Giới thiệu về đồng song âm

Đồng song âm họa ba ngắt (staccato-harmonic duo-tone) là sự phát âm cùng một lúc hai âm nốt (tone) trên cùng một giây đàn guitar: mỗi âm có riêng tần số cao độ (pitch), trường độ (duration), cá biệt phát âm (articulation) và âm sắc (tone colour) khác nhau. Nói một cách khác với một cách đánh, ta có thể gây ra hai nốt nhạc hoàn toàn khác nhau trong cùng một nhịp gẩy đàn. 

Nhạc sĩ Nguyễn Lê Tuyên là người  khám phá ra kỹ thuật mới này cho đàn guitar. Ngoài ra anh cũng dùng ký hiệu mới để diễn tả cho đồng song âm trong các nốt nhạc, mở ra rất nhiều hướng đi mới trong sáng tác và đánh nhạc guitar. 
 

Khám phá này đã được công bố ở Liên hoan âm nhạc Quốc tế về đàn guitar (Darwin International Guitar Festival), tổ chức ở Đại học Charles Darwin University, Northern Territory (Úc) vào tháng 7, năm 2007. Sự khám phá đồng song âm họa ba ngắt (Staccato-Harmonic Duo-tone) của anh Tuyên khi gãy đàn ghi ta đã gây ngạc nhiên, nhiều chú ý và được đánh giá cao từ các đại biểu gồm nhiều nhà nghiên cứu hàn lâm, các nhạc sĩ và các nghệ sĩ guitar nổi tiếng thế giới tham dự ở Liên hoan quốc tế này như: Adrian Walter, Richard Charlton (Australia); Oscar Guzman (Spain), Carlos Barosa-Lima (Brazil); Eduardo Fernadez (Uruguay), Tim Brady (Canada); Dr. Carlo Barone, Nuccio D'Angelo (Italy); Gentil Montana (Columbia). Điều hoàn toàn lạ và khó hiểu và vì thế gây ngạc nhiên là làm sao một dây dàn có thể gây ra hai nốt nhạc khác nhau trong một nhịp gãy đàn. 
 

Bài này phân tích sóng âm thanh tạo ra bởi kỹ thuật đánh đồng song âm để hiểu rõ cơ chế và quá trình thành lập đồng song âm và nhận thức âm thanh của người nghe và từ đó giúp người nhạc sĩ khai thác, khuếch trương những lợi điểm và giới hạn của phương pháp đánh đồng song âm trên guitar.

Cơ bản về âm thanh và sóng

1. Lý thuyết âm thanh

Âm thanh là sóng truyền qua không khí. Các sóng này có thể là do một vật thể, tỉ dụ như dụng cụ âm nhạc, ép và giãn không khí chung quanh vật thể này. Chất lượng của âm thanh tùy thuộc vào hai yếu tố: tần số và độ biên (cường độ). Khoảng cách giữa vùng ép trong không khí và vùng giản kế cạnh được coi là một sóng. Chiều dài của sóng, hay là khoảng cách giữa hai vùng ép, cho ta độ dài của sóng (wavelength). Từ đó ta có thể biết tần số hay chu kỳ sóng vì vận tốc âm thanh trong không khí thường cố định (khoảng 340m/s). 

Tần số được cảm nhận qua độ cao của âm thanh, càng cao thì âm thanh càng chói tai. Tần số được định bởi khoảng cách giữa sóng. Khoảng cách càng ngắn thì tần số càng cao. Vì vận tốc âm thanh trong không khí cố định nên số lượng của sóng trong mổi giây cho ta biết tần số của sóng. 

Độ biên (amplitude) là độ lớn của sóng âm thanh. Sức ép và độ giản của không khí so với sức ép bình thường của không khí càng lớn thì âm thanh nghe càng lớn. Cường độ của âm thanh tỉ lệ với bình phương của độ biên. 

1. Chu kỳ và tần số

Âm thanh nghe được là sóng được cảm nhận thông qua sự rung động của màn nhĩ. Các nhà khoa học nghiên cứu sóng cho thấy là bất cứ sóng nào cũng có thể được phân tích ra gồm nhiều sóng cơ bản hình sin có các chu kỳ hay tần số khác nhau. 
 

Chu kỳ (cycle) của một sóng hình sin là quảng thời gian mà sóng sin này trở lại vị trí y hệt như ban đầu 
 

   

Đảo ngược của chu kỳ là tần số. Đơn vị của tần số là chu kỳ / giây hay Hertz. Như vậy 150 Hertz tương đương với 100 chu kỳ trên mỗi giây. 

 
 

( T là chu kỳ với đơn vị là giây) 
 

Âm thanh chúng ta có thể nghe được có tần số vào khoãng từ 20 Hertz đến 20 kiloHertz (kHz). Các loài vật khác có khả năng nghe khác nhau. Như chó có khả năng nghe được tần số cao hơn 20 kH. 
 

