Jitter và ảnh hưởng của nó đến âm thanh

Còn một câu hỏi của bác Dze chưa được trả lời đó là nguyên nhân gây ra jitter.

Jitter thực chất là sự dịch hay trễ tín hiệu khi đi từ nguồn tới đích. Nguồn ở đây không đơn thuần chỉ là từ CD transport mà bao gồm cả các mạch điện khuyếch đại, truyền xử lý số trong nó.
Theo e trễ tín hiệu này là do một số nguyên nhân chính sau
- Mạch lọc LR RC ký sinh trên đường đi của tín hiệu: mạch in, cáp
- Tính chất quán tính của linh kiện (do RLC ký sinh của các transistor, đèn các loại, tụ trở, hoặc do kết cấu vật lý gây ra)
- Trễ do cảm ứng từ đan sen giữa hai đường tín hiệu khác nhau
- Tính chất quá độ của mạch

 

Còn để đánh giá jitter cũng như độ ngon lành của tín hiệu số người ta sử dụng sóng mắt (eye pattern)

http://en.wikipedia.org/wiki/Eye_pattern

http://www-cryo.eecs.berkeley.edu/markj.www/HPeye.html

Sóng mắt càng vuông, càng rõ nét chứng tỏ jitter càng ít, càng ít suy giảm tín hiệu

Về định tính, căn cứ theo mức độ jitter có thể xác định được tỷ số SNR tương ứng như hình bác Planets đã post, và căn cứ theo SNR đó có thể tìm ra tỷ số lỗi bit BER của tín hiệu số. nếu con số đó vượt quá 10e-6 là quá tệ!! chắc chắn ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu. Còn mức thấp hơn thì vẫn có nhưng e nghĩ khó mà nhận ra được

 

Hí hí em thít câu này Oops SPAM rồi.

Cứ chiếu theo đồ thị của Burr Brown bên trên cho dù Jitter có tệ đến 10ns thì S/N=80dB thì coi bộ vẫn ngang ngửa master level của kỹ thuật thâu analog băng từ master dùng dolby dBx. Còn LP thì S/N=50 - 55dB không biết sao đây?

Em không biết có bao nhiêu dân HIEND có dàn máy nghe digtal (CD, SACD, DVD) đồ HIEND có Jitter mà tệ đến 10ns nữa. Đồ Mark Levinson toàn tầm cỡ 1 - 2ns không thôi. Lúc này S/N sẽ là 90 - 95 dB trở lên và đã được chứng minh và đo đạt đàng hoàng.

 

Bài viết bổ ích quá mong các bác cho thêm thông tin cho chúng em đước sáng dạ...

 

Biểu đồ trên là mới chỉ tính đến jitter ở khâu D/A chứ chưa tính khâu A/D.

Mà như em đã post ở trên theo báo cáo của Julian Dunn thì chỉ vài chục ps jitter có thể làm cho tiếng treble bị méo có thể nghe thấy được. Dạng méo do jitter khác với dạng méo của kỹ thuật analog nên tai người có thể thấy sự khác biệt này. Jitter làm sai lệch tần số gốc của tín hiệu (fundamental frequency). Méo do jitter gây ra rất khó chịu đối với tai người. Tương tự như hiệu ứng do méo hài lẻ vào méo hài bậc cao trong ampli vậy.

Còn một số vấn đề nữa ngoài cái jitter này ra đó là trong khâu A/D và D/A thường sử dụng mạch lọc chủ động analog độ dốc cực lớn thường là 3rd order hoặc 5 order. Tín hiệu trước khi vào ADC phải qua một bộ lọc (antialias filter), sau khi ra khỏi DAC lại qua một bộ lọc nữa (recontruction filter). Chắc các bác cũng biết khi lọc như vậy không hay ho gì cho tín hiệu cả. Phase của tín hiệu bị méo rất lớn. Mạch lọc dùng rất nhiều linh kiện. Mỗi con linh kiện khi đem ra đo thì độ méo có vẻ không lớn nhưng các bác DIY rồi thì biết mỗi con linh kiện thay vào nghe thấy khác nhau ngay.

