Để hiểu về âm thanh kĩ thuật số - Hướng dẫn từ A-Z.

Bạn bối rối với các ngôn ngữ được dùng để miêu tả thiết bị âm thanh? Chúng tôi đã soạn một hướng dẫn để giúp bạn thoát khỏi vấn đề này.

Với các vấn đề cơ bản: làm thế nào âm thanh kĩ thuật số được ghi lại

Bởi vì âm thanh thực tế thay đổi liên tục, việc ghi âm thanh kĩ thuật số luôn chỉ đạt mức xấp xỉ các mức âm thanh trên thế giới. Tuy nhiên, những tiến bộ trong công nghệ ghi âm không ngừng mở rộng phạm vi và độ chính xác của những âm thanh được ghi lại bằng kĩ thuật số.

Khi một âm thanh kĩ thuật số được thực hiện từ một nguồn analogue - như một buổi hòa nhạc trực tiếp hoặc nhạc sĩ trong một phòng thu âm - âm thanh được lấy mẫu điều đặn. Biên độ của âm thanh được ghi nhận là một con số, tạo ra một nguồn âm thanh analogue như một chuỗi các con số rời rạc.

Bao nhiêu âm thanh analogue gốc được chụp lại bằng cách ghi kĩ thuật số phụ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ lấy mẫu và bit chiều sâu (bao nhiêu mẫu được thực hiện trong một giây, và bao nhiêu thông tin chứa trong mỗi mẫu).

Lưu và lưu trữ âm thanh kĩ thuật số

Một khi việc ghi âm thanh kĩ thuật số được thực hiện , nó có thể được lưu trữ trong một số định dạng khác nhau. Mỗi định dạng có một cách khác nhau để cân bằng chất lượng âm thanh với kích thước của các tập tin kĩ thuật số được tạo ra: ghi âm với chất lượng cực cao trước đây đã không còn được thực hành trong các máy nghe nhạc nhỏ, là một ví dụ.

Vì việc lưu trữ kĩ thuật số hiện trở nên dễ dàng hơn với các thiệt bị cầm tay đang tự hào với nhiều dung lượng lưu trữ, âm thanh kỹ thuật số chất lượng cực cao đang trở thành một thực tế thiết thực cho hàng triệu người.

Hướng dẫn từ A-Z về các tính năng âm thanh

5.1ch

Viết tắt của 5.1 channels (5.1 kênh), đây là một cách để cung cấp âm thanh vòm để cho một trải nghiệm giống như rạp hát. Năm loa cộng với một loa trầm phụ được bố trí xung xanh người nghe, với mỗi loa nhận được một kênh khác nhau như sau:

1. Hai kênh phia trước
2. Một kênh trung tâm ở phía trước
3. Hai kênh 'vòm'
4. Một kênh hiệu ứng tần số thấp (LFE)

Loa siêu trầm, nhận được kênh LFE, có thể được đặt bất cứ nơi nào trong phòng. So với một hệ thống âm thanh vòm, việc không có loa siêu trầm này giúp tiết kiệm không gian: bởi vì tất cả các tần số thấp được gửi đến loa siêu trầm, các loa khác có thể nhỏ hơn vì chúng không cần để sản xuất âm trầm. Xem thêm 7.1ch

7.1ch
Một hệ thống sâm thanh vòm 7.1 kênh sử dụng 7 loa cộng với một loa siêu trầm. Nó tương tự với hệ thống 5.1 kênh nhưng có thêm hai kênh 'surround back'.

Analogue
Ghi âm analogue lưu trữ âm thanh gốc bằng cách thay đổi một phương tiện vật lý, chẳng hạn một băng từ hoặc đĩa nhựa. Điều này khác với cách ghi âm kĩ thuật số được thực hiện.

Bit depth
Bit depth của một bảng ghi âm kĩ thuật số mô tả số lượng chữ số được lưu trữ trong mỗi mẫu tín hiệu analogue. Chuẩn bit depth cho một đĩa âm thanh CD là 16,  với tốc độ lấy mẫu là 44.1kHz – điều này có nghĩa là 44,100 mẫu trên mỗi giây được lấy và mỗi mẫu lưu trữ 16 bits thông tin. Nói chung, độ sâu bit cao hơn có nghĩa là chất lượng âm thanh không những tốt hơn mà kích thước tập tin cũng lớn hơn

Hi-Res Audio có độ sâu bit ít nhất là 24 bits, với tỷ lệ lấy mẫu là 96kHz hoặc cao hơn.

