Ðề: Những bài viết hay dành cho người mới bắt đầu
Nhạc số : Chia sẻ kiến thức và bàn luận
Xin chào các bác, em là một người chơi Audio trẻ. Vì sinh ra trong thời đại digital nên gu thưởng thức của em cũng nghiêng về nhạc số chứ không phải là đĩa than, băng cối như nhiều gạo cội trong diễn đàn (nói chung em có từng nghe vinyl, rất hay nhưng em bị dị ứng với những tiếng click nổ lép bép của đĩa than, em muốn âm nền phải hoàn toàn tĩnh). Và khi đã thích thì phải tìm hiểu, đồng thời do cũng học về điện tử nên cũng có chút căn bản, em cũng tích luy được một ít kiến thức và kinh nghiệm chơi. Em xin viết cả ra đây để các bác vào bàn luận, gạch đá em xin nhận.
Phần 1 : DAC – Bộ giải mã âm thanh
Tại sao em lại viết phần này trước, bởi lẽ đây chính là con tim của hệ thống digital, tất cả những tranh cãi hay hiểu nhầm đều từ đây mà ra.
DAC, Digital Analog Converter là bộ phận tiếp nhận tín hiệu số từ transport (đầu CD, HDP,máy tính) và giải mã thành tín hiệu âm thanh có âm lượng cực nhỏ. DAC thường gồm 3 phần : phần tiếp nhận dũ liệu (USB, SPDIF,Firewire,I2S), chíp giải mã và mạch analog (gồm 2 phần là mạch cấp nguồn và mạch khuếch đại).
Chúng ta sẽ bàn về chip giải mã trước
Về chip giải mã, có 2 loại chip giải mã chính là R2R chip (Multibits Digital Analogue Converter) và Delta-Sigma chip (Timeslicing Digital Analog Converter)
1 . R2R chip
Nguyên tắc hoạt động của chip này rất đơn giản.Ví dụ chip 16 bit sẽ gồm 16 cái khóa (switch), mỗi khóa sẽ tạo ra một dòng điện với cường độ khác nhau phụ thuộc và độ quan trọng của bit tương ứng (LSB là least significant bit, MSB là most significant bit). Vì dong điện phụ thuộc vào điện trở nên cách tạo ra chip này có nghĩa là bác phải chia được điện trở thành cực nhiều phần bằng nhau với độ chính xác cực cao. Đây chính là nguyên lý cơ sở của tín hiệu PCM
Đây là ví dụ bác sẽ nhận được khi chip R2R giải mã
Nhìn về nguyên tắc mà nói thì loại chip này là loại chip giải mã trung thực nhất, vì bản thân quá trình giải mã là thụ động, không bị tác động bên ngoài nhiều. Tuy nhiên, nó vướng phải những khó khăn lớn đó là yêu cầu chip sản xuất có độ chính xác cao, có nghĩa là chi phí sản xuất cao dẫn đến nhà sản xuất chip cũng ko có lợi mà nhà tiêu thụ chip (các công ty sản xuất đồ âm thanh) cũng không có lợi vì giá sản phẩm của họ đội lên cao.
Hơn nữa, cũng vì là quá trình thụ động nên để nó hoạt động tốt thì nó cần 1 mạch cấp nguồn cũng chính xác không kém (và sẽ cần đến 2 nếu dùng 2 chip cho 1 DAC), nếu ko kết quả sẽ kém đi rất nhiều. Chính vì lẽ đấy các hãng sản xuất chip đều dần ngừng sản xuất loại chip này phục vụ audio (trừ chip PCM1704 của Texas Instrument, nhưng cũng chỉ hạn chế phục vụ nhưng khác hàng lâu năm như Audio GD chứ không bán đại trà). Loại chip này hầu như chỉ còn sản xuất phục vụ y tế và quân sự, vốn đòi hỏi chính xác tuyệt đối với giá thành rất đắt.
2. Delta Sigma chip
Nguyên tắc hoạt động là chip 1 bit này sẽ tạo nên các pulse bằng việc chỉ dùng 1 khóa sau đó tắt bật liên tục với tần số cao (cỡ vài MHz). Điều này về lý thuyết sẽ gây ra rất nhiều nhiễu cao tần, vì vậy người ta phải dùng đến các thuật toán noise-shapping và oversampling để đẩy nhiễu về ngoài miền ngưỡng nghe. Nguyên lý Delta Sigma chính là phương pháp tạo nên tín hiệu DSD.
