Cuộc đọ sức lần đầu tiên trên thế giới giữa PCM và DSD

HFVN – Đây là một bài viết của Charles Hansen (Chủ tịch & Sáng lập hãng Ayre Acoustic) được đăng tải trên chính website của Ayre Acoustic vào tháng 12/2013. HFVN xin giới thiệu đến quý độc quả các phân tích của Hansen về chuẩn PCM và DSD. Bài viết cũng kèm link đownload các file nhạc liên quan để quý độc giả có thể tự so sánh.

Gần đây, sự xuất hiện của máy tính ở các hệ thống nghe nhạc gia đình đã tạo ra nhiều bất ngờ không lường trước được – đó chính là sự “tái xuất” của DSD, chuẩn âm thanh được mệnh danh là thất bại thiên niên kỷ của Sony.

Vào cuối những năm 1990, khi bằng sáng chế CD đã đến lúc hết hạn, đây cũng chính là nguồn thu lợi lớn nhất của những nhà khai sinh ra đĩa CD: Sony và Philips. Bắt nguồn từ những lo lắng này, Sony và Philips một lần nữa sáng tạo ra chuẩn đĩa mới với tên gọi Super Audio Compact Disc – SACD. Khi đó, ngoại trừ họ không một nhà sản xuất phần cứng nào có nó. Tất cả những nhà sản xuất khác đều nhận thấy sự tăng trưởng của đĩa DVD trong tương lai và muốn rằng chuẩn mới sẽ dựa trên nền tảng DVD. Chương kì lạ nhất trong lịch sử định dạng âm thanh bắt đầu từ đây.

Người ta nói rằng chức nay của thời gian là không làm cho mọi thứ diễn ra cùng một lúc. Trong trường hợp này, có vẻ điều đó hoàn toàn bị phá vỡ. Đầu tiên, chuẩn nhạc nén MP3 được phát triển để phát nhạc trực tuyến khi tốc độ kết nối internet còn thấp và phù hợp với các máy nghe nhạc cầm tay có khả năng chứa hàng nghìn bài hát. Điều này ngay lập tức đã dẫn đến việc vi phạm bản quyền (gọi một cách lịch sự là “chia sẻ tập tin”).

Trong khi Sony và Philip vẫn miệt mài với định dạng SACD, gần như tất cả các nhà sản xuất thuộc dạng ông lớn khác cũng đã bắt đầu làm việc với nhau nhằm tạo ra chuẩn DVD chuyên dành cho âm nhạc. Xoay quanh việc Sony đưa thông báo một cách lập lờ với ngụ ý rằng chuẩn SACD sẽ có băng thông đến 100 kHz và dải độ động 120 dB. Cách duy nhất để DVD-Audio (DVD-A) có thể chống lại những con số sai lầm này là chuẩn mới phải có thông số lớn hơn, tốt hơn, điều này biến chuẩn DVD-A bỗng trở nên không tương thích với hàng triệu những đầu DVD đã được bán ra trước đó.

Sau đó, một hacker trẻ tuổi người Na Uy đã phá vỡ phương pháp mã hóa được sử dụng trong các đĩa DVD. Điều này khiến các công ty thu âm cực kỳ hoảng sợ bởi họ luôn cho rằng “chia sẻ tập tin” là nguyên nhân của sự suy giảm doanh số. Chính vì vậy, Sony đã hứa với các công ty thu âm rằng SACD sẽ không bao giờ có thể chơi trên máy tính bằng cách xây dựng hàng loạt thuật toán di chuyển đặc biệt cho bộ cơ, độ rộng mắt đọc laser và mặt phản quang.

Duy chỉ có một điều mà cả hai phía (phía ủng hộ SACD và phía ủng hộ DVD-A) đều nhất trí hoàn toàn – và cũng là sai lầm hoàn toàn. Từ khi âm thanh vòm tạo được thành công cho các thống xem phim gia đình, mọi người luôn nghĩ rằng tương lai của âm nhạc phải là định dạng âm thanh vòm. Lúc này, iPod (Apple) bác bỏ quan điểm này.

