Sau dự án CM-108 TDA 1541 cách đây 3 năm , em quay qua nghiên cứu các nguồn nhạc thuần analog như LP và băng cối như em đã chia sẽ trong các Topic về Analog và nghĩ rằng âm thanh Digital khó có thể đạt tới đỉnh cao mê hoặc lòng người như âm thanh Analog , tuy nhiên gần đây khi nghiên cứu sâu về âm thanh digital thì với các tiến bộ về công nghệ phần cứng và phần mềm , Nhạc Digital đã đạt đến đỉnh cao , nếu hiểu và làm cho đúng thì về mặt âm thanh một hệ thống nghe nhạc số với chi phí theo kiểu Ngon bổ rẻ sẽ nghe không kém gì một dàn cối xay mắc tiền . Học phải đi đôi với hành , với những kiến thức về mặt lý thuyết mà em thu lượm được từ internet , em đã bắt tay vào dự án mới là tạo ra một DAC đỉnh cao nhưng đơn giản và có thể phổ cập cho tất cả anh em đam mê tự sáng tạo và tự thưởng thức , thay cho việc mua sắm những bộ DAC đắt tiền nhưng trên thực tế đã lạc hậu và sai về lý thuyết của nhạc số . Kết quả thu dược là vượt mức mong đợi ! Nghề chơi thật lắm công phu , để chơi được nhạc số hay nhất lại phải hiểu thật chi tiết về bản chất khoa học của nhạc số vá các biện pháp xử lý , phải hiểu được các ưu khuyết điểm và nguyên lý vận hành của nhạc số Bài viết của em dành cho các Bác yêu khoa học và có đam mê sáng tạo , nếu có hơi năng về kỹ thuật thì mong các Bác thông cảm PS : Để có chất lượng đinh cao , em chỉ tập trung vào phần Nhạc số HI-RES theo định dạng DSD , Nguồn nhạc DSD hiện nay chỉ co nhạc ngoại ( Giao hưởng , Jazz,-vocal hi-end, instrument..)không có nhạc Việt ,nên Bác nào chỉ thích nghe nhạc Việt , thì hãy tạm hài lòng với CD ,hay DAC TDA-1541 mà các Bác đang có , tuy nhiên bài viết cũng sẽ giúp các Bác có kiến thức khai thác nó tốt hơn và hay hơn so với hiện hữu
Lại một dự án rất hay của bác giahuy, em cũng có một mớ nhạc DSD nhưng có thể do phần cứng hiện tại nên chưa cảm nhận hết cái hay, cái ưu việt của nó. Rất mong bác chủ post sớm để anh em đu theo, thanks bác nhiều.
Nhạc số là gì : Trước Thập niên 70 thế kỷ 20 , tất cả nguồn nhạc cung cấp cho giới audiophile là nguồn nhạc analog Sóng âm khi thu âm được biến thành dòng điện ( bằng Micro) và được biến thành dạng năng lượng thích hợp để ghi lên vật liệu lưu trữ -Sóng âm -> làm rung cuộn dây Micro->dòng điện biến thiên -> Biến thành từ trường-> rung động cơ học để ghi lên bề mặt đĩa ( Như trường hợp đĩa than LP)/ khi tái tạo lại -> Rung động kim đĩa than-> dòng diện biến thiên-> analog -Sóng âm -> làm rung cuộn dây Micro-> dòng điện biến thiên-> Biến thành từ trường để ghi lên bề mặt băng từ ( như trường hợp băng cối)/ khi tái tạo lại-> từ trường biến thiên->dòng điện biến thiên -> analog Với âm thanh analog, hầu hết các phòng thu đều dùng băng từ ( băng Master) để lưu trữ và biên tập , sau đó mới dùng tín hiệu từ băng Master để ghi lên băng từ bán ra thị trường thương mại , hay khắc lên khuôn để dập LP bán ra thị trường Quá trình sản xuất này phải được theo dọi nghiêm ngặt và quyết định độ chính xác của sản phẩm bán ra thị trường so với bản gốc Theo thời gian Philips và Sony đã phát minh ra phương pháp dùng kỹ thuật số để lưu trữ âm thanh thay cho việc lưu trữ dạng analog trước đây và mở ra kỹ nguyên âm thanh kỹ thuật số mà phổ biến nhất là CD Một cách đơn giản quá trinh sản xuất nhạc số như sau Sóng âm -> làm rung cuộn dây Micro->dòng điện biến thiên-> Lọc tần số cao (filter)-> ADC ( mạch biến đổi analog-> digital)-> ghi lên ổ cứng-> biên tập digital(mixer) -> ghi thành file Master -> chép lên đĩa CD /khi tái tạo -> Đọc tín hiệu digital từ CD->DAC ->lọc nhiễu-> Analog Do những giới hạn của định dạng CD : tần số lấy mẫu thấp (44,1KHZ) độ phân giãi thấp nên các nhà sản xuất đụa ra các định dạng , các phương pháp khác nhau để đến ngày nay nói đến nhạc số , thì không phải là chỉ nói về CD nữa mà là một lô một lốc các định dạng như ví dụ được ghi trên 1 DAC như sau : Formats: 44.1/48/88.2/96/176.4/192/384KHz PCM 2.8/3.1/5.6/6.2/11.2/12.4MHz DSD 353/384KHz DXD Bit-Perfect DSD & DXD DAC by Burr Brown (1-DAC Chip; 2-Channel; 4-Signals) Phần sau em sẽ đi sâu vào từng định dạng nhạc số , ưu và khuyết của từng định dạng