Đây là ví dụ về delta sigma 3 bit
Sau khi biết về 2 loại chip này, và so sánh với nhau ta thấy
- Chip R2R có ưu điểm là tín hiệu trung thực với tín hiệu số hơn vì là quá trình thụ động, đồng thời ít bị ảnh hưởng bới jitter (một dạng sai lệch tín hiệu do thiết bị gây ra) vì tín hiệu PCM qua chip R2R được giải mà liên tục theo các khoảng thời gian bằng nhau.
- Nếu cùng được xây dựng mạch tốt, chip R2R cho âm thanh có đặc trưng âm tốt hơn (thể hiện âm sắc của nhạc cụ tốt hơn), tuy nhiên chip Delta Sigma lại cho đặc trưng 3D, âm trường và chi tiết trên tổng thể lớn hơn (do dùng nhiều thuật toán nội suy hơn)
- Chip Delta-Sigma dễ xây dựng mạch hơn và đỡ tốn kém hơn rất nhiều so với chip R2R. Tuy nhiên Chip Delta Sigma lại cực mẫn cảm với jitter (do pulse được dựng trên các khoảng thời gian ko đều nên khi có sự trễ sẽ khiến tín hiệu bị thay đổi nặng), chính vì vậy người ta mới phải dùng clock xịn với các DAC tuyển, ví dụ như con Geek Pulse Sfi của em có clock 82 femto giây (1 femto = 10^-15)
Một yếu điểm lớn của chip Delta Sigma là độ nhiễu cao, kể cả khi đã dùng noise shapping nên các nhà sản xuất từ đầu những năm 2000 đã không còn sử dung chip delta-sigma 1 bit nữa dùng phương pháp là hybrid, tức là chip gồm 8 kênh thì có 6 kênh hoạt động kiểu R2R sau đó mới nối vào 2 kênh delta sigma còn lại, điều này làm nhiễu của chip giảm đi đáng kể .
Với những sự hiểu biết về chip này, chúng ta có thể đặt ra các vấn đề
1. Upsampling có cần thiết không?
Đây là 1 câu hỏi khó và tùy theo sở thích từng người. Tuy nhiên, trên thực tế thì trừ những DAC đời đầu (sản xuất trước thập niên 90), còn hầu như tất cả những DAC sau này, dung chip R2R hay Delta-Sigma đều sử dụng thuật toán upsampling trong xử lý tín hiệu. Đặc biệt là chip Delta Sigma thì upsampling là điều bắt buộc. Các bác nếu đã dung các DAC mới hiện nay và nói là không upsampling để giữ nguyên sự trung thực của tín hiệu thì thật ra các bác chỉ tự dối mình thôi.
2. Tại sao lại phải upsampling (hay oversampling) tín hiệu
Sẽ có bác hỏi là tại sao không giữ nguyên mà giải mã, phải oversampling làm gì. Lý do là vì trong xử lý audio có 1 thứ gọi là cut-off filter. Khi các bác giải mã tín hiệu xong (dù dùng chip gì) thì trong tín hiệu vẫn còn rất nhiều tín hiệu nhiễu cao tần làm giảm chất lượng âm thanh. Do đó người ta phải dùng cắt bớt đi. Tuy nhiên nếu bandwith là 44,1kHz thì bác sẽ phải cắt rất phũ tín hiệu từ 22-24kHz, làm mất đi tín hiệu âm thanh. Tuy nhiên nếu upsampling bandwidth lên 176kHz chẳng hạn thì tín hiệu không đổi nhưng với bandwidth rộng gấp 4 lần, người ta có thể thiết kế dễ dàng các filter cắt làm sao cho tín hiệu có độ nhiễu cao tần phù hợp mà vẫn giữ được tốt nhất tính tự nhiên của âm thanh.
3. Upsampling và oversampling có gì khác nhau, và dùng thế nào
Về bản chất oversampling là quá trình em nói ở trên dùng ngay trong chip còn upsampling là dùng chip xử lý của máy tính hay DAC có hỗ trợ tạo nên 1 file khác, sau đó khi DAC giải mã lại oversampling 1 lần nữa.
Điều này có tốt không?. Theo quan điểm của em thì nếu bộ code của chương trình upsampling đủ tốt thì sẽ có kết quả tich cực. Tuy nhiên theo em đã thử nghiệm thì chỉ có bộ filter của Signalyst HQPlayer là đủ tốt, còn nếu bác định upsampling bằng foobar hay jriver thì tốt nhất để nguyên vì bộ upsampling code của nó rất kém, thà để nguyên cho xong.