 

Ấy ấy bác Hành tinh ơi chúng ta không bàn phần khiếm khuyết của A/D do Jitter+antialiasing filter chứ nhỉ vì nó thuộc phần master lúc mix nhạc. Lúc playback là không có phần A/D này. Sở dĩ em phải nói leo vô là vì nhiều người chết sống vẫn cho LP cho dù thâu từ digital master gốc ra (kỹ thuật DDA) cũng nghe hay hơn CD hay SACD (kỹ thuật DDD). Ví sang từ master digtal ra thì cả LP và SACD hay CD ... đều lãnh quả phần Jitter của A/D phải không bác nên chúng ta không tính phần A/D vô!

Ấy ấy trong R2R lúc playback cũng có mạch lọc BIAS+dolby B, C, dBx (cho băng từ+giải mã dolby B, dBx). Mạch lọc này cũng bậc 2, 3, 4 à nhe.

Trong LP lúc playback cũng có mạch lọc RIAA. Mạch lọc này cũng từ bậc 2 trở lên.

Mạch lọc antialiasing của kỹ thuật digital DAC góc cắt tần số nằm NGOÀI tần số nghe. Nếu dùng mạch lọc Butterworth bậc 4 sẽ không có hiện tượng đổi pha trong băng thông và đáp tuyến Butteworth cả về biên độ và pha rất phẳng trước góc tần số cắt. Vì thế mặc dù lỗ tai có thể nghe ra do chất lượng linh kiện của mạch lọc nhưng trên mặt kỹ thuật là không có vấn đề.

Mạch lọc RIAA của LP hay bias+dolby B, dBx góc tần số cắt nằm TRONG giải tần nghe. Pha và đặc biệt là biên độ của những mạch lọc này thay đổi rất nhiều trong giải tần nghe. Vì thế đối với mạch lọc trong kỹ thuật analog lúc playback ngoài lỗ tai nghe ra được do chất lượng linh kiện nó còn lãnh thêm vấn đề về mặt kỹ thuật nữa nếu biên độ và pha của máy playback không giống biên biên độ và pha của máy cài mã hãng sx lúc chế tạo ra LP gốc hay R2R gốc. Cái này anh em trên forum đã nhiều kinh nghiệm khi ráp mạch RIAA dùng linh kiện chuối+không chính xác+không có thiết bị đo đáp tuyến RIAA sẽ cho âm thanh cái thì nhiều bass, cái thì nhiều trung, cái thì nhiều bổng cho cùng 1 đĩa LP v.v...

Xin mời các bác tiếp....

 

Đã lạc đề còn xỉa xói

Nhột quá nhột quá.

 

Ấy cái loại LP DDA thì em ko cãi được rồi. Kiểu này đúng là phản khoa học. Nhưng em nghĩ loại này cũng ít người chơi lắm.

Em thấy cần bàn đến ADC chứ vì kiểu gì cũng phải phải chạy qua đoạn này mới có bản digital.

Còn cái antialias filtering của phần ADC mà dùng 16/44.1 thì mạch lọc phải đến cỡ 600dB/octave

 

Thế là ta loại bỏ 1 vấn đề là nếu thuộc loại nhạc được thâu sau 90 (vì lúc này những phòng thâu đều dùng digital) thì nếu nghe đĩa LP mà thấy hay hơn CD hay SACD ... thì chỉ là do sở thích và cảm tính chữ về mặt khoa học thì phản như bác đã phán.

Ta có thể chấp luôn nếu cộng thêm DAC+ADC nếu Jitter là 10ns (rất chuối) thì nếu cộng cả S/N của DAC và S/N ADC thì tổng S/N chỉ giảm có 3dB nếu độ ồn của DAC và ADC là ĐỒNG PHA (trên thực tế rất hiếm chuyện đồng pha vì nếu đồng pha thì nó sẽ không có Jitter) Theo bảng S/N của BB thì với Jitter 10ns thì 80dB-3dB = 77dB so với 55dB của LP thì vẫn hình như... ngon hơn.

Đây là nói đến tiêu chuẩn 44.1kHz của CD. Dùng DAT 48kHz thì đỡ hơn và tất nhiên với 96kHz và 192kHz của kỹ thuật digital khác không phải CD thì không (hoặc ít) vướng bận đến truyện này.