Như ghi chú ở trên ta sẽ tìm hiểu từng loại định dạng: Formats: 44.1/48/88.2/96/176.4/192/384KHz PCM PCM= Pulse code modulation Để dễ hiểu các Bác xem hình : PCM là 1 loại thuật toán để biểu diễn sóng analog thành dạng nhị phân hay digital (10001...) Quá trình thực hiện : 1. Lấy mẫu(Sample ) Trong 1 giây người ta sẽ lấy mẫu liên tiếp 44,100 lần ( đối với PCM 44,1KHZ) hay 48,000 hoặc cao nhất hiện nay là 384,000 lần/ giây tần số lấy mẫu gọi là sample rate 2. Lượng tử :(quantization) Lấy trị số của sóng tại thời điểm lấy mẫu ,tại sao lại dùng từ lượng tử : ta xem hình bên trên giả sử giá trị điện thế sóng sin là tư 0v-15V khi lấy mẫu như trên hình ta có các giá trị lấy mẫu của phần đầu hình sin là : 7-9-10.5-12,13,14,14.9 ..........., giả sử ta chỉ dùng 4 bit để biểu hiện các số này nghĩa là ta chỉ có các giá trị sau để biểu diển : 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10...15 như vậy dãy số trên cần làm tròn thành ( 7-9,11,12,13,14,15....) việc làm tròn để xác định trị số này gọi là phép lượng tử Ta dùng càng nhiều bit để biểu diễn thì việc làm tròn càng đúng hơn ví dụ : 4 bit ta chỉ có 16 giá trị , 8 bit ta có được 256 giá trị , 16 bit ta có 65536 giá trị và 24 bit ta có tới 16,777,216 giá trị 3. EnCoding : (mã hóa) : là quá trình mã hóa các giá trị lượng tử thánh các thông tin digital để ghi xuống đĩa cứng hay đĩa quang ... để có thể sử dụng lại trên các loại phương tiện tái tạo âm thanh sau này , ví dụ ghi thành file .wav , hay flac, hay định dạng CD... Khi đã hiệu qui trình thực hiện để phân biệt các thuật toán PCM người ta dùng 2 đại lượng Sample rate : tần số lấy mẫu ký hiệu là KHZ ví dụ 44,1KHZ , 192 KHZ BIt depth : Độ phân giải ví dụ 16 bit , 24bit, 32 bit... Rõ ràng với qui trình lấy mẫu như trên thì Tần số lấy mẫu càng cao , bit depth càng cao thì quá trình mã hóa analog càng gần với dạng sóng gốc analog nhất ( trung thực)
Nói thêm về định dạng PCM Cho đến nay đây vẫn là định dạng phổ biến nhất trong đó các đại diện tiêu biểu cho định dạng này là 1/ CD với tần số lấy mẫu 44,1 KHZ bit depth 16 bit CD làm bá chủ một thời gian dài nhưng ngày càng tỏ ra nhiều khuyết điểm do tần số lấy mẫu thấp nên âm thanh thiếu nhiều chi tiết nhất là ở dãi cao , các bác xem hình minh họa Đối với tần số cao >10KHZ , độ chính xác của dạng sóng Analog không còn chính xác nữa đó là nguyên nhân tại sao ta hay nói nhạc CD bị gắt ở dãi cao , thiếu nhạc tính .... 2/Tuy nhiên với định dạng PCM 192kHZ, 24 bit thì các nhược điểm này được giảm rất lớn , nếu các Bác đi sâu vào kỹ thuật thâu âm , thì hiện nay khâu đầu tiên khi thâu âm thì đại đa số khi thâu file master đều dùng định dạng PCM 192KHZ , 24 bit Nên nếu sỡ hữu file PCM 192KHZ,24 bit gốc từ nhà SX thì đó là file chuẩn nhất mà các bác có được ( em không đề cập các file do người dùng Rip rồi Upload lên nhé các Bác) Hình minh họa : khi tăng tần số lấy mẫu / Hình minh họa khi tăng bit depth Tuy nhiên khi tăng tần số lấy mâu và bit depth thì cái chúng ta đối đầu là kích thước file tăng mạnh Ngoài ra tốc độ xử lý của thiết bị đọc dữ liệu , tốc độ truyền dẫn tín hiệu cũng phải tăng mạnh, Độ phân dãi của DAC cũng tăng .... , nếu các thiết bị liên quan không đáp ứng được thì có khi nghe file 192khz 24 bit lại dở hơn nghe CD ! chuyện này sẽ nói rõ phần sau !
