Hiển thị một tệp âm thanh hoặc đầu vào micro trực tiếp dưới dạng dạng sóng, phổ tần số logarit, hoặc phổ đồ cuộn. Mọi thứ chạy cục bộ trong trình duyệt của bạn — không có gì được tải lên. Có thể xuất mọi chế độ xem thành ảnh PNG.
Phổ âm thanh là gì?
Dạng sóng cho bạn biết âm thanh to đến mức nào tại từng thời điểm; phổ cho bạn biết những tần số nào tạo nên độ to đó. Bộ phân tích ở trên cung cấp cả hai chế độ xem cùng với phổ đồ, tức là phổ thay đổi theo thời gian. Cùng một tín hiệu, ba hình ảnh bổ sung cho nhau — và chuyển qua lại giữa chúng là cách nhanh nhất để hiểu một âm thanh được cấu tạo từ gì.
Bốn sự thật làm nền cho phần còn lại của trang:
• dạng sóng = độ to theo thời gian; phổ = thành phần tần số tại một thời điểm; phổ đồ = phổ theo thời gian (thời gian × tần số × cường độ)
• toán học đằng sau phổ là FFT, áp dụng trên các cửa sổ ngắn gồm các mẫu âm
• một tệp 44.100 Hz chỉ có thể chứa tần số tới 22.050 Hz (một nửa tần số lấy mẫu — giới hạn Nyquist)
• tùy chọn trục tần số logarit khớp với cách nghe của tai: quãng tám từ 20–40 Hz có cùng độ rộng với quãng 10.000–20.000 Hz
Ba chế độ xem
Dạng sóng vẽ biên độ mẫu theo thời gian — rất tốt để phát hiện cắt xén, khoảng lặng và độ động tổng thể, nhưng không thấy được cao độ. Phổ lấy một cửa sổ ngắn (vài nghìn mẫu) và cho thấy năng lượng nằm ở mỗi dải tần số, từ âm trầm thấp nhất bên trái đến giới hạn âm bổng bên phải. Phổ đồ xếp hàng trăm phổ như vậy theo thời gian từ trái sang phải, với cường độ được thể hiện bằng màu — một đoạn glissando piano thành một vệt đi lên, một nốt violin kéo dài thành một đường ngang đều, còn lời nói thành chuỗi các formant nguyên âm.
FFT và cửa sổ
Biến đổi Fourier nhanh (FFT) chuyển một khối mẫu miền thời gian thành độ lớn theo tần số. Nó trả lời câu hỏi: “nếu khối này là tổng của các âm thuần, thì mỗi âm chiếm bao nhiêu?”. Bộ phân tích cắt âm thanh thành các cửa sổ chồng nhau, mỗi cửa sổ gồm vài nghìn mẫu, rồi chạy FFT trên từng cửa sổ — cửa sổ nhỏ hơn cho thời gian chính xác hơn, cửa sổ lớn hơn cho tần số chính xác hơn, nên một kích thước cửa sổ cố định luôn là sự đánh đổi. Nút trục logarit ở trên chỉ ảnh hưởng đến hiển thị: nó kéo giãn biểu đồ để các quãng tám thấp (nơi phần lớn âm nhạc nằm) có độ rộng nhìn thấy được thay vì bị dồn sát mép trái.
Tần số cơ bản và sóng hài
Chơi nốt A4 trên bất kỳ nhạc cụ nào, phổ sẽ hiện một đỉnh ở 440 Hz — tần số cơ bản — cùng các đỉnh nhỏ hơn ở 880, 1320, 1760 Hz: các sóng hài, là bội nguyên của tần số cơ bản. Chính sự cân bằng của các sóng hài này làm nốt A4 của violin nghe khác với sáo: cùng tần số cơ bản, công thức phía trên khác nhau. Đây là lý do phổ là chế độ xem hàng đầu để nhận diện nhạc cụ, quyết định khi phối âm và tìm nhiễu — tiếng ù điện lưới hiện thành một đỉnh 50/60 Hz dai dẳng, còn việc cắt của MP3 hiện thành năng lượng đột ngột dừng lại dưới khoảng 16 kHz.
Những hiểu lầm phổ biến
- Dạng sóng cho thấy cao độ. Không. Hai hợp âm rất khác nhau ở cùng độ to có dạng sóng gần như giống hệt nhau. Thông tin cao độ chỉ xuất hiện sau FFT — trong chế độ phổ hoặc phổ đồ.
- Phổ và phổ đồ là cùng một hình. Không. Phổ là lát cắt tần số tại một thời điểm; phổ đồ là hàng nghìn lát cắt như vậy xếp theo thời gian. Dùng phổ để trả lời “cái gì”, dùng phổ đồ để trả lời “khi nào”.
- Âm thanh trên 22.050 Hz bị ẩn trong tệp CD. Không. Lấy mẫu ở 44.100 Hz về mặt toán học giới hạn nội dung ở 22.050 Hz; giới hạn Nyquist là đặc tính của chính các mẫu, không phải của phần hiển thị.
Công cụ liên quan: MIDI sang WAV và Âm thanh sang WAV / FLAC để tạo tệp đáng phân tích, Giảm nhiễu khi phổ đồ cho thấy tiếng xì hoặc ù liên tục, và Chuẩn hóa âm thanh khi dạng sóng cho thấy mức cần hiệu chỉnh.