Nếu định upsampling bằng hardware thì tốt nhất chỉ dùng với những con flagship của các hang vì chỉ những con tầm đấy họ mới có thể chia tài nguyên để tạo 1 bộ code chất lượng. Bộ upsampling code của Mytek 192 DSD theo ý kiến của em còn thua xa bộ code của HQPlayer.
4. Sẽ có bác hỏi : Chip R2R có nhiều ưu điểm vậy thì chỉ cần mua đầu CD thời những năm 80 là đủ, ko cần DAC làm gì.
Thật ra theo em điều này không đúng vì những đầu CD và DAC thời đầu, các kỹ sư chuyên analog mới làm quen với digital nên họ mắc phải nhiều lỗi, nhất là ở cut-off filter nên âm dù có đặc trưng âm (timbre) tốt nhưng khi nghe vẫn bị gắt, bị bí. Không phải ngẫu nhiên mà khi CD mới ra, nhiều audiophile đã tẩy chay nó, thật ra lỗi không ở tín hiệu digital mà lỗi ở những đầu CD và DAC kém
5. Chất lượng DAC phụ thuộc vào đâu?
Chất lượng DAC phụ thuộc chỉ 20% vào con chip, còn lại đến 50% vào thiết kế mạch analog và mạch cấp điện, 10% vào mạch nhận tín hiệu và 20% vào firmware. Firmware là phần cách biệt giữa DAC hang hãng tuyển và DAC hàng tự làm tuyển. Bản thân firmware chứa các thông tin về thuật toán cut-off filter, chính thuật toán này làm nên chất âm của DAC. Thường thì trong các chip DAC đều đã có sẵn các filter này tuy nhiên các filter này đều rất máy móc và không hiệu quả. Chính vì vậy các hang khi thiết kế các con DAC flagship đều phải tự thiết kế bộ filter cho riêng mình, trong khi đó các DAC do-it-yourself đều chấp nhận dùng filter có sẵn.
Các bộ filter tự thiết kế hàng tuyển có thể phần nào giải quyêt được sự thiếu xót của dòng chip. Ví dụ như con chip ES9018, nhiều hãng khi quảng cáo rất hay lấy tên con chip ra lòe. Đúng là về giấy tờ thông số con chip này là ngon nhất nhưng nếu bác đã từng gặp những tay thiết kế DAC nổi tiếng (mà em có dịp gặp hồi đi triển lãm audio ở Munich) thì tất cả họ đều nói con chip này rất khó chiều. Nếu không thiết kế mạch cẩn thận và dùng filter riêng thì con chip này sẽ có chất âm dù chi tiết nhưng rất chói gắt ở âm khu cao, bass hơi yếu. Con DAC ES9018 của Tàu mà nhiều bác khen là 1 ví dụ, con Yulong DA8 hay kể cả con Mytek 192 DSD ở chừng mực nào đấy cũng vậy. Chỉ có vài DAC theo em giải quyêt tương đối tốt đó là Auralic Vega, Resonessence labs Invicta Mirus, và LH Labs Geek Pulse XFi/SFi.
6. Có phải DAC được sản xuất hiện nay làm từ R2R chip luôn tốt hơn DAC làm từ Delta-Sigma chip không?
Theo quan điểm của em , cái này không hẳn vì như đã nói ở trên chất lượng DAC phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Tuy nhiên, nếu xét những DAC tốt nhất (và cũng đắt nhất) như Total DAC (12000USD), dCS Debussy (11000USD) hay LH Labs De Vinci (20000USD) thì đều dùng chip R2R. Với dòng thấp hơn (2000-5000USD) thì hai loại chip này tương đương. Và ngoại trừ Audio GD DAC19 và mới đây là Schiit Bifrost Multibit , không DAC R2R nào có giá dưới 1000USD cả, nên đầu tư cho loại DAC dùng chip này cũng không đơn giản.
Phần 2: Tín hiệu Digital Audio
Sau khi trình bày xong bộ giải mã, em xin trình bày tiếp về tín hiệu Audio. Chắc các bác cũng đã biết có 2 loại tín hiệu Audio chính là PCM và DSD. PCM được tạo nên bởi các ADC (Analog Digital Converter) dùng thuật toán R2R còn DSD được tạo ra bởi ADC dùng thuật toán delta sigma. Tuy nhiên, xung quanh hai định dạng này còn có nhiều điều cần nói.