Chúng ta sẽ tìm hiểu sang định dạng DSD 2.8/3.1/5.6/6.2/11.2/12.4MHz DSD là định dạng đang rất hot hiện nay và cũng là đối tượng chính của TOPIC này Để tìm hiểu về DSD chúng ta cần quay lại định dạng PCM một chút Về nguyên lý chung của định dạng PCM đã trình bày ở trên , nhưng để hiểu rõ cơ chế vận hành chúng ta cần nghiên cứu chi tiết về quá trình biến đổi từ Analog sang định dạng PCM được thực hiện trên thực tế như thế nào ? và tại sao người ta lại phải nghĩ thêm ra định dạng DSD Theo sơ đồ quá trình chuyển đổi định dạng PCM: Tín hiệu Analog qua mạch lọc ANALOG để lọc bớt dãi cao đi trước khi đưa vào bộ biến đổi Analog digital , tại sao cần phải lọc dãi cao : theo Nyquyst để lấy mẫu thì tần số lấy mẫu tối thiểu phải lớn gấp đôi tần số của mẫu analog muốn lấy . Ví dụ đối với CD theo chuẩn PCM 44,1KHz là do sony và philips thấy rằng tai người chỉ nghe được trong khoảng 20-20 KHZ , nên lấy tần số lấy mẫu là 44,1 KHZ thì tần số của mẫu tối đa là 22,05 KHZ > 20KHZ là OK Để dễ hiểu định lý Nyquyst các bác cứ lấy ví dụ như khi ta coi phim hoạt hình ,ta biết rằng nếu các hình tĩnh mà chiếu liên tiếp với tốc độ > 24 hình/giây thì mắt ta sẽ thấy hình chuyển động liên tục là do mắt người có thể lưu trữ hình ảnh trong 1/12 giây khi ta cho hình xuất hiện liên tiếp với tốc độ 1/24 giây thì mắt người sẽ thấy chuyển động liên tục , đối với âm thanh cũng tương tự 1 tần số âm sẽ được tái tạo lại chính xác nếu tần số đó được lấy mẫu với tần số tối thiểu là gấp đôi nó Trong trường hợp nếu ta lọc không hết trong sóng analog còn những sóng có dãi cao hơn 22,05 KHZ thì sẽ xuất hiện hiện tượng Anti-alias em tìm không ra từ để dịch chữ này nhưng mà các bác có thể hiểu nôm na thế này , trở lại chuyện coi phim các bác sẽ thấy hiện tượng này , khi ta thấy xe chạy , bánh xe nếu có tốc đô cao hơn tốc độ xuất hiện của khung hình ( 24 hình/s) ta sẽ thấy nan bánh xe quay ngược lại đó chính là hiện tượng anti-alias Trong quá trình lấy mẫu của âm thanh cũng tương tự bác xem lại hình số 4 , khi tần số sóng analog =0.95 tần số lấy mẫu , thì các điểm lấy mẫu lại cho ra một dạng sóng mới có tần số thấp hơn nằm trong khoảng nghe được của tai người (<20KHZ) đây là nguyên nhân gây méo tiếng (distorsion) Sau khi lọc tần số cao xong , sóng Analog đi vào bộ đổi tín hiệu từ Analog sang Digital để lấy mẫu và số hóa
Công đoạn kế tiếp là dùng 1 bit Delta-Sigma ADC để số hóa ADC = Analog digital converter ( bộ chuyển đổi Analog thành Digital) nhưng 1 bit Delta -Sigma là gì ? Về lý thuyết để đổi tín hiệu analog sang digital bằng mạch điện tử thuần túy người ta phải dùng các R ladder ( điện trở bậc thang và các bộ so sánh (comparator) để đổi từ analog sang digital , ta nhin hình vẽ để thấy với 4 giá trị analog ( 2bit digital) mạch cần 4 bộ so sánh và giả sử ta cần 8 bit thì cần 255 bộ comparator còn 16 bit thì cần đến 2 mũ 16-1 bộ =65025 bộ comparator !!! Do đó các mạch ADC kiểu này chỉ ứng dụng tối đa là 8 bit . Đối với âm thanh