2. Cường độ âm thanh

Lý thuyết sóng cho thấy cường độ (amplitude) của một sóng hình sin có công suất năng lượng tỉ lệ với bình phương cường độ 
 

P  µ    A² 
 

Công suất có đơn vị là Watt (W) hay Joule trên mỗi giây (Joule/sec) 

Như ta đã biết sóng âm thanh gồm nhiều sóng hình sin với cường độ và chu kỳ khác nhau hợp lại, do đó công suất của âm thanh là tổng hợp của công suất các sóng sin này. 

Tuy nhiên âm thanh nghe được có thể có công suất từ rất thấp (10^-12 W) đến rất cao trên 10000 W. Với sự thay đổi nhiều như vậy, nên một đơn vị công suất khác được dùng phổ biến trong giới âm thanh là decibel, dựa theo một độ công suất chuẩn (reference) là 10^-12 W. Công suất chuẩn này là công suất nhỏ nhất mà tai con người có thể nghe được. Độ cao công suất của âm thanh (L_w) dựa the decibel (db) được định nghĩa như sau 

 

(P là công suất âm thanh, P_o là công suất chuẩn bằng 10-12 W) 
 

L_w có đơn vị là decibel. Một vài âm thanh tiêu biểu với công suất bằng decibel được liệt kê dưới đây

 
 

Với công thức trên, ta có thể thấy là khi công suất (W) tăng gấp 10 lần thì mực công suất bằng decibel chỉ tăng 10dB mà thôi. 
 

2. Xử lý tín hiệu âm thanh (audio signal processing)

Dữ kiện âm thanh số tự có thể được xử lý nhiều cách và bằng nhiều phương pháp khác nhau. Có nhiều mục đích để xử lý âm thanh số tự, như nén ép âm thanh mà không mất chất lượng của âm thanh, mã hóa dữ kiện để giảm sai số ...  
 

Một trong những phương pháp xử lý là xử lý tín hiệu âm thanh qua âm phổ (spectral audio signal processing). Phương pháp cơ bản nhất dùng để xử lý âm thanh qua âm phổ là chuyển qua lãnh vực tần số Fourier (Fast Fourier Transform, FFT). Phương pháp Fourier nhanh đã là nền tảng cho xử lý âm thanh số tự từ thập niên 1960 đến nay. Các mạch và con chip điện tử đã được làm theo phương pháp Fourier số tự nhanh để xử lý âm thanh trong các hệ thống âm thanh số tự hiện đại. Thay vì chú trọng vào lãnh vực thời gian (time domain), sóng âm thanh được chuyển hóa dùng FFT qua lãnh vực tần số (frequency domain) và từ đó được phân tích, xử lý như lọc, trước khi chuyển trở lại lãnh vực thời gian dùng FFT ngược (inverse FFT). Kỹ thuật xử lý âm thanh dựa vào FFT đóng vai trò quan trọng như lọc tiếng ồn (noise), ép sóng âm thanh, tổng hợp âm thanh... và được dùng trong các bàn trộn âm thanh số tự (digital mixing console), dụng cụ biên tập âm thanh sau sản xuất (post-production audio editing), hay các dụng cụ âm thanh số tự chất lượng cao.  
 

Xử lý sóng từ đồng song âm

Một dây đàn guitar có thể phát ra các họa ba (harmonics) mà ta nghe được rõ ràng khi đánh một số frets, như trong bảng bên dưới.  Họa ba bát độ (octave harmonic) (fret 12) và họa ba bát độ đôi (double octave harmonic) (fret 5) là "chính xác", nhưng những họa ba khác lại hơi khác đi chút với cách chỉnh tiêu chuẩn âm thanh cùng khoảng (equal tempered tuning) thường được sử dụng trong âm cụ bàn phím (chúng được biết đến như "chỉnh đúng" (just tuning) hoặc "chỉnh tỷ lệ rất đơn giản" (simple ration tuning). Một số người cho rằng “chỉnh đúng” cho âm thanh nghe dễ chịu hơn bằng “chỉnh cùng khoảng”.) 
 

Bảng 1. Một số họa ba và đồng song âm tạo ra được trên dây đàn guitar. FR: tần số tỷ lệ. Hoạ ba càng cao thì càng khó nghe và càng cần thêm kỹ năng để tạo ra. 
 

 
 
 

Các đồng song âm họa ba ngắt được tạo ra bằng cách bấm dây đàn tại một trong những frets trong bảng 1, với ngón tay trái ngay trên dây fret hơn là phía sau nó, đánh dây với tay phải để tạo ra một âm staccato (thấp), sau đó thả ngón tay trái. Dây đàn tiếp tục rung rinh tại tần số họa ba tương ứng với fret được sử dụng (Bảng 1), bởi vì ngón tay trái đã áp đặt một node ở vị trí của fret. 