1. Tại sao chuẩn âm thanh đầu tiên cho nhạc số lại là 16 bit, 44,1kHz?
Đây cũng là câu hỏi của em cách đây vài năm. Thật ra lý giải rất đơn giản: 16 bit vì lý do các chip giải mã thời đó đều là loại R2R, rất khó chế tạo và đến thời điểm 1982 thì 16 bit cho loại chip này đã là rất cao cấp rồi.
Còn về 44,1kHz thì lý do thật sự không hoàn toàn về mặt ký thuật. Các kỹ sư của Phillips và Sony họ thừa hiểu là nếu dùng filter cắt âm thanh ở quãng 20-22kHz thì chắc chắn sẽ làm 1 mất đi 1 lượng thông tin ko nhỏ mà con người vẫn cảm nhận được. Tuy nhiên, các nhà quản lý tài chính không đồng ý để tăng tần số sample lên cao hơn. Vì tăng sample rate cũng là tăng bandwidth và làm file nhạc to ra, cách giải quyết khi đó 1 là phải tăng diện tích của đĩa CD, làm giá CD sẽ tăng, không có tính cạnh tranh, chưa kể đến yếu tố kĩ thuật thời đó, 2 là cùng 1 bản nhạc dài 70 phút sẽ phải chia làm 2 CD với sample rate 88,2kHz, điều này càng nguy hiểm vì lời quảng cáo đầu tiên về CD là “bạn sẽ không bao giờ còn phải chạy ra thay đĩa giữa chừng khi nghe bản một bản giao hưởng nữa”, làm vậy chả hóa ra tự tát vào mặt mình.
Thế là để đẹp long các ông chủ, các kỹ sư thiết kế đành chọn giải pháp dung hòa, đó là sample rate là 44,1kHz tức là đúng theo lý thuyết nếu con người chỉ nghe được âm thanh từ 20-20kHz thì bandwidth và sample rate chỉ cần gấp 2 lần khoảng đó (Nyquist band). Nhưng trên thực tế thì ngoài khoảng nghe ,con người vẫn cảm nhận được âm thanh ở một số tần số gần đấy. Chính cái “brickwall filter” mà các kỹ sư của Phillips và Sony đã tạo ra cho giải pháp dung hòa đầu thập niên 80 đã khiến digital audio bị đánh giá thấp cho đến bây giờ.
2. Vậy bao nhiêu bit âm thanh là đủ
Đầu tiên phải nói là nhạc 32 bit không tồn tại trong thực tế.Vì ngay đến hiện nay, microphone thu âm tốt nhất cũng chỉ nhận được không quá 140dB (tức là tương đương với 24 bit âm thanh mà thôi). Và trong âm nhạc thì trừ khi thu các tác phẩm khí nhạc thì mới cần quá 20 bit, còn với nhạc quê hương, nhạc vàng thì chỉ cần 18 bit là quá đủ. Nhạc 32 bit bác thây trên mạng thật ra là thu trên 24 bit thâm chí là 16 bit rồi dùng thuật toán upsampling lên. Nguồn nhạc 24 bit thì một số là thu lại từ nguồn analog nên là 24 bit thật sự. Một số CD thu digital hồi năm 1980-1990 nay lại xuất hiện 24 bit thì chắc chắn là upsampling từ 16 bit lên vì đến tận đầu những năm 1990 thì chip R2R (loại chip phổ biến nhất thời đó) còn chưa ra được đến 18 bit.
Thậm chí ngay đến bây giờ chip R2R chuẩn nhất từng dùng cho Audio (dùng cho DAC Yggrasil của Schiit Audio), chuyên dùng cho y tế và quân sự (rất đắt tầm 100USD cho 1 con chip, gấp 4 lần chip Delta Sigma ES9018) cũng mới chỉ đạt đến 21 bit. Nghe đâu chip đắt nhất của R2R (giá vài tram USD 1 con) cũng mới đạt đến 24 bit. Giá đắt đỏ và thiếu tính năng giải mã cũng là 1 trong những yếu tố khiến DAC từ chip R2R không phổ biến và chỉ xuất hiện dưới những dòng DAC cho triệu phú.