À mà em biết có nhiều đại ca mod CDP tháo cái Aliasing filter này ra lắm và sau khi nghe thấy hay hơn phải chăng có aliasing noise nghe hay hơn không có aliasing noise? Hay là nhiều ampli nhất là ampli dùng OPT ít hoặc không khuyếch đại tần số từ 22kHz trở lên hoặc tai người nghe không ra?

Ampli digital TACT vẫn phải chịu hiện tượng Jitter và Aliasing filter như bất cứ kỹ thuật digital nào khác nhưng sao em chưa nghe ai phán là ampli TACT nghe tần số cao dở tối thiểu là trên forum này nếu chưa muốn nói là bất cứ ai nghe ampli TACT đều khen là âm thanh tách bạch, rõ ràng đặc biệt là giải cao. Có điều gì đó em không biết hoặc sai chăng?

Xin mời các bác tiếp ...

 

Chỗ này thì em xin phép được phản đối.
1. Điều sai thứ nhất: Ít nhất là có em không khen (nếu không muốn nói là chê)....
2. Điều sai thứ 2: mời các bác tiếp ạ....

:-D

 

Hay là nguồn vô của bác là LP ? Thồi em không SPAM nữa để quay trở lại vấn đề Jitter nếu không cái lão thầy tu Thất Quận thiền viện nó lại phá giới hứng sảng mắng em phát nữa!

 

Vấn đề cơ bản theo em vẫn là méo do jitter là loại méo đặt trưng (thay đổi tần số tín hiệu gốc). Do vậy mặc dù tính ra số dB là nhỏ nhưng tai người có thể nhận ra rõ sự khác biệt này. Theo các lài liệu mà em đã nói trên thì vài chục ps jitter là tai người bắt có thể nghe thấy được ảnh hưởng rồi.

Do loại méo này rất đặc trưng như vậy cho nên người ta có thể nhận ra là tính hiệu âm thanh bị thay đổi một cách không bình thường.

Việc chế ngự jitter là có thể làm được tuy nhiên nó cần có sự đầu tư nhất định về công nghệ và phải có sự đồng bộ về khả năng chống jitter từ đầu đến cuối dây chuyền.

Jitter có những ảnh hưởng kỳ dị mà thậm chí các kỹ sư của dCS cũng không lý giải nổi. Ví dụ

"in one demonstration using the same analogue source material, the same ADC and the same DAC, but changing just the digital interface used between them, one particular backing vocal dramatically changed in prominence" (trích từ một tài liệu của dCS nói về hiện tượng jitter).

Em chắc đồ của dCS cũng không kém Wadia.

 

Chào các bác !
Em xin gửi các bác một tài liệu về đo đạc Jitter. Mặc dù đây là tài liệu của Optical Dics Tecnology nhưng nó cũng có thể dùng để đánh giá bất kỳ một hệ thống truyền dữ liệu số nào khác (lời của tác giả cuốn sách).
Gửi bác Planets, em đã từng nhìn thấy các máy đo Jitter này được bán ở khu chợ thiết bị cũ Nhật tảo (của các nhà máy sản xuất hàng điện tử Nhật bản, Malaysia thanh lý) nhưng vì thấy không có nhu cầu nên không mua. Họ không biết giá trị của nó nên bán rẻ bèo nhèo bác ạ. Rảnh bác đi tìm lại xem có còn không. Nhãn hiệu của máy phía trên là KIKUSUI, cái dưới là LEADER. Cả hai máy này em đều đã từng dùng nhưng model thì lâu quá không làm (5 ~ 6 năm) nên quên mất rồi.

 

Điều này trên lý thuyết và thực tế không xảy ra như vậy mà đúng hơn là nó di chuyển qua lại tần số tín hiệu gốc. Mật độ qua lại phụ thuộc vào cái độ ổn định của tần số chuẩn ở đây thường dùng là XTAL.

DAC hay ADC độ nét càng cao (high number of bit resolution) càng đòi hỏi độ ổn định của tần số chuẩn hay XTAL nói riêng để đảm bảo S/N của độ phân giải bit cao. Vì thế các hãng mới phang XTAL giá từ rất rẻ đến rất đắt là vậy.