để đổi sang 16 bit , 24 bit người ta cần giài pháp khác Người ta sáng tạo ra phương pháp Delta -sigma như sau : Mỗi lần lấy mẫu , thay vì lấy giá trị của sóng analog tại điểm lấy mẫu , người ta chỉ lấy giá trị chênh lệch ( Delta) so với lần lấy mẫu trước đó , nếu tăng tần số lấy mẫu lên ,thì giá trị thay đổi càng nhỏ , giá tri thay đổi càng nhỏ thì ta càng dùng ít bit để biểu diễn giá trị lúc đó thay vì phải dùng 16 bit , 24 bit ta chỉ cần dùng 8 bít , 4 bit ..... và nếu tăng tiếp tần số lấy mẫu ta chỉ cần 1 bit để biểu diễn delta Bây giờ tín hiệu analog biến thánh 1 chuỗi các tín hiệu 100010010100000..... liên tiếp nhau gọi bit stream Đó là giải thích bằng văn nói cho các Bác dễ hình dung , còn bằng điện tử thì ADC 1 Bit được cấu tạo như hình sau Dạng sóng tại từng vị trí của Delta -Sigma ADC
Như vậy sau khi qua 1 bit delta-sigma ADC chuỗi bitstream tiếp tục qua bộ lọc Digital/ Decimaltion Filter Các bác xem hình 1. để hiểu rõ đường đi của tín hiệu trong bộ lọc này : Chuỗi Bitstream đầu tiên qua bộ lọc digital filter , bộ lọc này có nhiệm vụ biến chuỗi bitstream thành chuỗi nhị phân biểu hiện giá trị analog của sóng ( giá trị lượng tử nói ở trên) tuy nhiên cần nhớ rằng ở công đoạn delta sigma ở trên ta đã nâng tần số lên cao(fs) để chỉ cần dùng 1 bit (1 hay 0) để biểu thị giá trị biến thiên của 2 lần lấy mẫu gần nhau , tần số này không phải là tần số lấy mẫu mà ta thường để cập fD( 44,1 KHZ... 192 KHZ) mà có tần số tối thiểu là gấp 2 lần tần số đó (ví dụ 88,2 KHZ, 384 khz..càng cao thì càng chính xác và noise càng giảm) , để phù hợp với các định dạng PCM 44,1 khz... 192 Khz ta phải qua tiếp thuật toán Decimator filter , thực chất là thuật toán làm tròn số ( lượng tử) mà ta đã đề cập ở trên nhằm tạo ra chuỗi nhị phân 16 bit , hay 24 bit xuất hiện với tần số tiêu chuẩn mà định dạng PCM qui định ( 44,1 khz, 48 khz, 192 khz...) Sau đó tín hiệu tiêu chuẩn này sẽ được ghi lên đĩa cứng , hay đĩa CD để xuất bản Tại sao chổ này em đề cập chi tiết như vậy : Nguyên do việc chuyển tín hiệu Bitstream sau Bộ Delta sigma ADC qua Bộ Digital / decimal Filter để có tín hiệu PCM tiêu chuẫn chính là tác nhân tác động tới độ trung thực của tín hiệu : qua Bộ lọc digital Filter có thể làm tăng Jitter ( độ trễ của tín hiệu về mặt thời gian) , thuật toán làm tròn số ở bộ Decimal Filter có thể gây biến dạng âm thanh (ví dụ khi làm tròn số 1.5 thì sẽ thánh 1 hay thành 2 chẳng hạn..) việc tăng , giảm tần số cần có sự can thiệp của Clock ( đồng hồ xung nhịp) sai số của clock khi thưc hiện sẽ làm dữ liệu mất chính xác khi thực hiện các thuật toán số , tăng Jitter Chính vì lý do này mà SONY thấy rằng tại sao ta không lưu trữ luôn Bitstream ngay sau bộ Delta-sigma ADC lên đĩa cứng hay đĩa quang và sau đó dùng luôn bản ghi này để tái tạo lại âm thanh ! như vậy bỏ qua đuộc công đoạn Digital / Decimator Filter giảm được các tác nhân can thiệp vào chất lượng âm thanh ngay từ đầu vào !! Từ đó định dạng DSD ra đời !