3. Sự ra đời của DSD
Sự thật thì DSD ra đời không phải là do Sony thấy cần phải sửa sai hay phục vụ người yêu nhạc, mà vì bản thân họ. Sony có 1 kho lưu trữ nhạc khổng lồ (sau khi mua CBS và RCA), thế nhưng ai cũng biết băng tape nguồn có thể hỏng bất kì lúc nào, nên họ phải tìm cách lưu trữ an toàn bằng digital. Thế nhưng hiểu rõ những yếu kém của chuẩn 16 bit 44kHz mà chính mình tạo ra, họ không chấp nhận kho nhạc mất bao nhiêu tiền thu âm lại bị lưu trữ dưới dạng đó. Thế là bằng thuật toán Delta Sigma, DSD ra đời. Với máy móc hiện đại và mạnh thì file DSD là gần với tape nguồn nhất (vì bản thân tape nguồn nghe cũng chả dễ chịu gì vì rất nhiều nhiễu).
4. DSD hay hơn PCM
DSD nghe tự nhiên hơn PCM bởi lẽ DSD 1bit không hề dùng 1 filter nào. Tuy nhiên hiện nay, như đã nói ở phần chip delta sigma, các chip DAC loại này hầu như đều có 6 kênh PCM để giảm nhiễu nên bản thân cũng dùng filter rồi. Còn với PCM, hiện nay do đa phần DAC (trong máy tính, đầu CD, HDP hay DAC rời) đều dùng chip Delta-Sigma nên tín hiệu PCM không được giải mã native, thành thử cũng không thể đánh giá chính xác chất lượng của PCM được.
Tuy nhiên, nếu ở cùng tầm giá tiền (dĩ nhiên là cao vì DAC R2R rất đắt) thì nghe PCM trên R2R DAC sẽ ngon hơn nghe trên Delta-Sigma DAC vì PCM trên R2R chip là giải mã native và hoàn oàn thụ động. Còn DSD thì nên nghe trên DAC Delta Sigma thay vì phải chuyển về PCM để nghe trên R2R DAC.
Viết dông dài rồi thế nào cũng sẽ có comment là digital mệt mỏi quá, thà chuyển về nghe analog như vinyl, băng cối cho xong. Cái này là tùy vào sở thích mỗi người, nhưng theo quan điểm của em thì digital tốt cho người yêu nhạc hơn analog. Thay vì muốn nghe nhạc phải về nhà ngồi 1 chỗ để nghe thì với nhạc số, chúng ta có thể thưởng thức âm nhạc ở mọi nơi.
Ngoài điểm tiện dung đó, nhạc số còn hơn analog 1 điểm lớn là khả năng phát triển (hay còn gọi là scaling). Chắc các bác cũng biết đầu những năm 2000 có 3 con headphone hi-end nổi tiếng là AKG K701, Bayerdynamic DT990 và Sennheiser HD650. Mười năm sau, 2con AKG và Bayerdynamic đã chỉ còn là mid-end khi những headphone planar ra đời, thế nhưng con HD650 vẫn đứng hàng top, sánh ngang với những con tai nghe đắt gấp 4-5 lần. Vì sao, vì con HD650 này tuy kén amp nhưng nếu amp càng tốt và hợp thì nghe càng hay, không có giới hạn, trong khi con K701 và DT990 nghe với amp bình thường cũng hay nhưng nghe với amp xịn và đắt tiền cũng chả hay hơn.
Đó là ví dụ về scaling.Câu chuyện analog và digital cũng vây. Analog đến 1980 đã đến tận cùng giới hạn về sự phát triển. Nó cho âm thanh hay, chân thực, âm trường tốt nhưng bản thân nó có phát triển thế nào cũng ko giải quyết được vấn đề nhiễu nền do vật liệu và khả năng tinh chỉnh khi bản thu có vấn đề. Ví dụ bác thu analog, edit bằng analog một buổi thu trực tiếp. Nếu máy thu hoặc vấn đề gì đó khiên băng nguồn có chỗ không ổn bác vẫn ko thể nào xử lý được và đành để bản thu đó bị hạ thấp chất lượng. Nhưng với digital và các thuật toán bác có thể xử lý được tín hiệu ra sao cho giống với buổi biểu diễn đó nhất. Với các bản thu tốt thì digital vẫn có thể làm tốt hơn bằng việc dùng them các filter giảm nhiễu, dễ dàng hơn analog rất nhiều. Đó chính là khả năng vô cùng của digital.
Phần 3: Đánh giá về các loại DAC
Trong phần này, em sẽ cố gắng đề cập tới tất cả các bộ phận của DAC và những thành tựu lớn và cách xử lý tín hiệu trong DAC. Hiểu biết của em chắc chắn không đầy đủ, mong các bác cho phản hồi luôn.