Một số điểm tốt hơn về chữ nghĩa, lời nhạc hoặc ảnh bìa khiến DVD-Audio gây được ấn tượng nhiều hơn so với SACD. Nhưng đối với audiophile chỉ có một câu hỏi quan trọng: định dạng nào cho chất lượng âm thanh tốt hơn?

Đó là một câu hỏi hay. Sony đã làm rất tốt vào thời điểm đó và chi hàng triệu USD để quảng bá định dạng SACD, đầu tiên là việc thuê các kỹ sư hàng đầu như Ed Meitner (hiện đang làm việc cho EMM Labs) và Andreas Koch (hiện đang làm việc cho Playback Design) để thiết kế các máy ghi đĩa SACD gốc để chuẩn bị phát hành. Thiết bị này thuộc quyền sở hữu của Sony và sẵn sàng cho mượn miễn phí đối với bất kỳ hãng thu âm nào muốn sản xuất đĩa chất lượng cao, trung thực, không bị sao chép và không bị chia sẻ.

Bởi DVD-Audio được ủng hộ bởi một liên minh các hãng thu âm lớn, do đó rất khó để đạt được một sự đồng thuận. Cũng giống như một nhà bếp với quá nhiều bếp trưởng, các sản phẩm được làm ra cố gắng gom vào rất nhiều thứ để có thể vừa lòng tất cả mọi người, nhưng thật sự không gây được tiếng vang nào. Nó rất phức tạp để hoạt động bởi chỉ đơn giản cho việc phát nhạc hay lựa chọn bài hát bất kỳ bạn vẫn phải cần một màn hình để thực hiện các thao tác điều hướng và lựa chọn.

Hơn nữa, không có một tổ chức cụ thể nào triển khai cho định dạng DVD-Audio. Những bản thu đầu tiên được phát hành dù mang nhãn dành cho audiophile nhưng họ chỉ dành chi phí phần cứng thực hiện việc ghi đĩa chỉ khoảng vài trăm đô la. Khi Sony bắt đầu cuộc đối đầu trực diện, phải mất nhiều năm sau để các đối thủ có thể phát hành được các sản phẩm tương đương.

Đây cũng giống như vấn đề kinh điển con gà và quả trứng. Không một ai có thể thu lợi nhuận từ việc bán đĩa cho đến khi một lượng lớn đầu đọc định dạng đĩa đó đã được bán ra. Không định dạng nào có được sự ủng hộ của số đông người dùng. Vì vậy, không lâu sau đó, cả hai định dạng đều tàn lụi.

Quay lại nửa thập kỷ trước, bộ giải mã DAC chuẩn USB bất đồng bộ (asynchronous USB) được giới thiệu bởi Gordon Rankin (Wavelength Audio) đột nhiên tạo nên sự phát triển cho các thiết bị âm thanh dựa trên nền máy tính. Cộng thêm việc phần cứng càng ngày cà hỗ trợ độ phân giải ngày càng cao như: 96/24 và 192/24 đã khiến nhiều người tuyên bố rằng các file nhạc chứa trên ổ cứng giá 100$ có khả năng phát chính xác hơn một đầu đọc đĩa quan có giá 50.000$. Với sự phát triển của internet tốc độ cao, tải các tập tin lớn đã không còn là vấn đề lớn, thậm chí người dùng không cần phải rời khỏi nhà để mua nhạc mới.

Sau đó, vào năm 2006, Sony đã thực hiện một động thái hết sức bất ngờ. Họ thừa nhận sự thất bại của chuẩn SACD và giới thiệu một định dạng mới với tên gọi “DSD Disc”, được phát triển dựa trên chuẩn SACD nhưng có khả năng phát trên máy tính bằng cách gỡ bỏ các lớp bảo vệ được sử dụng trên chuẩn SACD trước đó. Tôi hiểu rằng, đó không phải là việc tạo điều kiện cho việc bán đĩa, thật sự đó là việc mở đường cho việc bán và cho phép download file DSD qua mạng.