Sau khi chúng ta tìm hiểu nguyên tắc ghi âm digital đẻ hiểu nguyên lý nhạc số PCM và DSD Nhưng khoan vội kết luận vậy là nguồn nhạc DSD hay hơn PCM ! , đúng mà không đúng ! Đúng rõ ràng là khi ghi âm nguồn DSD , thông tin không bị biến đổi qua nhiều khâu như PCM , nhưng trên thực tế nếu chuyển đổi trực tiếp từ Analog sang Digital theo định dạng DSD , thì nha sản xuất lại không thể can thiệp chỉnh sữa gì được , mà trong thực tế hiện nay , trừ khi là chỉ để sao chép từ nguồn analog cũ như từ băng master qua thì có thể thu trực tiếp ra DSD , còn khi sản xuất âm nhạc thông thường , việc mix, chỉnh sữa là điều kiện sống còn của nhà SX , mà muốn chỉnh sữa , thì phải chuyển sang định dạng PCM 24 bit 192 KHZ hoặc cao hơn , vì với định dạng này , chuyện Mix, chỉnh sữa la hết sức dễ dàng trên máy tính Như vậy hiện nay ngoại trừ các chương trình được làm lại trực tiếp từ băng Master sang DSD , Các file DSD mà ta đang và sẽ nghe , là được đổi tử định dạng chuẩn của các studio là 24 bit 192 KHZ sang DSD do đó nếu cùng 1 chương trình thì file gốc 24 bit 192KHZ sẽ chính xác hơn là file DSD cùng loại ( chính xác không có ý nghĩa là hay hơn !) Tuy nhiên người ta đã làm Test mù , cho người nghe nghe thử cùng 1 file 24 bit 192 KHZ , sau đó cho nghe thử 1 file DSD được convert từ chính file đó thì đa số đều cho rằng file DSD nghe hay hơn !!! Tại sao , tại sao ? muốn biết thì chúng ta phải chuyển sang phần kế tiếp : NGUYÊN TẮC TÁI TẠO ÂM THANH LẠI ÂM THANH TỪ PCM VÀ DSD
1 Nguyên tắc tái tạo âm thanh PCM : Từ Bản ghi theo định dạng PCM ( đĩa CD , hay các File Hi-res, hay các file Lossless) , thông tin được đọc ra bằng đầu đọc đĩa quang (CD) hay từ đĩa cứng , do quá trình đọc lại với tần số bằng với tần số lấy mẫu ( 44,1 KHZ... 192 KHZ) và truyền data đi cho các bộ phận kế tiếp sẽ làm xuất hiệu nhiễu phát sinh thường là tỷ lệ với tần số sóng truyền , do đó , hầu hết các thiết bị (CD) hay phần mềm ( đối với máy tính) cần thiết phải thực hiện động tác lọc nhiễu tần số cao hơn 20 KHZ Đối với audio digital , người ta áp dụng phương pháp OVERSAMPLING FILTER Thuật ngữ này là quen thuộc với các bác chơi CD , bên ngoài CD hay quảng cáo 4X, 8X Oversampling ... vậy Oversampling là gì ? Như chúng ta đạ biết để chông hiện tượng ALIAS , chúng ta cần phải lọc các tần số cao hơn 22,05 KHZ để tránh hiện tượng Alias gây méo tiếng sau này , nguyên tắc là phải lọc làm sao để các nhiễu có tần số cao lớn hơn 22,05 KHz phải không có hay nhỏ nhất có thể Chúng ta có thể dùng các bộ lọc Analog Lowpass filter thụ động ( passive)hay chủ động(active) để thực hiện công việc này , tuy nhiên các bộ lọc này đều có nhược điểm là khi tín hiệu vượt qua 20KHZ thì phải suy giảm thật nhanh để đến 22,05 KHZ là bị triệt tiêu ) muốn lọc thật nhanh thì phải sử dụng bộ lọc bậc cao ( cái này bác nào làm crossover của loa sẽ hiểu) nhưng lọc analog bậc cao lại gây lệch pha , ma trong audio việc lệch pha là tệ hại Do đó người ta nghĩ ra cách là đem tín hiệu digital đã lấy mẫu lấy mẫu lại với tần số là bội số của nó ví dụ 44,1KHZx4=176.4 KHz hay x8 =352.8khz sau đó dùng mạch digital filter lọc lại trước khi đưa vào DAC ( digital analog converter) thì sau này khi ra tin hiệu analog thì chỉ cần dùng một mạch lọc analog nhẹ nhàng là sẽ sạch nhiễu > 22,05 KHZ do toàn bộ nhiễu tần số cao sẽ bị đẩy xa ra nên nhiễu sẽ đươc lọc bằng bộ lọc tần số cao analog cắt từ 20khz sẽ dễ dàng triệt tiêu chúng Mạch lọc nhiễu analog filter thông thường