Phần 2. Sự Khác Biệt Giữa Công Nghệ Âm Thanh Kỹ Thuật Số (Digital) Và Âm Thanh Tương Tự (Analog) - The first knowledge sharing application in Vietnam

Đã có nhiều sự tranh luận về chất lượng âm thanh kỹ thuật số tốt hơn hay âm thanh Anolog tốt hơn. Một trào lưu chơi đĩa than đang nở rộ với nhiều ưu điểm của nó. Tuy nhiên, âm thanh kỹ thuật số vẫn là đỉnh cao, bài viết sau sẽ giúp bạn hiểu rõ vấn đề hơn.

Có hai ước mơ lớn của con người mà khoa học kỹ thuật đã đáp ứng được trong thế kỷ 20: Ước mơ thứ nhất là tái tạo lại các hiện tượng nghe được, thấy được trong thế giới tự nhiên. Ước mơ thứ hai là giao tiếp từ đằng xa.

Ngành kỹ thuật điện tử và viễn thông đã thực hiện được cả hai giấc mơ này bằng những cải tiến liên tục từ cả trăm năm qua. Từ những chiếc máy nghe nhạc bằng đĩa cơ học, những thước phim câm chỉ có hình ảnh trắng đen, những chiếc điện thoại màng than đến nay chúng ta đã có những dàn DVD hiện đại với kỹ thuật âm thanh vòm phức tạp, những kênh thông tin cáp quang hoặc vệ tinh truyền một lúc hàng trăm chương trình truyền hình . Đó là quá trình phát triển từ tín hiệu âm thanh Analog sang tín hiệu Digital.

1. Âm thanh Analog là gì?

Ban đầu , các hiện tượng tự nhiên đã được những nhà vật lý mô phỏng là bằng những chuỗi thay đổi liên tục. Tiếng chim hót được ghi nhận như là kết hợp của những chuỗi dao động hình sin. Âm thanh trong đĩa cơ học đến phim nhựa quang học, rồi đến cả băng cassette đều là được lưu lại như là những chuỗi tín hiệu hình sin liên lục. Hình ảnh bầu trời xanh và mây trắng trong băng video cũng là những tín hiệu biến thiên liên tục. Các nhà khoa học sẽ chuyển các tín hiệu này thành dòng điện thay đổi liên tục và lưu trữ vào băng hình video.

Kỹ thuật lưu trữ như vậy gọi là kỹ thuật tương tự (analogue). Cứ như vậy, người ta thiết kế nên biết bao nhiêu phương tiện nghe nhìn, phim ảnh, băng nhạc, băng video, điện thoại viễn thông, phát thanh truyền hình v.v…

2. Âm thanh kỹ thuật số là gì?

Các khoa học phát hiện ra rằng cảm xúc của con người còn bị chi phối bởi một yếu tố rất quan trọng, đó là thời gian. Hãy làm một thí nghiệm như sau: Trong một căn phòng mà bên ngoài trời lạnh đến 0 độ. Bạn phải sưởi ấm bằng cách cho dòng điện 10 ampere chạy qua một dây điện trở sưởi, thí dụ như bếp điện chẳng hạn. Bạn thấy không đủ ấm, phải tăng cường độ dòng điện lên 11 ampere, có khi tăng lên 12 hay 13 ampere, dòng điện chạy qua nhiều hơn, nhiệt lượng phát ra nhiều hơn, bạn mới thấy đủ ấm. Nếu trời bên ngoài bớt lạnh, bạn giảm dòng điện sưởi ấm qua điện trở sưởi xuống còn 8 hay 9 ampere mà thôi là đã vừa đủ ấm. Công việc bạn đang làm là điều hòa nhiệt độ cho vừa ý theo nhiệt độ môi trường bên ngoài. Đó là một công việc có tính chất kỹ thuật tương tự. Việc này đòi hỏi bạn phải có cách để tăng giảm dòng điện liên tục theo ý muốn. Nếu bạn không có cách nào tăng giảm dòng điện liên tục mà chỉ có một công tắc để đóng hay ngắt dòng điện mà thôi. Có cách nào điều hòa nhiệt độ không ?

Các nhà kỹ thuật mang yếu tố thời gian vào. Với chỉ một công tắc đóng hay ngắt điện, họ sẽ làm như thế này: Muốn ấm nhiều sẽ đóng điện trong 10 phút rồi ngắt điện 1 phút. Muốn giảm thì đóng điện 9 phút rồi ngắt 1 phút. Muốn sưởi ít hơn thì đóng điện 2 phút rồi ngắt 1 phút, muốn ít hơn nữa thì đóng điện 1 phút mà ngắt điện đến 10 phút. Với các làm như thế, chỉ có hai mức khống chế là đóng hay ngắt, có hay không, các nhà kỹ thuật đã có thể điều chỉnh được nhiệt độ phòng theo ý muốn. Cách làm như vậy là cơ sở lý thuyết của kỹ thuật số mà ưu điểm đầu tiên là đơn giản hóa việc điều chỉnh liên tục dòng điện, chỉ còn một công tắc ngắt điện theo thời gian. Hai mức đóng hay ngắt điện gọi là hai mức luận lý 0 và 1.

Sự ưu việt của âm thanh kỹ thuật số

Có ba yếu tố sau minh chứng cho sự tối ưu của âm thanh kỹ thuật số:

Thứ nhất là đơn giản trong lưu trữ. Thay vì ghi âm ghi hình phức tạp bằng nhiều mức trong các băng từ tính như băng video, băng cassette… người ta chỉ cần ghi bằng cách đục các lỗ để tượng trưng cho luận lý 0 và 1. Đĩa CD, VCD và DVD theo nguyên tắc này. Người ta đục lỗ rồi cho tia laser chiếu qua để đọc lại dữ liệu.

Thứ hai là giao tiếp từ xa. Thay vì phát thanh truyền hình phải xử lý tín hiệu ở nhiều mức, gây méo mó, nghẹt tiếng, sai màu… bây giờ chỉ còn truyền hai mức 0 và 1 dễ truyền, hình ảnh âm thanh được giữ nguyên gốc.

Thứ ba là biến hóa. Các chuỗi luận lý 0 và 1 dễ dàng được các nhà toán học xử lý biến hóa vô cùng. Các mạch lọc số cho ra các âm thanh vòm (surround) đủ các kiểu nghe rất hấp dẫn và hoành tráng. Các phương thức xử lý ảnh số cho ra vô vàn các ảnh ghép, các kỷ xảo truyền hình mà tín hiệu tương tự không thể làm được.

Mục lục bài viết