Codec
Khi âm thanh là âm thanh kĩ thuật số đi qua một coder / decoder, hoặc nói ngắn gọn là 'codec'. Đây là một phần của phần mềm hoặc phần cứng lấy tín hiệu âm thanh analogue và 'giải mã' nó qua định dạng kĩ thuật số để có thể lưu trữ theo dạng kĩ thuật số được. Khi âm thanh được phát lại, các codec 'giải mã' các tập tin kĩ thuật số để tạo ra âm thanh.

Mỗi codec âm thanh sử dụng một phương pháp khác nhau để mã hóa các tín hiệu tương tự, do đó, chúng có những lợi ích và nhược điểm khác nhau khi tiến hành lưu trữ và tái tạo âm thanh

Nén
Việc ghi âm thanh kĩ thuật số có thể dẫn đến các tập tin có kích thước rất lớn, làm hạn chế việc sử dụng thực tế của công nghệ này– ví dụ, có bao nhiêu bài hát có thể đặt vừa trên một máy nghe nhạc kỹ thuật số. Vì lý do này, hầu hết các định dạng tập tin âm thanh sử dụng một số hình thức nén, loại bỏ thông tin âm thanh nhất định để làm giảm kích thước của tập tin được lưu trữ.

Cách mà âm thanh được nén và giải nén khi phát lại ảnh hưởng đến âm thanh cuối cùng bạn nghe. Các định dạng tập tin mà thông tin bị mất được gọi là lossy. Các định dạng tập tin giữ lại tất cả thông tin âm thanh hoặc cho phép nó được tái tạo khi phát lại gọi là lossless.

Digital - Kĩ thuật số
Không giống như ghi analogue, ghi âm thanh kĩ thuật số thay đổi âm thanh thành một chuỗi các con số để có thể lưu trữ điện tử (ví dụ trên một đĩa CD hoặc ổ cứng) và sau đó chuyển đổi trở lại âm thanh khi phát định dạng MP3, là một định dạng tập tin kỹ thuật số phổ biến.

Dolby Digital
Một định dạng âm thanh lossy chuẩn được sử dụng cho DVD và là một định dạng cơ bản cho Blu-ray. Mặc dù là định dạng lossy, nó vẫn còn đủ tốt để sử dụng trong các rạp chiếu phim. So sánh với DTS Digital Surround thì chất lượng âm thanh Dolby Digital thấp hơn, nhưng tỷ lệ nén cao hơn cũng có nghĩa là các tập tin nhỏ hơn và vì vậy Dolby Digital được sử dụng rộng rãi hơn.

Dolby True HD
Một định dạng âm thanh lossless tương tự với DTS Master Audio. Cả hai đều được dùng như các định dạng âm thanh tùy chọn cho đĩa Blu-ray.

DSD (Direct Stream Digital)
Direct Stream Digital (DSD) là một phương pháp ghi kĩ thuật số với một tỷ lệ lấy mẫu rất cao, vượt qua Hi-Res Audio và cao hơn so với đĩa CD âm thanh 64-128 lần. Đối với một số kĩ sư âm thanh, đây là tập tin kĩ thuật số mà có thể đạt được chất lượng gần với nguồn âm thanh analogue nhất. Một số dòng Hi-Res Audio của Sony cũng có khả năng phát lại định dạng âm thanh DSD.

DSEE HX
Digital Sound Enhancement Engine (DSEE) HX là công nghệ upscaling độc quyền của Sony. Khi âm thanh kĩ thuật số định dạng compressed được phát lại, DSEE HX thay thế các tần số cao bị mất trong thời gian thực tế, cho chất lượng âm thanh gần với độ phân giải cao nhất trong thời gian thực tế, tạo nên chất lượng âm thanh gần với độ phân giải cao. Tất cả âm thanh phát trên thiết bị DSEE HX đều được tăng cường, làm cho bạn cảm thấy như thể bạn đang thực sự có mặt tại phòng thu hoặc buổi hòa nhạc.