Cục XTAL hầu hết là giao động ở tần số vài MHz đến vài trăm MHz nên cần phải có mạch hạ tần số giao động. Và đây cũng đòi hỏi về kỹ thuật là khi hạ tần số giao động từ MHz xuống tần số clock của ADC hay DAC thì phải TĂNG độ ổn định của clock chứ không giữ nguyên hoặc giảm độ ổn định của XTAL. Vì thế mới có truyện mạch clock đơn giản và có cái rất phức tạp là vậy. Đây thuộc về lý thuyết và nó cũng tương tự để lý giải tại sao âm thanh CD ở tần số càng cao méo Jitter càng nhiều là vậy.

Jitter hay/và độ ổn định của XTAL sẽ gây ra hiện tượng gây ồn bất định (random noise) nên chúng nó có thể triệt tiêu, cộng thêm, hoặc phân phối ở từng tần số hay giải tần số với mật độ và mức độ khác nhau. Tuy thế mặc dù cho mọi điều kiện nào đi nữa nó cũng vẫn dưới 80dB. Và như bác Hành Tinh đã nói là do tai người (có thể có người được người không) nhận ra hiện tượng Jitter này nên kỹ sư dCS khi phối ghép với interface thì độ phân phối mật độ, triệt tiêu tiếng ồn sẽ khác nhau nên nếu tai người nhận ra thì đương nhiên các kỹ sư dCS sẽ nghe âm thanh khác nhau.

Cũng dễ hiểu thôi vì kỹ thuật hiện nay máy đo đặc biệt là Spectrum Analyzer không quét nhanh được nên với random noise quá nhanh sẽ không thấy được từng tiếng ồn một mà chỉ đưa ra một tổng thể trung bình. Đây là lý do tại sao các kỹ sư dCS không thấy được từng cái random noise một khi chúng triệt tiêu hay bổ xung thêm hay phân phối chỗ nào....

Như em đã nêu trên cho dù nó có phân phối hay bổ thêm cho nhau thì S/N vẫn đạt 80dB là truyện quá dễ mà với S/N này thì còn tốt hơn 10, 100 đến 1000 lần so với kỹ thuật analog đây là chưa tính kỹ thuật analog do kim tiếp xúc không hoàn hảo với đĩa, băng từ không tiếp xúc hoàn hảo với đầu từ, dãn băng từ khi motor kéo... sẽ gây ra hiện tượng điều biên (AM hay Amplitude Modulation) nghĩa là ngoài tần số chính ra nó còn tạo ra 2 tần số phụ lân cận 2 bên tần số chính. Cũng may biên độ của hiện tượng AM này có lẽ thấp hơn tiếng ồn tự nhiên của kim đĩa hay băng từ nên người ta không nghe ra nên không biết nên không chê nó. Cũng có thể nó xuất hiện và nghe ra được đó nhưng có khi người ta coi đó là đặc trưng của kỹ thuật này không còn cách nào trị được nên sống vui vẻ và chấp nhận nó.

Tóm lại theo em vấn đề trục trặc là ở tai người chứ không phải là vấn đề của kỹ thuật của digital nói chung hay Jitter hay antialiasing filter nói riêng. Kỹ thuật digital quá sạch sẽ bằng chứng là S/N >80 dB nên chỉ có một ít ồn pha hay random noise mặc dù rất thấp (thấp hơn 80dB so với tín hiệu chính) thì tai đã khó chịu. Còn kỹ thuật analog không sạch bằng chứng là S/N = 55dB thì những gì không tốt đã trôn vùi dưới mức ồn nên tai người chỉ biết và nghe được những gì trên tiếng ồn mà thôi. Điều này cũng có phần hay tuy nhiên có rất nhiều tính chi tiết hay biên độ thật thấp dưới mức độ ồn của kỹ thuật analog này thì tai người không cách chi nghe được thì có thể được coi là HIFI, HÍ ÈND không nhỉ

Ôi truyện đời thật quá oái oăm làm em liên tưởng khi xưa em đôi khi ở trong rừng lúc thiếu nước mỗi lần thấy ao nước tù thật trong vắt mà thấy vài con đỉa hay vắt dưới đáy thì gần như không bao giờ dám uống. Số là nước nó quá trong nên mình thấy được cái dơ của nó dưới đáy lãn mấy con đỉa con vắt. Ngược lại cũng đi qua 1 vũng nước ao tù mà đục đục một chút không thấy gì dưới đáy thì lại dám uống vì ... đâu thấy gì đâu mà sợ. Lan man 1 chút xin các bác bỏ qua.

