Những ưu điểm của nhạc chất lượng cao High-Res Audio so với các định dạng nhạc thông thường

Tại sao nhạc chất lượng cao Hi-Res có chất lượng âm thanh tốt hơn đĩa CD?

Việc chất lượng nhạc cao hơn không đơn giản chỉ là do tần số lấy mẫu cao hơn, mà là sự kết hợp của nhiều nguyên nhân khác nhau. Tai người đa số chỉ có thể nghe được tối đa tần số lên đến 18kHz, với băng thông tần số của đĩa CD lên đến 20kHz hoàn toàn có thể đáp ứng nhu cầu của người nghe. Tuy nhiên sau đây mình sẽ giới thiệu 3 yếu tố làm suy giảm chất lượng âm nhạc có thể được giải quyết bằng cách sử dụng bit-rates và tần số lấy mẫu cao hơn.

1. Chuẩn CD cho độ phân giải 16 Bit tương đương với 65,536 nấc tín hiệu khác nhau để số hóa các tín hiệu âm thanh analog. Giới hạn này gây ra độ méo tiếng có thể nghe được ở những khúc im lặng của ca khúc. Những tiếng ồn do lượng tử hóa này luôn hiện diện và thậm chí có thể so sánh với tiếng ồn hiện diện trên băng cối hay đĩa than. Tuy nhiên vì đây là tiếng ồn điện tử nên sẽ có cảm giác khó nghe hơn so với các tiếng ồn trên băng cối, đĩa than.
2. Việc chuyển đổi giữa tín hiệu analog và tín hiệu kỹ thuật số vẫn chưa hoàn hảo một trăm phần trăm chính xác. Ví dụ, các mạch low-pass filters được sử dụng trong các thiết bị converter chuyển đổi analogue-to-digital ADC và digital-to-analogue DAC không thể đảm bảo độ hoàn hảo chuyển đổi trên lý thuyết. Thêm vào đó, nhiễu jitter của tín hiệu clock cũng làm cho việc chuyển đổi không chính xác và thêm độ méo tiếng vào tín hiệu đầu ra.
3. Việc thu âm kỹ thuật số yêu cầu độ chính xác cực kỳ cao và tránh hiện tượng inter-sample peaks ISP (đỉnh chồng giữa các mẫu thu âm khác nhau). Đồng thời việc thu kỹ thuật số cũng yêu cầu kỹ thuật của kỹ sư âm thanh điều chỉnh mức gain tối đa cẩn thận để có thể thu được đầy đủ độ động của các nhạc cụ (dynamic range).

Sử dụng bản thu gốc phòng thu (native Studio Master) chất lượng cao có thể giúp làm giảm những vấn đề của chất lượng thu CD thông thường nêu trên.

1. Các thiết bị âm thanh hiện đại đều có thể tái tạo ngưỡng dynamic range lên đến khoảng 120 dB bằng cách sử dụng tín hiệu âm thanh có bit-rates cao khoảng 24Bit. Lúc này mức độ ồn do lượng tử có thể được bỏ qua bởi ví mức lượng tử tín hiệu số sẽ lên đến 16,777,216 nấc tín hiệu nhiều hơn hẳn so với mức 65,536 nấc của chất lượng nhạc 16 bits
2. Mức tần số lấy mẫu cao hơn cho phép việc thu âm các tín hiệu âm nhạc trên ngưỡng tần số 20 kHz, giúp các bản thu có thể tái tạo được toàn bộ hòa âm của nhạc cụ được thu. Đồng thời, tần số lấy mẫu cao hơn cũng làm giảm hiện tượng inter-sample peak, giảm được độ méo tiếng có thể nghe được.
3. Việc kết hợp giữa mức bitrate cao và tần số lấy mẫu cao hơn tạo điều kiện cho các kỹ sư âm thanh có đủ băng thông và dung lượng để tạo nên những bản thu có chất lượng cao và những audiophile có thể tái tạo được âm thanh chân thật, gần với bản thu gốc nhất

Giữa bitrate và tần số lấy mẫu đều có một mối tương quan nhất định. Nếu các bạn tăng tần số lấy mẫu thì sẽ dẫn đến việc tăng tỉ lệ Tín hiệu trên tạp âm hay còn gọi Signal to Noise Ratio (SNR). Còn nếu các bạn muốn giữ mức SNR ổn định thì cũng sẽ dẫn đến việc giảm số lượng bits của tín hiệu kỹ thuật số. Định dạng nhạc DSD (Direct Stream Digital) là một ví dụ điển hình cho vấn đề này khi mức tín hiệu số chỉ có 1 bit được sử dụng nhưng có mức tần số lấy mẫu rất cao lên đến 5.6448 MHz dành cho định dạng DSD128.