ở ngõ ra của DAC Sau khi lọc bằng kỵ thuật Oversampling x4 sau đó lọc analog filter ở ngõ ra của DAC ** Kỹ thuật này Philips áp dụng đầu tiên . Tùy nhiên trong giới DIY thường tranh luận về vấn đề NOS (Non Oversampling) làm cho âm thanh hay hơn hay dỡ hơn , vần đề nằm ờ chỗ nếu không dùng kỹ thuật Oversampling , nhưng ta xử lý mạch để tránh nhiễu tần số cao tối đa , va làm mạch lọc sau DAC cho tốt , làm giãm nhiệu tần số cao tối đa thì chất lượng có thể tốt hơn oversampling ( ví dụ như dự án CM108-TDA 1541 của em trước đây cũng không dùng Oversampling ) do tín hiệu không đi qua thêm bước xử lý Over sampling ( cứ qua 1 bước xử lý thì Jitter tăng lên) về DIY là như vậy nhưng hầu như Oversampling trở thành kỹ thuật tiêu chuẩn để xử lý nhạc số dạng PCM
Ta tiếp tục phần tái tạo âm thanh của định dạng PCM Sau Oversampling Tín hiệu được đưa sang bộ DAC ( digital analog converter) để chuyển đổi thông tin dạng nhị phân thành sóng Analog Sóng Analog nguyên thủy được đưa đi lấy mẫu ở công đoạn ADC để biến thanh chuỗi nhị phân 16bit hay 24 bit.. Đưa vào DAC ( 16 bit, 24 bit) minh họa = 8 bit cho dệ hiễu) Sóng Analog thu được sau DAC hình bậc thang , nên cần bộ Lọc tần số cao để tái tại lại dạng sóng liền lạc Bộ DAC không xa lạ với nhiều Bác , tuy nhiên nếu nghiên cứu sâu về DAC thì bên trong DAC có nhiều nguyên lý thiết kế khác nhau , điều này dẫn tới chất lượng âm thanh của các DAC cũng khác nhau , tùy thuộc vào nguyên lý thiết kế , linh kiện thiết kế , và việc sử dụng phù hợp có thể chia lảm 3 loại DAC chính thông dụng : DAC dùng R2R . DAC 1bit Delta sigma DAC HYBRID 1. R2R DAC Đây là loại DAC đầu tiên được phát minh dựa trên nguyên lý dùng nhiều bọ chia điện thế bằng điện trở a0-> an-1 là cổng đưa trực tiếp giá trị Binary vào DAC bao nhiêu bit thì có bao nhiêu cổng Vr bằng điện thế chuẩn ví dụ 10V Value= giá trị nhị phân đưa vào Giã sử với DAC 3 bit ta có thể đưa vào 8 con số sau : 0,1,2,3,4,5,6,7 ở đầu ra ta có điện thế tương ứng như sau: 000=0 điện thế ra V0=0v 001=1 Vo=1.25 v 010=2 V0=2.5 v 011=3 V0=3.75 v 100=4 V0= 5v 101=5 v0= 6.25v 110=6 v0= 7.5 111=7 v0=8.75v Rõ ràng với nguyên lý này DAC hoạt động rất đơn giản và nhanh gọn tuy nhiên vấn đề hạn chế là độ chính xác của các điện trở giả sử ta làm 1 DAC R2R 3 bit nhu trên thì sai số của các điện trờ phải < 1/8= 12.5 % Tuy nhiên khi làm DAC 8 bit thì độ chính xác của điện trở <1/256 =0.4% và DAC 16 bit thì độ chính xác của điện trở 1/65536 với độ chính xác này thì hiện nay không thể chế tạo điện trở chính xác như vậy được! Do đó các DAC R2R trên thực tế đều sử dụng nguyên lý như của TDA 1541 là con DAC 16 bit huyền thoại có cấu trúc trong ruột như sau Trong đó 10bit thấp( LSB) sử dụng các điện trở R2R độ chính xác cao được khắc laser ngay trong chip , 6 bit cao (MSB) sử dụng phương pháp chia động (ACTIVE DIVIDER) để khắc phục việc phải dùng các điện trở có độ chính xác cao như đã nói ở trên chính vì đặc tính này mà TDA1541 có tiếng rất chinh xác tính tế ( các bit thấp diễn tả được các điện thế thấp mà không bị nhiễu do mạch R2R là đơn giản ) trong khi đó chất lượng của 6 Tụ bên ngoài thì lại có tác động lên các âm có đện thế lớn (6 bit cao MSB) chính các đặc tính này làm nên tên tuổi của DAC TDA 1541 Tuy nhiên điều đáng tiếc là TDA1541 chỉ thể hiện được 16 bit , muốn chơi được 24 bit HIRES phải làm giảm độ phân giải xuống 16 bit như vậy mất đi sự chính xác của định dạng 24 bit mang lại