Về DAC luôn có 4 phần chính : Mạch nhận tín hiệu (USB,SPDIF, Toslink (cổng quang), …), bộ phận xử lý tín hiệu (chip DAC), mạch cấp nguồn, và mạch khuyêch đại sau giải mã.
1. Mạch cấp nguồn
Chắc các bác ở đây cũng đồng ý là nguồn điện ổn định là bước đầu tiên của một hệ thống Audio. Theo cảm nhận của em, dùng 1 nguồn điện sạch có thể tăng đến 20% chất lượng âm thanh từ DAC. Đa phần DAC hiện nay có công suất nhỏ nên theo kinh nghiệm của em với DAC thì nên dùng nguồn 1 chiều. Đa phần DAC để bàn đều dùng nguồn 12-15V 2A nên có thể tự chế (hoặc mua) nguồn 1 chiều, chi phí cũng không đắt.
2. Mạch nhận tín hiệu và cổng nhận tín hiệu
Cổng nhận tín hiệu là một trong những chủ đề tranh cãi nhất trong thế giới audio.
Điều đầu tiên phải nói là những phát biểu kiểu “ tín hiệu số chỉ là 0 và 1, nên chẳng có vấn đề gì trên đường truyền” là sai hoàn toàn. Bản chất của truyền tín hiệu digital là theo song điện từ hình chữ nhât. Khi vào con chip thì điện thế cao nhất là 1, thấp là 0. Vì là song điện từ nên nó vẫn bị rất nhiều ảnh hưởng từ các yếu tố bên ngoài..
Bản chất của mạch nhận tín hiệu là tách tín hiệu từ cổng nhận thành bộ tín hiệu i2S (gồm tín hiệu clock, tín hiệu dùng để phân biệt tín hiệu trái phải của audio và code của audio, 3 tín hiệu này sẽ đi theo 3 đường khác nhau vào DAC để giải mã).
Để đánh giá một cổng tín hiệu người ta dựa vào 2 tiêu chí của nó chống lại hai kẻ thù
Kẻ thù đầu tiên là nhiễu gây ra do ground trong thiệt bị phát nhạc. Các thiết bị bày thường có ground rất nhiễu và không ổn đinh, do chưa nhiều sóng cao tần và do nguồn điện quá nhiễu (đây là nguyên nhân chính). Tệ hại nhất là máy tính desktop. Laptop nếu dùng pin thì còn đỡ hơn rất nhiều.
Câu trả lời cho câu hỏi: Tại sao nhiều người thấy nghe CD bằng đầu CD nghe hay hơn lossless là đây. Đầu CD dù là loại bình thường cũng được thiết kế mach nguồn ổn đinh hơn rất nhiều là PSU của máy tính. Các giải quyết vấn đề tốt nhất là nếu tự lắp 1 máy tính để nghe nhạc thì có thể dùng nguồn 1 chiều (tuy nhiên cái này rất đắt). Giải pháp kinh tế là dùng PSU xịn (ví dụ như PSU dòng I của Corsair) cho máy tính để bàn. Với Laptop thì dùng pin hoặc dùng nguồn 1 chiều cắm trực tiếp
Kẻ thù số một là jitter. Jitter là đọ trễ của tín hiệu digital qua các thiết bị digital (bao gồm cả dây dẫn), khiến cho tín hiệu digital bị mất ổn định, khi qua chip giải mã (đặc biệt là chip delta-sigma, chip R2R ít hơn nhưng vẫn có) sẽ khiến tín hiệu audio ở đầu ra bị nhiễu. Đặc điểm của việc bị ảnh hưởng bởi nhiều jitter nằm ở nhiều nhất ở âm trường và treble. Âm trường bị hẹp, tiếng bị bí, treble sắc, cứng và không tự nhiên. Trùng hợp thay, đó cũng chính là những lời buộc tội của audiophile đối với nhạc số. Tiếc là vấn đề jitter hoàn toàn không được để ý trong vòng 20 năm. Cho đến tận đầu những năm 2000, vấn đề jitter mới được đặt câu hỏi và đến tận gần 10 năm sau, các thiết bị audio mới có những giải pháp cho vấn đề này. Đó cũng là thời điểm bắt đầu của sự bùng nổ DAC highend.
Để giải thích rõ ràng hơn về jitter, em xin trích dẫn lời bác DanielTran
Cách giải quyết jitter phổ biến nhất hiện nay cho audio là truyền dữ liệu thay vì kiểu đồng bộ như trước kia bằng kiểu không đồng bộ.
