàn hảo. Linear Phase EQ phát sinh ra hai vấn đề không mong muốn đó là latency (độ trễ) và pre-ringing.

Latency – độ trễ

Quá trình thực hiện Linear Phase EQ là một chuỗi dài quá trình xử lý tín hiệu số. Do đó, âm thanh ngõ ra sẽ xuất hiện một độ trễ nhất định. Độ trễ phụ thuộc vào tốc độ xử lý và lấy mẫu của chip DSP. Thông thường, ở tốc độ lấy mẫu 44,1kHz độ trễ sẽ từ 100ms đến hơn 0.5s. Do đó, Linear Phase EQ dường như không phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi khả năng đáp ứng ngay lập tức, ví dụ như các buổi biểu diễn live.

Pre-ringing

Một trong những công đoạn trong quá trình xử lý của Linear Phase EQ chính là tính toán độ dịch pha của tín hiệu sau bộ lọc (chỉ những tín hiệu mục tiêu). Sau khi tính toán độ dịch pha, chip xử lý sẽ điều khiển tín hiệu mục tiêu dịch pha sớm hơn. Do đó, tín hiệu tổng luôn được bảo toàn trong mọi thời điểm. Quá trình này được gọi là pre-ringing.

Tuy nhiên, pre-ringing lại có nhược điểm. Pre-ringing làm nhòe và suy yếu một số tín hiệu mạnh như tiếng trống hoặc một số nhạc cụ khác.

Tránh pre-ringing

Mặc dù, pre-ringing ảnh hưởng không tốt đến tín hiệu nhưng khi áp dụng Linear Phase EQ chúng ta vẫn có thể giảm thiểu tối đa ảnh hưởng của pre-ringing.

Đường cong đáp ứng tần số quyết định mức độ pre-ringing ảnh hưởng như thế nào. Một số cách giảm tối đa pre-ringing mà các chuyên gia âm thanh đề nghị, chẳng hạn như sau:

+ Áp dụng “cut” hơn là “boost”

+ Điều chỉnh hệ số Q thấp, độ lợi nhỏ, sử dụng bộ lọc bậc thấp hơn

+ Tần số góc/ tần số trung tâm cao hơn cũng giảm pre-ringing

Hãy theo dõi ví dụ minh họa sau đây để dễ hình dung 

Hình dung về pre-ringing

Để hình dung về pre-ringing, chúng ta cần đặt tín hiệu vào những đường cong đáp ứng tần số khác nhau.

Chúng ta sẽ sử dụng một tín hiệu sóng vuông như hình bên dưới làm tín hiệu mình họa

Tín hiệu mẫu áp dụng Linear Phase EQ

Pre-ringing ảnh hưởng bởi “cut” và “boost”

Trong ví dụ này, chúng ta cố định độ lợi EQ ở 15dB và tần số 400Hz

+ Boost 20dB

Linear Phase EQ 20dB

+ Boost 10dB

+ Cut -20dB

Linear Phase EQ -20dB

+ Cut -10dB

Linear Phase EQ -10dB

Chúng ta thấy rằng, ảnh hưởng pre-ringing trong Linear Phase bởi boost biểu hiện rõ nét từ 10dB với  20dB. Trong khi đó, nếu áp dụng “cut” ảnh hưởng -20dB với -10dB không có nhiều sự thay đổi.

Ảnh hưởng pre-ringing bởi tần số

Trong ví dụ minh họa này, điều kiện thực hiện ở độ lợi 15dB và hệ số phẩm chất Q= 1

Tần số 100Hz

Linear Phase EQ 100Hz

Tần số 500Hz

Linear Phase EQ 500Hz

Tần số 2500Hz

Linear Phase EQ 2500Hz

Từ ví dụ này ta thấy, khi áp dụng Linear Phase thì biên độ đỉnh của pre-ringing bằng nhau ở các tần số nhưng chu kỳ của pre-ringing ngắn hơn khi gặp tần số cao.

Ảnh hưởng của hệ số phẩm chất Q lên pre-ringing

Tương tự như các thí nghiệm trên, EQ được cố định ở 15dB và tần số sử dụng là 200Hz

Q = 5

Linear Phase EQ Q= 5

Q=1

Linear Phase EQ Q = 1

Q = 0.2

Linear Phase EQ Q = 0.2

Như vậy, chúng ta thấy ảnh hưởng của pre-ringing sẽ nhỏ hơn khi hệ số phẩm chất Q thấp hơn.

Trên đây những khái niệm cơ bản về Linear Phase, sẽ còn những thông số, vấn đề mang tính chất chuyên sâu kỹ thuật. Trong giới hạn bài viết, chúng tôi xin phép không đề cập

Tổng kết

Linear Phase EQ là một tính năng hữu ích nhằm mang lại một âm thanh trung thực. Tuy nhiên, không có điều gì là hoàn hảo cả. Điều thực sự hoàn hảo nằm ở kỹ thuật và đôi tai của người sử dụng.

Nếu bạn đang cần những lời tư vấn tận tình về thiết bị thu âm, hãy dừng chân tại PUSTUDIO. Tại đây, chúng tôi luôn có đội ngũ nhân viên kỹ thuật cao và những chế độ chăm sóc chu đáo dành cho khác hàng của mình

PUSTUDIO – đơn vị chuyên cung cấp thiết bị thu âm và hát livestream chuyên nghiệp.

Nguồn tham khảo: Link