Một DAC khác cũng rất nổi danh là AD1865 đây là DAC 18 bit ( việc thêm 2 bit dùng để nâng trị số sound/ noise :N/S value chứ không có nghĩa là cần đưa vào tín hiệu 18 bit ) Dac này dùng đến 14bit LSB bằng phương pháp R2R thuần túy và 4 bit dùng nguyên tắc phân mảnh ( cũng dùng R2R khắc vào chip luôn), nên chất âm cũng như độ động rất độc đáo Cùng mâm với TD1541 và AD1865 là PCM63 cũng là Dac R2R nhưng dùng kết cấu Dual DAC để có thể có độ phân giải đển 20 bit Do chất lượng của chip DAC R2R phụ thuộc vào độ chính xác của điện trở R2R ( độ chính xác rất quan trọng để hạn chế hiện tượng MONOTONIC là hiện tượng mà do độ chính xác của điện trở tạo nên ví dụ ta truyền 2 số 10000 và 01111 về nguyên tắc thì só 10000(16)>01111(15) tuy nhiên do sai số điện trở R2R nhiều khi hiệu điện thế thu được của 10000 lại nhỏ hơn 01111 gây mất tuyến tính và méo sóng Để làm các điện trở chính xác dẫn đến giá thành của các bộ DAC R2R rất cao , trong khi đó việc bùng nổ nhạc số (CD) buộc nhà SX phải nghĩ ra phương án làm DAC đơn giản và rẻ tiền tử đó xuất hiện loại DAC 1bit Delta- Sigma ra đời 2- DAC 1 bit Delta -Sigma Nguyên lý Delta Sigma như đã đề cập ở trên , Tín hiệu digital Multibit (PCM) được đưa qua một bộ Delta-sigma để biến đổi thành chuỗi Bit stream , do chỉ dùng 1 bit , nên không càn các điện trở R2R , mà thay vào đó cần một xung nhịp cao (clock)để tách multibit thành single bit ví dụ tín hiệu PCM là 44,1 khz -> qua Oversampling x4= 176,4 khz data có độ phân giải 16 bit như vậy để tách ra thành tín hiệu 1 bit , ta cần tần số tách mẫu tối thiểu = 16x4x44,1 Khz= 2822,4 khz hay ta còn gọi là 64fs Sơ đồ của 1 DAC 1bit Delta sigma BITSTREAM là chuỗi số nhưng mang đặc tính như analog , chỉ cần một bộ lọc tần số cao để tái tạo lại dạng sóng Analog ban đầu ( phần này em sẽ để cập khi qua phần tái tạo DSD) Với nguyên lý này DAC được thu gọn và rẻ tiền và có thể đạt độ phân giải cao > 20bit , tuy nhiên nhược điểm làm các chip Delta sigma rè tiền này nghe không hay bằng các chip DAC R2R vì các lý do sau a. Xuất hiện thêm Clock tần số cao -> Nhiễu & Jitter b. Quá trình biến từ multibit thành 1 bit có thể xuất hiện sai số Suốt một thời gian dài các nhà sản xuất đi theo hướng cố gằng làm chip 1bit DAC Delta sigma cho thật hay , những con chip đình đám như WM 8740 AK4398 thực chất đều là những con chip Delta sigma Do công nghệ vi mạch ngày càng hiện đại nên những chip Delta-sigma ngày càng chính xác , ít nhiễu , jitter thấp, tốc độ cao và nhất là có độ phân giãi phù hợp với các định dạng HI RES 192khz 24 bit , nên một thời gian dài được dùng trong các DAC Hi-end Hiện nay công nghệ Dac Delta Sigma ngày càng hoàn thiện các DAC chip mới nổi tiếng hiện nay như ES 9018 ( 32 bit 384kHZ), AK4497 (32 bit 768 KHZ) thật ra trong ruột cũng dùng công nghệ Delta sigma Trong khi đó các chip của TI thì đi theo hướng quay trở lại R2R nhưng ở cấp độ cao hơn như các chip PCM 1704 ( dùng 2 chip dac r2r 23 bit cho 1 kênh) tuy nhiên chip này cũng chỉ chây được 24 bit 96khz, nên cũng không thích hợp để giải mã HI RES 192 KHZ 24 bit Như vậy có thể nói tất cả chip DAC định dạng PCM 24 bit 192 KHZ hiện nay đều theo phương pháp Delta -sigma , rõ ràng nếu cùng từ một nguồn analog đem số hóa , thì định dạng PCM cần phải qua nhiều công đoạn từ khâu ghi âm cho đến khi phát lại quá trình từ Analog mã hóa và giải mã càng qua nhiều công đoạn , càng nhiều tác nhân thì cảng khó bảo đảm sự trung thực , độ nhiễu , sự méo tiếng , Jitter nói chung là