Ngay từ đầu, tuyên bố mang tính tiếp thị của Sony rằng chi hàng triệu đô la cho định dạng DSD sẽ tốt hơn so với liên minh nổi loạn vô tổ chức DVD-Audio khiến nhiều người, rất nhiều người tin rằng chuẩn DSD vốn đã vượt trội hơn so với PCM truyền thống.

Ở mức cao nhất, các kỹ sư âm thanh thường không đồng ý với nhau rằng định dạng âm thanh nào tốt hơn, tuy nhiên, hầu hết các audiophile đã từng trải nghiệm SACD đều cho rằng SACD tốt hơn so với DVD-Audio. Vì vậy họ đã rất hứng thú khi biết tin DSD có thể phát trên máy tính, điều nay gây ra các cuộc tranh cãi lớn trên các diễn đàn âm thanh. Bài viết này của tôi nhằm mục đích nêu ra một số nhận định đó.

Trong năm 2013, một số các trang thiết bị đã được xây dựng để ghi âm, phân phối và phát lại các file DSD, hiện tại chúng tôi nhận thấy có rất nhiều những hạn chế kỹ thuật của định dạng DSD so với PCM như sau:

1) DSD tiêu chuẩn có nhiễu rất thấp trong toàn dải. Nhưng ở 20 kHz nhiễu cũng trở nên to hơn, rõ ràng hơn, trái ngược với những tuyên bố mang tính thương mại của Sony. Một mặt họ nói rằng băng thông mở rộng sẽ khiến âm thanh tự nhiên hơn, mặt khác họ nói rằng tiếng nhiễu ồn ở tần số cao không quan trọng bởi tai người sẽ không thể nghe được. Tôi cho rằng câu trả lời cho vấn đề này phụ thuộc vào người nghe và thời điểm (tâm trạng) nghe…

Tuy nhiên, đây không phải là vấn đề nghiêm trọng với các kỹ thuật thu âm đã trở nên phổ biến hơn 50 năm qua. Bất kỳ thời điểm nào khi xử lý tín hiệu âm thanh, nhiễu ồn đều có thể được thêm vào. Những tiếng nhiễu ồn tần số cao có thể gây hại đến các thiết bị đầu cuối như ampli và loa. Do vậy, thông số kỹ thuật Sony khuyến cáo cho các bên thứ ba ghi rằng nên áp dụng một bộ lọc nhiễu từ dải 50 kHz, và đáp ứng tần số thực tế của SACD không nên vượt quá 30 kHz.

Để giảm thiểu vấn đề này trong các thiết bị ghi âm chuyên nghiệp, hầu hết các thiết bị ghi DSD ngày nay đều có tần số lấy mẫu cao gấp đôi so với SACD. Nó nhanh hơn CD thông thường 64 lần nên thường được gọi là DSD-64, những thiết bị chuyên nghiệp có thể hoạt động ở tần số cao hơn gấp đôi được gọi là DSD-128. Điều này gây ra đôi chút khó khăn khi giới thiệu với những người khác chẳng hạn như kích thước file tăng gấp đôi khiến việc download mất nhiều thời gian hơn và nhiều không gian để lưu trữ hơn.

2) Kể từ khi DSD là định dạng dựa trên cở sở 1-bit nghĩa là không thể thao tác bất kỳ điều gì đối với tín hiệu kể cả là làm mờ nó đi. Vì vậy, để thực hiện thu âm theo các phương pháp hiện đại, nơi các tín hiệu được trộn lẫn, thêm hiệu ứng, vân vân… trước tiên, nó phải được chuyển về dạng tín hiệu PCM (hoặc tương tự), điều chỉnh, xử lý hoàn tất và chuyển lại thành DSD sau khi đã thêm vào một lớp nhiễu ồn ở tần số cao.

3) Ngoại trừ micro, ampli, và loa, tất cả những thiết bị tham gia vào quá trình ghi và phát lại đều phải được thay thế bằng thiết bị mới để có thể tương thích với chuẩn DSD.