Em xin liệt kê các loại cổng nhận tín hiệu chính:
-1. AES/EBU: Đây là loại cổng nhận tín hiệu số được dùng phổ biến trong các studio, không phổ biến với đồ dân dụng.
-2. Firewire: Đây cũng là 1 dang truyền dữ liệu số tốc độ cao (nhưng rất phù hợp với audio), vì bản chất của nó là truyền dữ liệu không đồng bộ. Tiêc là đây lại là một sản phẩm phần mềm của Apple. Mà sản phẩm phần mềm nào của Apple nào mà chả ít người dùng (trừ itunes, đơn giản vì số người dùng iphones và ipad quá nhiều) nên nó không được sử dung rộng rãi. Rất ít DAC dùng cổng này. Nổi bật nhất là con Mytek 192 DSD khá nổi tiếng. Mytek đã dồn rất nhiều công sức để tối ưu hóa cổng Firewire cho DAC của mình, bác nào dùng con Mytek 192 DSD mà dùng cổng USB hay SPDIF tức là đã tự bỏ phí đến 20% chất lượng của con DAC này. Hiện nay thì cổng Firewire đã chính thức tuyệt chủng, không một DAC nào trong 1 năm gần đây và cả năm tới dùng cổng này. Kể cả Mytek trong con DAC Brocklyn sắp ra tới đây cũng sẽ không hỗ trợ cổng firewire.
-3. SPDIF qua cổng coxial : Đây là một cổng audio dân dụng lâu đời nhất. Về mắt bản chất nó là 1 dạng của cổng AES3 thuộc dòng AES/EBU, tuy nhiên vì được Sony và Phillips (2 cha đẻ của digital audio) chọn mặt gửi vàng nên đã trở thành chuẩn truyền tín hiệu digital audio chính. Về nguyên tắc, SPDIF có ground khá ổn, tuy kém hơn so với chuẩn Firewire và I2S (sau này) nhưng vẫn trội hơn so với USB.
Tuy nhiên SPDIF gặp phải 1 vấn đề không bao giờ giải quyết được, đó là kiểu truyền tín hiệu của nó là đồng bộ và không thể thay đổi. Thứ hai là truyền tín hiệu SPDIF bị giới hạn tần số sample rate ở 192kHz.
Hiện nay, một số công ty audio có tiếng đã thiết lập được code truyền tín hiệu DSD qua cổng SPDIF. Đó là Mytek Audio với 2 con DAC 192 DSD (1695 USD ) và DAC Manhattan (5495USD), và MSB Technology the Analog DAC (6995USD), M2Tech với DAC Young (1695USD)
-4. SPDIF qua Toslink (cổng quang) : Về bản chất tín hiệu Toslink cũng giống như SPDIFqua coaxial, chỉ khác là nó truyền tín hiệu qua tín hiệu ánh sáng, nó cũng có ưu điểm và nhược điểm như coaxial. Tuy nhiên, nó còn có 1 nhược điểm lớn hơn, đó là jitter lớn hơn, lớn hơn cả USB. Tuy nhiên, ưu thế là dây Toslink có thể dài 100m mà không sợ suy giảm dữ liệu, trong khi với dây USB ko nên quá 5m.
-5. USB: Cùng với SPDIF, đây là một trong hai cổng truyền dữ liệu digital cho thiết bị audio phổ biến nhất hiện nay. Ưu điểm: vì vốn được thiết kế để truyền dữ liệu nên USB
cho phép truyền tất cả các loại tín hiệu PCM, DSD với tất cả các tần số.
Nhược điểm: cực kì nhiễu, bị ảnh hưởng nặng bởi Jitter.
Như các bác đã biết việc truyền tín hiệu qua USB có rất nhiều bất lợi. Tại sao đến bây giờ, nó vẫn tồn tại và trở thành phổ biến nhất. Lý do đầu tiên là vì sự phổ biến sẵn có của nó, nó tồn tại ở khắp mọi máy tính và trong thời đại này, cái gì không tiện dụng sẽ bị loại bỏ (bài học của firewire còn đó). Thứ hai cũng như digital nói chung, USB có những ưu điểm không thể phủ nhận, đó là việc truyền dữ liệu không hề bị giới hạn như spdif hay toslink. Trong khi spdif truyền tín hiệu luôn là đồng bộ, và không thể khắc phục được jitter trên spdif, điều mà USB làm được.