càng khó làm cho hay Trong khi đó nếu các Bác không nghe Hi-Res , mà chỉ nghe nhạc Việt 16 bit 44,1 Khz (CD) với các giãi mã R2R không NOS như kiểu TDA 1541 .AD 1865 , PCM63 , thì đường đi của âm thanh là ngắn nhất nhanh nhất và đương nhiên là dễ hay nhất nếu lam đúng Dùng các Chip DELTA SIGMA hiện đại để làm DAC nghe với CD thì chẳng khác gì em gái quê đã đẹp rồi mà lại cho đi giải phẫu thẩm mỹ cho nó đẹp hơn nữa, có thể thích mắt đấy nhưng mất đi sự tự nhiên vón có , mất đi cái duyên của âm thanh vậy Tuy nhiên để nghe đến đỉnh cao của âm thanh thì 16 bit 44,1 khz là không đủ chuẩn , các Bác sẽ phải đứng giữa chọn lựa nghe DSD hay PCM HI-RES 24 bit- 192khz BÂY GIỜ TẠM DỪNG ĐỊNH DẠNG PCM TA SẼ TẬP TRUNG VẢO DSD
Thực ra định dạng DSD cũng không mới mẻ gì SONY và Philip là đồng sáng chế định dạng DSD vào năm 1999 tức là gần 20 năm rồi DSD là định dạng số được xây dựng dựa trên việc đổi Analog sang số bằng cách lấy trực tiếp chuỗi Bitstream sau quá trình xử lý 1 bit Delta sigma Định dạng này dùng chuỗi các giá trị 1bit : 101010... với tần số gấp 64 lần tần số lấy mẫu của CD =64x44,1 khz=2.822,4 KHZ để lưu trữ thông tin sóng Analog dưới dạng số hóa Để thương mại hóa định dạng DSD Phlips và sony dùng đĩa quang để ghi lại định dạng DSD gọi là SACD Có hình dáng như đĩa CD nhưng có mất độ lưu trữ lớn hơn nhiều lân CD , để tăng thị phần các đĩa SACD thường dùng loại đĩa quang DUAL LAYER ( 2 lớp) , 1 lớp ghi theo định dạng PCM 16 bit 44,1 KHZ theo tiêu chuẩn của CD , và 1 lớp lưu theo định dạng DSD Do đó nhiều đĩa SACD có thể chơi trên cả đầu máy CD và đầu máy SACD goi là đĩa HYBRID. Điều này cũng làm nhiều người ngộ nhận vì thấy chơi SACD trên CD chất lượng cũng không khác gì CD , mà giá trị lại đắt hơn nhiều lần ( đến nay đĩa SACD vẫn không chep được nếu không đã tràn ngập thị trường SACD của anh BA ) Đầu nghe được SACD chuyên dùng cũng đát hơn đầu CD thông dụng , do đó định dạng SACD chưa thế được CD vốn rè và quá thông dụng , trên thực tế nếu dùng đĩa SACD với đầu SACD chất lượng sẽ rất khác nhau Ngoài ra điều quan trọng là trước đây một số đầu SACD đều làm theo cách hi brid , nghĩa là đều dùng CD và SACD được do đó các nhà SX thường dùng các chip xây dựng cho cho định dạng PCM rồi bổ sung thêm tín năng biến Bitstream thành dạng PCM rồi đưa vào xử lý như PCM ví dụ chip DAC DSD 1792 của BB chẵng hạn , như vậy thì không gọi là Native DSD được điều này cũng làm cho SACD không nổi trội so với các định dạng HI RES sau này , chỉ hay hơn CD thôi ( hình bên trong DSD 1792) Về sau này theo yêu cầu của các Hãng HI-END bắt đấu xuất hiện một số Chip DAC được quảng bá là Pure DSD , Native DSD thường có cấu trúc như sau : ví dụ chip AK 4497 trong đó đường đi của DSD và PCM là 2 đường riêng biệt , tín hiệu DSD chỉ qua DSD Filter rồi xuất thảng ra ngõ analog out , tín hiệu PCM thì đi theo ngõ truyền thống ( oversampling , Delta sigma DAC ..) đó mới đúng là Pure DSD và như vậy mới khai thác hết cái hay của DSD
Dear Bác , chuyện hay hơn hay dỡ hơn có thể tranh luận không kết thúc vì hay là khái niệm cảm tính , Topic này chỉ dựa trên Lý tính . Chip DAC chỉ là 1 vân đề , các yếu tố khác chung quanh chip DAc như dàn cơ , phương thức truyền dẫn tín hiệu , mạch khuyếch đại analog có tác động còn nhiều hơn bản thân con DAC , ví dụ cùng DAC TDA 1541 , nhưng SONY làm từ con rất bèo đến con rất đắt và chất lượng âm thanh cũng hay dỡ rõ rệt Chuyên làm cho hay nó còn dài Bác ạ , mới phần DAC mà