Một loại đồng song âm họa ba ngắt khác có thể được tạo ra bằng cách gãy dây đàn không bấm rồi sau đó chạm vào các dây đang rung tại node mình muốn. Thí dụ của hai lọai đồng song âm tạo ra từ hai phương pháp trên được trình bày trong Bảng 1 cho các dây đàn thứ 6. 

Khi một loạt các đồng song âm được tạo phát ra liên tục kế tiếp nhau, do sự cách xa nhau về tần số giữa âm trầm (bass) và họa ba (harmonic) và sự khác nhau rất nhiều của các âm sắc (tone colours), người nghe sẽ cảm thấy nghe hai âm cùng một lúc. 

Với một số nốt nhạc, các dây đàn không gãy (unplucked strings) cộng hưởng mạnh mẽ, kéo dài âm trầm (bass) sau khi ngón tay trái đã được thả ra, và có thể làm cho âm họa ba nghe đậm đà hơn, ít loãng  (xem hình 2-4). Ví dụ, khi dây đàn thứ sáu (E2) được bấm ở fret thứ 5, nốt nhạc A2 (110 Hz) sẽ được tạo ra. Bởi vì dây thứ 5 là A2, nó rung đồng cảm và sẽ tiếp tục tạo ra nốt nhạc và nguyên cả chuỗi họa ba (whole harmonic series), mặc dù kém lớn tiếng, sau khi ngón tay trái ngừng. Những dây đàn khác cũng sẽ tạo ra một số trong các họa ba (xem Bảng 2). 
 

Bảng 2: Các tần số họa ba trong overtone series A2 (110 Hz). 
 

 
 
 

Bảng 3: Các tần số họa ba trong overtone series of B2 (123 Hz).

 
 

Bảng 4: Các tần số họa ba trong overtone series of G#2 (104 Hz).

 
 

Bảng 5: Các tần số họa ba trong overtone series of F#2 (92.5 Hz).

 
 
 

Hình 1. Sóng của đồng song âm họa ba ngắt (A2= 110 Hz) 
 

 

 

Hình 2. Phân tích tần số của nốt trầm (bass note) (A2 = 110 Hz) trước khi nốt trầm được ngưng khi ngón tay trái được thả ra. Nốt A2 được tạo ra ở fret 5 trên dây 1. Các họa ba đầu tiên trong overtone series (220 Hz, 330 Hz, 440 Hz, etc.) hiện ra rất rõ. 
 

 

 

Hình 3. Phân tích tần số của nốt họa ba (B3 = 330 Hz) khoảng 0.3 giây sau khi nốt trầm ngưng. Tần số cơ bản (A2 = 110 Hz) và các họa ba trong overtone series của nốt trầm đã  ngưng (220 Hz, 330 Hz, 440 Hz, etc.) vẫn rõ ràng còn hiện diện, mặc dầu hơi kém cường độ so với họa ba cơ bản. Điều này là do sự cộng hưỡng của các dây khác không bấm, đặc biệt là dây thứ 5. 
 

 

Figure 4. Phân tích tần số của nốt họa ba (B3 = 330 Hz) khoảng 0.3 giây sau khi nốt trầm ngưng. Tất cả các dây đàn khác đã  được chặn không phát âm bằng cách đặt một cuộn vãi dưới các dây. Bây giờ thì chỉ có các overtone series của B3 (330 Hz, 660 Hz, 990 Hz, etc.) hiện diện. Các đỉnh ở các tần số 110 Hz, 220 Hz, 440 Hz etc. đều biến mất.

 

Kết luận

Sau sự phân tích sóng âm thanh trên, bây giờ ta có thể hiểu được tại sao người nghe có thể cảm nhận “cùng một lúc” hai nốt nhạc khác nhau qua kỹ thuật đánh đồng song âm mà anh Lê Tuyên đã nghĩ ra. 
 

Thật ra hai nốt nhạc xảy ra không cùng thời điểm mà cách nhau một khoảng thời gian ngắn đủ để sự cảm nhận từ thính giác của người nghe không phân biệt được khoảng thời gian đó và vì thế có cảm giác nghe hai nốt nhạc cùng một lúc. 
 

(Tác giả chân thành cám ơn anh Phạm Quang Tuấn, Sydney đã đưa ra những nhận xét và giúp đỡ dùng máy thu và phần mềm Cooledit để phân tích sóng đồng song âm trình bày trong bài này). 
 

Tham khảo 
 

1. Nguyễn Đức Hiệp, Đồng song âm trong guitar, http://www.vanchuongviet.org/vietnamese/tulieu_tacpham.asp?TPID=7848&LOAIID=19&LOAIREF=5&TGID=869
2. Liên hoan quốc tế nhạc guitar 2007, The seventh Darwin International Guitar Festival July 4-14, 2007, http://www.darwinguitar.com/workshops.php