Chúng ta có thể thấy rằng khá khó khăn cho DSD vào thời điểm khởi đầu bở nó đòi hỏi phải thay thế khá nhiều thiết bị, vì vậy cách duy nhất để thuyết phục các audiophile gạo cội là chuẩn DSD phải có chất lượng vượt hơn một cách rõ ràng so với PCM. Vì vậy, để giải quyết vấn đề một cách triệt để, lần đầu tiên Ayre công bố một số file ghi âm ở cả hai định dạng DSD và PCM để người nghe có thể tự phán quyết một cách công bằng về bất kỳ ưu điểm nào của định dạng DSD (nếu có).

Chúng tôi thực hiện 3 đoạn ngắn (để tránh các rắc rối về bản quyền), thu âm bằng Ayre QA-9 và đăng trên website của chúng tôi. Nếu bạn có đầy đủ trang thiết bị, hãy download chúng và đánh giá xem định dạng nào tốt hơn và tốt hơn như thế nào.

Vui lòng lưu ý rằng dây dẫn chúng tôi sử dụng giống nhau. Các thiết bị nguồn analog bao gồm:

• Mâm đĩa than A DPS zero-clearance.
• Kim Benz LP-S chuẩn MC
• Tay cần DSP tích hợp sẵn dây dùng kết nối balance
• Ayre P-5xe phono preamplifier.
• Dây tín hiệu Ayre Signature
• Thiết bị giải mã ngược Ayre QA-9 A/D converter.
• Dây USB Cardas kết nối vào Mac Book Pro

Khi chuyển đổi để thực hiện thu theo chuẩn DSD và PCM, tất cả các phần cứng khác là hoàn toàn không đổi. Tất cả mạch điện, nguồn điện, chip giải mã, vỏ máy… là giống nhau 100%. Duy nhất chỉ có 1 điểm khác đó là thuật toán dùng để xử lý dữ liệu thô nhận được từ chip Arda AT1201 ADC chip (6 bits at 256 Fs) sang chuẩn DSD hay PCM mà thôi.

Nếu bạn may mắn sở hữu Ayre DX-5-DSD hoặc Ayre QB-9-DSD, vấn đề cũng giống hệt như vậy. Không có bất kỳ sự khác biệt nào trên đường dẫn tín hiệu ngoại trừ thuật toán để giải mã từ file kỹ thuật số sang analog thông qua chip ESS ES9016. Không có cách nào công bằng hơn để thực hiện việc so sánh.

Tôi nghĩ rằng những người đã bỏ thời gian thực hiện việc so sánh chất lượng âm thanh thật đáng trân trọng, và nên bỏ đi những huyền thoại do Sony tạo ra về DSD khi họ lần đầu tiên cố gắng lấy lại những khoản thu đã mất do bằng sáng chế CD đã hết hạn.

Vui lòng gửi bình luận của bạn với tiêu đề “So sánh định dạng” cho chúng tôi. Chúng tôi sẽ đăng tải những bài thú vị và cố gắng trả lời tất cả các thắc mắc. Chân thành cảm ơn bạn đã quan tâm

Cảm ơn đội ngũ nhân viên Ayre, đặc biệt là Ariel Brown – người đã viết thuật toán; Ryan Berry – người đã xây dựng bộ giải mã và Alex Brinkman – người đã thực hiện các bản thu.

Trân trọng,
Charles Hansen
Ayre Acoustics, Inc.

Link download các file nhạc đối chiếu:

Tên album	Download (file .wav)	Download (file .dsf)
Ella Fitzgerald “Black Coffee” Let No Man Write My Epitaph (Verve – Classic Records Reissue)	PCM	DSD
Crosby, Stills, and Nash “Helplessly Hoping” (Atlantic – Classic Records Reissue)	PCM	DSD
Beethoven “Symphony No.7” Otto Klemperer (Decca – HiQ Records Supercuts)	PCM	DSD

Mai Nguyễn – Hifivietnam.vn
Dịch từ: www.ayre.com