DTS Digital Surround
Một chuẩn định dạng âm thanh lossy được dùng cho DVD và là định dạng cơ bản cho Blu-ray. So với Dolby Digital, DTS Digital Surround có chất lượng âm thanh tốt hơn, nhưng ít được sử dụng rộng rãi bởi vì nó tạo ra các tập tin lớn hơn.

DTS Master Audio
Một định dạng nén âm thanh lossless tương tự với Dolby True HD. Cả hai đều được sử dụng như các định dạng âm thanh tùy chọn cho đĩa Blu-ray.

Hi-Res Audio
High Resolution Audio thường dùng để ghi âm kỹ thuật số với tỷ lệ mẫu 96kHz / 24 bit hoặc cao hơn. Điều này cho chất lượng âm thanh cao hơn nhiều so với các đĩa CD hoặc ghi MP3 - các định dạng âm thanh tiêu chuẩn CD được lấy mẫu ở 44,1 kHz / 16 bit.

Khi bạn nhìn thấy logo của Hi-Res Audio trên một sản phẩm Sony, bạn biết rằng sản phẩm đã được thiết kế để tối đa hóa hiệu suất âm thanh High Resolution Audio. Từ các máy nghe nhạc cầm tay với tai nghe, loa cho đến hệ thống rạp hát tại nhà đầy đủ, bạn có thể thiết lập một hệ thống Sony Hi-Res âm thanh hoàn chỉnh.

Tìm hiểu thêm về âm thanh Hi-Resolution Audio

LDAC
LDAC là một codec âm thanh của Sony cho phép bạn thưởng thức âm thanh không dây chất lượng cao qua kết nối Bluetooth.

Khi âm thanh được truyền qua Bluetooth, nó thường sử dụng chuẩn mã hóa Bluetooth SBC, mà có thể bị suy giảm về chất lượng. LDAC truyền 3 lần dữ liệu để đạt được càng nhiều codec SBC càng tốt, duy trì âm thanh chất lượng cao qua Bluetooth và đem lại cho bạn một trải nghiệm nghe không dây cao cấp cho tất cả âm nhạc của.

LFE
Kênh Low-Frequency Effects (LFE) là một track âm thanh riêng biệt sử dụng cho những âm thanh hạ âm (low-pitched) từ 3Hz đến 120Hz – những ví dụ hạ âm như hiệu ứng âm thanh ầm ầm trong soundtracks của phim. Trong một hệ thống âm thanh vòm, kênh này  thường được gửi đến loa siêu trầm.

Lossless
Một định dạng âm thanh được lưu trữ sang âm thanh kĩ thuật số theo cách mà có thể giữ lại tất cả các thông tin kỹ thuật số ban đầu hoặc cho phép nó được tái tạo khi phát lại. Các định dạng âm thanh Lossless bao gồm:

1. DSD (DFF)
2. DSD (DSF)
3. WAV
4. AIFF
5. FLAC
6. ALAC
   
   

Lossy
Định sạng âm thanh lossy xóa một số thông tin từ bản ghi âm kỹ thuật số ban đầu để tiết kiệm không gian, trong khi cố giữ lại thật nhiều chất lượng âm thanh gốc khi bản ghi được phát lại. Mỗi định dạng tạo nên sự cân bằng khác nhau giữa compression để tiết kiệm không gian và giữ lại thông tin để đảm bảo chất lượng âm thanh.

Các định dạng âm thanh Lossy gồm có:

• AAC
• Dolby Digital
• DTS Digital Surround
• MP3
  
  

LPCM
Linear Pulse Code Modulation (LPCM) là bản ghi âm thanh kĩ thuật số cơ bản. Một tín hiệu analogue được lấy mẫu định kỳ và biên độ của nó được ghi nhận là một điểm trên một thang kĩ thuật số. Vì không có sự xử lý hoặc nén dữ liệu, chất lượng âm thanh có thể đạt mức cao như ở các studio chuyên nghiệp – tuy nhiên, nó cũng tạo các tập tin kích thước rất lớn và vì vậy, LPCM không thực tế cho việc sử dụng hàng ngày.

Tần số lấy mẫu xác định độ chính xác của luồng kĩ thuật số gốc.