Thân
Dzê

 

Đoạn này của cụ xúc động & "nhạy cảm" đó :cry:

 

Hu hu em đã xin nhỗi trước rồi mà. Có lẽ em viết có thể làm người khác hiểu lầm. Em xin mod lại đôi chút. Quá lắm thì xin các Mod xóa đi dùm.

 

Chỗ này em thấy có gì khác nhau đâu. Tần số của tín hiệu ra lúc thì lớn hơn lúc thì nhỏ hơn tín hiệu gốc tùy thuộc và sự dịch chuyển mốc thời gian do jitter dịch lên trước hay lùi lại sau. Như vậy là tần số của tín hiệu ra khác với tần số tín hiệu vào rồi.

Ảnh hưởng của jitter đối với đồ của dCS là còn có thể nhận rõ như vậy. Còn đối với đồ chơi của chúng ta thì như thế nào? Nếu tập trung vào chỉ 1 số liệu S/N tính theo dB thì một cái đầu CD cỏ cũng có thể đạt thông số cao hơn bất cứ đầu đĩa than nào. Mà đầu CD thì em thấy cái nào thông số S/N nó cũng xấp xỉ như nhau.

 

Em thấy tuy "sensitive emotional" nhưng cũng thật là "high fidelity" đấy chứ ...! :!:

 

Có khác chứ vì nó không hoàn toàn đi ra khỏi tín hiệu gốc. Có lúc ra khỏi một chút có lúc lại chính xác. Cái quan trọng là nó dời xa bao nhiêu? Nếu Bác có thông số dời là bao nhiêu thì chia xẻ với anh em với. Theo tính toán thì nó ở 1 phần vài trăm Hz đến 1 phần vài ngàn Hz đó chứ không nhiều đâu và tùy thuộc vào cái xTAL. So với kỹ thuật analog thì nó ít hơn cả trăm đến ngàn lần đó vì kim không theo rãnh đĩa và băng từ co dãn khi motor kéo làm trật tần số. Vận tốc motor và dây belt không đồng bộ và không chính xác cũng làm trật tần số cái này chắc các bác đã từng kinh nghiệm. Bãnh cao su đưa băng từ cũng không tròn hoàn hào nữa .... Ôi nhiều thứ lắm....

Còn đối với CD thì tuy thông số S/N giống nhau nhưng mật độ phân phối khác nhau nên âm thanh sẽ khác nhau cái này em đã trình bày rồi. Đã vậy sau phần Digital còn thêm phần khuyếch đại Analog nữa. Mà phần Analog tuy méo hài hay băng thông tương tự nhau (0.001% và 20-20kHz) nhưng phân phối méo hài trong và ngoài giải tần cũng khác nhau tạo ra âm thanh cũng khác nhau tương tự phân phối mật độ ồn của digital. Từ xưa đến giờ các hãng sx không bao giờ cho biết mật độ phân phối méo hài, ồn (analog+digital) ... cho sản phẩm Audio của mình vì như thế sẽ không có gì lợi lộc về mặt kinh tế cho họ cả. Thiết bị đo sẽ rất mắc tiền và thời gian để đo sẽ kéo ra cả trăm lần. Lúc đó cái máy sẽ cả trăm ngàn USD thì ai mua cho nổi các bác nhỉ. Chưa kể ra do cái lỗ tai người nay thì thế này mốt thì thế nọ lúc đó cùng thiết bị nay nghe thế này mai nghe thế khác lúc đó các hãng sẽ đi vào chỗ kẹt .