Với DAC, những cách khắc phục:
Năm 2009, kĩ sư Gordon Rankin, nhà sáng lập của Wavelength Audio đã đưa ra chuẩn asynchronous USB streaming (truyền dữ liệu Audio không đồng bộ), theo đó thay vì clock đặt ở điểm truyền tín hiệu và điểm nhận phải nhận toàn bộ tín hiệu đó cùng với toàn bộ jitter gây ra, thì lock được đặt ở mạch nhận tín hiệu, tự tạo clock cho riêng mình và buộc tín hiệu đến phải theo clock mới. Điều này làm giảm đáng kể Jitter, và đây chính là cuộc cách mạng thứ hai của DAC (cuộc cách mạng đầu là việc chuyển từ chip R2R sang Delta-Sigma khiến giá thành DAC giảm đáng kể). Tất cả các DAC sau năm 2010 đều đã sử dụng phương pháp truyền USB không đồng bộ này.
Phương pháp của Gordon Rankin rất tốt, tuy nhiên chất lượng thực hiện của phương pháp này phụ thuộc vào chất lượng đồng hồ clock ở mạch nhận tín hiệu. Và cuộc chiến độ chính xác của đồng hồ bắt đầu. Hiện nay, nói chung hầu hết DAC đều dùng clock TCXO với độ chính xác cỡ pico (10^-12) giây. Tuy nhiên, với 1 số DAC thì clock dưới 100 femto (10^^-15) giây. Ví dụ như con DAC L.K.S MH-DA003 của bác justbenice và con DAC Geek Pulse SFi của em đều dùng clock 82fs của Crystek. Nhưng đấy vẫn chưa xịn bằng clock của hãng MSB Technology , có cái lên tới 33fs dùng để mod cho DAC
http://www.msbtech.com/products/femto.php?Page=../index
Lưu ý với bác nào có dùng clock fs là vì clock này hoạt động dựa vào dao động phân tử ở trang thái cân bằng nên bắt buộc phải đợi 30 phút đến 1h để clock đạt cân bằng nhiêt, lúc đấy thì chất lượng âm thanh mới đạt tối ưu.
Sẽ có bác hỏi là dùng clock TCXO đã quá đủ rồi nhưng theo em so sánh con Geek Pulse SFI của e, với con Geek Pulse thường dùng TCXO thì con của em cho âm thanh chi tiết hơn. Không quá nhiều nhưng đủ để làm thỏa mãn một thằng cuồng chi tiết như em.
Ngoài ra còn 1 vấn đề nữa với mạch nhận tín hiêu là đa số mạch nhận tín hiệu đều là mach XMOS nên sẽ hoạt động dùng nguồn 5V từ cổng USB (kể cả khi có dùng nguồn 1 chiều cho DAC). Mà nguồn điện này thì nhiễu khủng khiếp nên cách tốt nhất là dùng một phát kiến trong năm 2015 vừa qua, đó là bộ cấp nguồn và reclocker cho audio, ví dụ như Schiit Wyrd , Uptone USB Regen và iFi iUSB 3.0. Những thiết bị này sẽ nhận tín hiệu audio, làm lại tín hiệu bằng clock của riêng nó (reclock) và tạo lại 1 nguồn 5V sạch để cấp cho mạch USB.
http://schiit.com/products/wyrd
http://uptoneaudio.com/products/usb-regen
http://ifi-audio.com/portfolio-view/micro-iusb3-0/
Nếu bác nào vẫn muốn dùng SPDIF thì phương pháp tốt nhất là mua 1 bộ chuyển USB sang SPDIF, cách này sẽ làm giảm Jitter của viêc dùng SPDIF. Có hai sản phẩm rất được audiophile đánh giá tốt là Audio GD Di-2014 và Audiophileo
http://www.audiophilleo.com/
http://www.audio-gd.com/Pro/dac/DI2014/DI2014EN.htm
Theo quan điểm của em hiện nay với nguồn điện tốt và có thêm các thiết bị reclocker và dùng mạch nhận USB không đồng bộ với clock femto giây thì USB ăn đứt SPDIF.
Trong phần 4 em sẽ viết tiếp 1 số vấn đề còn lại của DAC như chip fpga, mạch analog trong DAC và đánh giá thị trường DAC trong thời gian tới đây (dựa vào những gì em quan sat được trên headfi và HIGH END 2015 Munich Audiophile Show 2015).
trung224
Trích từ bài post gốc
tại đây.