Dưới đây là phần mềm MusicScope – Phần mềm đo đạc nhiều định dạng file nhạc khác nhau giúp phân biệt điểm khác biệt thông qua biểu đồ và hình ảnh

Hình ảnh dưới đây cho thấy một cùng một file nhạc được thu CD-Record (16 Bit/44.1kHz) với mức giới hạn vào khoảng hơn 20kHz có thể được nhìn thấy thông qua bảng phổ spectrum và biểu đồ thác nước (waterfall diagram). Đặc biệt hơn bản thu có thể hiện vài lỗi inter-sample peak (trong phần History) dẫn đến tăng mức đỉnh cực đại đến hơn 3dB (trong mục True Peak Level)

Dưới đây là cùng một bản thu nhưng ở chất lượng MP3 (128 kBit/s) đã được chuyển đổi sang định dạng WAV. Các file nhạc lossy như MP3, AAC được dùng để nén dung lượng file nhạc thông qua một thuật toán nén lossy bị suy hao về chất lượng. Ở tấm hình bên dưới chúng ta có thể thấy mức tần số tối đa chỉ lên đến 16.5 kHz cũng như lượng thông tin ở tần số cao bị suy giảm đi nhiều thông qua biểu đồ thác nước. Việc nén được thực hiện bằng cách lược bỏ thông tin trong các tần số cao được thực hiện thông qua một model dựa trên nghiên cứu cảm nhận âm thanh của con người khi các thông tin tần số bị mất sẽ được che phủ bằng các phần có âm lượng lớn trong ca khúc.

Nếu các bạn so sánh bản thu MP3 so với bản thu gốc trong phòng thu (Native Studio Master) ở hình dưới thì sẽ thấy được sự khác biệt cực kỳ rõ ràng.

Bức hình này phân tích bản thu gốc trong phòng thu với chất lượng bitrate lên đến 24 bits và tần số lấy mẫu lên đến 96kHz. Các file nhạc chất lượng cao có thể được lưu dưới các định dạng FLAC hoặc ALAC để tiết kiệm dung lượng lưu trữ thay vì các định dạng file WAV, AIFF như thông thường. Bản thu cho thấy ngưỡng thu hoàn hảo không bị các inter-sample peak. Dải tần số lên đến 40kHz và đảm bảo có thể tái tạo toàn bộ hòa âm của các nhạc cụ được thu

Cuối cùng là một bản thu ở định dạng DSD (Direct Stream Digital) ở chuẩn DSD128 với mức tần số lấy mẫu lên đến 5,6448 MHz. Mức tần số của âm nhạc có thể thấy được lên đến 48 kHz. Các bạn có thể vẫn có tín hiệu ở các tần số cao hơn, tuy nhiên đa số tín hiệu này là nhiễu noise được đẩy lên cao các tần số rất cao. Điều này vừa làm tăng độ chính xác của các tín hiệu nhạc ở ngưỡng nghe được, và tai người nghe cũng không có thể cảm nhận được các tần số trên, cũng không có một nhạc cụ nào có tần số cao như vậy.

Các thiết bị và phần mềm đo được cung cấp bởi đội ngũ XiVero (http:/www.xivero.com). Họ phát triển phần mềm MusicScope để có thể thực hiện việc đo đạc độ chính xác các file nhạc.

Nói như vậy liệu tai người có thể phân biệt được sự khác biệt giữa các định dạng khác nhau hay không?

Điều này phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của bản thu gốc, nếu như bản thu âm gốc có chất lượng kém với dynamic range thấp và có nhiều hiện tượng nhiễu hoặc méo tiếng thì dù có sử dụng đến định dạng 24 bit hay DSD thì cũng chẳng cải thiện được gì. Với những bản thu âm tốt có chất lượng và đầu tư kỹ càng thì sự khác biệt có thể dễ dàng nhận biết hơn.

Ngoài ra các bạn cũng cần đầu tư một dàn âm thanh có độ chi tiết cao, có độ trong trẻo để có thể nghe được đầy đủ nội dung của bản thu. Các bạn cũng không nên quá quan trọng vào những thiết bị có tem High-res Audio hay không, bởi vì tem High-Res Audio trên các thiết bị âm thanh cũng không quá quan trọng đa số chỉ là một phương tiện dùng trong marketing là chính. Thay vào đó hãy tìm và nghe thử thiết bị nào có chất âm đầy đủ chi tiết và hợp tai bạn nhất là được.

Nguồn:  Highresaudio​