Tuy nhiên theo em làm gì thì làm nếu ta cộng hết những khiếm khuyết của kỹ thuật digital thì kỹ thuật digital cho Audio xử lý ở tín hiệu nhỏ (chứ không phải tần công suất) về mặt KỸ THUẬT hơn hẳn kỹ thuật ANALOG từ 100 đến 10000 lần và sẽ hơn tiếp. Còn về mặt sở thích cá nhân về Analog hay Digital thì em thấy .... tùy hỉ. Em xin phép đây không phải là câu kết của em về đề tài này vì đây là đề tài Jitter chứ không phải so sánh digital và analog. Mục đích em chỉ là xem Jitter sẽ ảnh hưởng đến âm thanh như thế nào về lượng và chất và cũng tất nhiên là nó có thật sự ảnh hưởng để trở nên đáng sợ đi đến chê nó hay không thôi.

Trong tương lai gần em sẽ viết thêm về những công thức tính toán liên hệ đến biểu đồ Burr Brown... mà các bác đưa lên cùng với thông số rõ ràng liên hệ giứa XTAL và Jitter để việc chọn lựa XTAL hợp lý cho Audio dùng kỹ thuật digital và tất nhiên là không nhất thiết chỉ dành cho CD mà còn cho những kỹ thuật khác.

 

Vậy em xin không bàn thêm về vấn đề so sánh kẻo lạc đề.

Về XTAL thì theo như em biết việc làm được 1 con Crystal Oscilattor ít jitter cũng không phải quá khó nhưng khi tích hợp nó vào trong mạch thì con XO thường không phát huy hết tác dụng của nó vì xung clock khi truyền đi các phần của hệ thống sẽ bị nhiễu thâm nhập vào. Jitter từ các nguồn nhiễu này gây ra thường lớn hơn nhiều so với jitter vốn có của 1 con XO loại khá.

 

Cái này trông hay đấy nhưng em cũng ko rõ cách đo như thế nào. Mà cái này em cũng chưa nhìn thấy ở chợ lần nào.

 

Bác phán hoàn toàn chính xác.
Từ XO khí đưa xuống tần số clock phải dùng kỹ thuật DDS (Direct Digital Synthesizer) để đảm bảo giữ độ Jitter gần như nguyên thủy nhưng lúc này tần số clock thấp hơn tần số giao động của XO nên so với tần số clock thì tỉ lệ giữa Jitter và clock ngày càng nhỏ có lợi cho ta hơn.

Dùng mạch vi sai trong quá trình vận tải tín hiệu số hay clock để giảm thiểu nhiễu từ bên ngoài xâm nhập

Nếu yêu cầu cho phép thì dùng ECL hay PECL thay vì TTL để truyền tải tín hiệu. ECO và PECL có độ dốc nhanh hơn TTL đến cả 10-100 lần. Điều này sẽ giảm thiểu Jitter rất đáng kể.

Tiếc rằng việc dùng vi sai và ECL khá đắt tiền nên em chưa thấy các hãng làm DAC áp dụng cho Audio cùng lắm là chỉ có áp dụng vi sai thôi vì có lẽ họ thấy với tần số và băng thông và yêu cầu của Audio thì không cần đầu tư quá nhiều đến độ không gỡ vốn được

 

Cách đo thì em nghĩ bác sẽ biết ngay khi nhìn thấy cái máy.
Em nói chợ Nhật tảo khu bán thiết bị cũ tức là khu phía bên chợ thiết bị cũ (Công nghiệp + Điện tử + ...) chứ không phải trong lòng chợ Nhật tảo. À mà bác ở SG hay HN vậy ?

 

Ặc ặc em đọc xong bài của các bác em thấy choáng váng. Quá cao thủ. Em thì mù tịt về kỹ thuật em chỉ hỏi các bác là em đang dùng bộ cơ, Dac. Trên cục Dac nó có 1 nút ghi là Phase. Khi ấn vào nút đấy em thấy tiếng trung được đẩy rõ ràng hơn, Bass nhẹ hơn. Không hiểu các nút này có phải là nút để kích mạch giảm Jitter không. Em thuộc dạng dốt đặc cán mai nên không hiểu mong các bác thông cảm.

Mong các bác giúp cho em được mở mang tầm mắt.

 

@zommx5 nts phase có tác dụng đảo pha tín hiệu, dùng trong trường hợp bản thu âm bị ngược pha thôi. Không liên quan gì đến jitter

@donothing
Sorry em quên chưa trả lời bác. Em ở HN.