S-Master HX
Công nghệ khuếch đại kĩ thuật số của Sony, được phát triển độc đáo dành cho Hi-Resolution Audio để giảm méo và nhiễu tại các phạm vi tần số rộng hơn. Vì  S-Master khuếch đại tín hiệu kĩ thuật số trực tiếp – chứ không phải chuyển đổi chúng sang tín hiệu analogue cơ bản – nó duy trì độ tinh khiết của các tín hiệu nguyên bản để tái tạo chân thực hơn.

SA-CD
Super Audio CD là một định dạng ghi âm được phát triển bởi Sony để ghi lại âm thanh theo định dạng DSD, vượt trội hơn dynamic range để có thể chuyển vào đĩa CD. Nếu dải động của âm thanh một CD tiêu chuẩn là 96db, thì của SA-CD là 120db. Tần số lấy mẫu của SA-CD là 2.8MHz, 64 lần so với đĩa CD tiêu chuẩn.

Không giống như đĩa âm thanh CD thông thường, SA-CD hỗ trợ âm thanh vòm 5.1 kênh cũng như âm thanh 2-kênh (stereo) sound. Âm thanh SA-CD được mã hóa cho mục đích bảo vệ bản quyền, có nghĩa là nó có thể phát được qua analogue, HDMI hoặc cáp đầu ra i-Link , nhưng không qua được cáp quang và cáp đồng trục.

Tần số  lấy mẫu - Sampling rate
Khi ghi âm kỹ thuật được thực hiện từ một nguồn analogue, tần số lấy mẫu là khoảng thời gian giữa các mẫu, và tần số lấy mẫu càng cao thì nó càng ít bị mất đi. Ví dụ, đĩa CD âm thanh, có tần số lấy mẫu là 44.1kHz, nghĩa là 44,100 mẫu được lấy trong mỗi giây.

Nói chung tốc độ lấy mẫu cao hơn có nghĩa là một bản ghi âm có chất lượng cao hơn. Hi-Res Audio có tốc độ lấy mẫu 96kHz trở lên và bit depth ít nhất là 24 bit.

SBC
Các codec âm thanh tiêu chuẩn để truyền âm thanh kĩ thuật số qua Bluetooth. Vì SBC được thiết kế để ưu tiên sử dụng hiệu quả băng thông trên chất lượng âm thanh nên nó không lý tưởng cho việc truyền âm thanh chất lượng cao. LDAC của Sony mang nhiều dữ liệu gấp ba lần như SBC, cho phép âm thanh chất lượng cao được truyền qua kết nối Bluetooth.

Subwoofer
Trên hệ thống âm thanh vòm 5.1 kênh hoặc 7.1 kênh, subwoofer là loa mà tái tạo tần số âm thanh thấp cho các kênh LFE chuyên dụng. Bởi vì tai của chúng ta không thể dễ dàng phân biệt được âm thanh từ hướng những tần số thấp đến, một loa siêu trầm có thể được đặt bất cứ nơi nào trong một căn phòng.

Bởi vì tất cả các tần số thấp được gửi đến loa siêu trầm nên các loa khác có thể nhỏ hơn - vì vậy toàn bộ hệ thống chiếm rất ít không gian.

Surround sound
Âm thanh vòm 5.1 kênh và 7.1 kênh là hệ thống cho việc gửi các kênh âm thanh riêng biệt đến các loa bố trí xung quanh người nghe, cho một trải nghiệm nghe nhạc phong phú hơn. Tham khảo mục.1 để biết thêm về cách sử dụng một loa trầm (subwoofer)  như một loa tần số thấp.

Upscaling
Khi một âm thanh ghi âm kỹ thuật số ở định dạng lossy được phát lại, đôi khi có thể điền vào một số các 'khoảng trống' (gap) trong âm thanh gốc bằng phép ước tính của toán học nơi mà các thông tin ban đầu sẽ có. Điều này được gọi là 'upscaling', vì nó có thể tăng cường âm thanh của các bản ghi âm chất lượng thấp hơn lên gần giống với âm thanh chất lượng cao.

Thuật toán DSEE HX độc đáo của Sony hiện upscales các nguồn âm thanh gần chất lượng âm thanh Hi-Resolution Audio.