Nhạc số độ phân giải cao chạy trên nền máy tính - Computer Audio là một đề tài nóng trong những năm gần đây. Những file nhạc số có tần số lấy mẫu từ 76,4kHz đến 192kHz/24-bit ngày càng phổ biến và được xem là một trong những nguồn phát chính thống đối với các audiophile bên cạnh đĩa CD Redbook và LP. Tuy nhiên, có vẻ như các file hi-res cũng sẽ sớm lỗi thời khi mà định dạng DSD (Direct Stream Digital) với ưu điểm vượt trội về chất âm đã và đang được các nhà sản xuất thiết bị digital và audiophiles rất quan tâm.

Hiện nay việc một DAC có độ phân giải 192kHz/24bit rất phổ biến, bên cạnh đó, một số đầu giải mã đã được tích hợp khả năng hỗ trợ các file có tần số lấy mẫu cao hơn lên đến 384kHz/32Bit. Kể từ đầu năm nay, với dốc mốc triển lãm CES 2014, nền công nghiệp hi-end audio chứng kiến một bước thay đổi lớn khi các hãng âm thanh giới thiệu nhiều phần cứng hỗ trợ chạy trực tiếp định dạng DSD (Direct Stream Digital ) mà không cần chuyển đổi thành PCM như trước đây. Thêm vào đó các nguồn nhạc DSD được bán ra ngày càng nhiều đã giúp định dạng này có những bước phát triển cực nhanh và thu hút được sự quan tâm đáng kể của người chơi âm thanh trên khắp thế giới. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu những vấn đến cơ bản liên quan đến định dạng DSD.

DSD là gì?

DSD là một hệ thống ghi âm được sử dụng trên chuẩn đĩa SACD (Super audio CD) trước đây. Có rất nhiều lý do khách quan và chủ quan, định dạng đĩa SACD đã không đạt được thành công như mong đợi, tuy nhiên, rất nhiều các kỹ sư thu âm đã chọn và ứng dụng kỹ thuật ghi âm DSD trong công việc của họ. Việc phát trực tiếp định dạng DSD quả thực không dễ dàng trừ khi bạn có được các thiết bị chuyên nghiệp. Sony đã đưa ra phương pháp để có thể phát các file DSD từ máy tính VAIO và các đầu đọc SACD player. Đĩa SACD được mã hóa chống sao chép do đó các đầu đọc dù có khả năng xử lý file DSD cũng thể phát trực tiếp các tập tin lưu trong các đĩa định dạng SACD.

PCM (Pulse Code Modulation)

Có thể xem chuẩn PCM (Pulse-code Modulation) là chuẩn định dạng kỹ thuật số không nén, một hệ thống mã hóa tín hiệu digital nhạy theo dạng sóng SIN của tín hiệu analog. Tần số lấy mẫu và số bit càng cao tương đương với việc tín hiệu analog được mô phỏng lại càng chính xác. Hiện nay, tần số lấy mẫu của các file định dạng PCM có thể lên đến 352,8kHz hoặc hơn nữa tuy nhiên, các đầu DAC thường chỉ giới hạn ở mức 192kHz.  Trên máy tính, thông thường có thể nhìn PCM dưới định dạng WAV, FLAC, AIFF, M4A.

Chuẩn DSD có khả năng lấy mẫu lên rất cao 2.8224MHz (2.822,400 mẫu/giây). Khả năng lấy mẫu của DSD nhanh hơn gấp 64 lần so với CD nhưng độ dài mẫu chỉ là 1 bit. Nếu bit đó là 1 thì biên độ tín hiệu tăng dần, bit là 0 thì biên độ tín hiệu giảm dần. Tất cả các sóng âm nhạc được mã hóa thành các xung 0 và 1 có mật độ khác nhau để mô phỏng tạo các sóng SIN analog. Khi được lưu trữ trong máy tính, DSD có dạng file là *.DFF hoặc *.DSF. Ngoài tỉ lệ lấy mẫu 2.8224Mhz trước đây thì với sức mạnh tính toán hiện tại, DSD cho phép lấy mẫu cao hơn gấp 2, nghĩa là mức lấy mẫu sẽ là 5.6448 Mhz , và một số bản ghi âm đã được thực hiện tại tần số lấy mẫu đó. Đôi khi bạn có thể thấy DSD được ghi là DSD64 hay DSD128 (hay còn gọi là Double DSD), các số 64 và 128 được xem là bội số so với tỉ lệ mẫu của CD (44.1khz). Một số DAC hiện nay thậm chí có khả năng chơi các file DSD lấy mẫu tại 12.288Mhz tương đương DSD256 như xaSound Audio e20 Mk III hay Antelope Audio Platinum DSD, tuy nhiên các bản thu được ghi âm ở tần số lấy mẫu trên có thể nói là cực hiếm gặp. Tuy nhiên, với sự thay đổi công nghệ liên tục trong các năm gần đây thì việc công nghệ ghi âm tiến đến chuẩn DSD256 là rất gần.

Ưu điểm định dạng DSD

Các hãng thu âm đã đưa ra giải pháp ghi và phát lại tại chuẩn PCM ở độ phân giải rất cao và âm thanh của họ cũng đã rất tốt. Như vậy, tại sao chúng tại lại cần một chuẩn định dạng khác có tên DSD. Câu trả lời hợp lý duy nhất đó là DSD có chất lượng tốt hơn PCM. Như vậy vì sao DSD lại có thể cho chất lượng trình diễn tốt hơn chuẩn PCM? Câu trả lời không phải ở vấn đề mã hóa khi thu âm mà nằm ở qua trình giải mã âm thanh khi phát. Nhìn về khía cạnh kỹ thuật thì định dạng PCM cần một bộ lọc phức tạp để có thể tái tạo lại sóng âm thanh tốt hơn, nếu tần số lấy mẫu càng cao thì bộ lọc sẽ càng “nhẹ” hơn. Đối với DSD do bản chất có mức tần số lấy mẫu rất cao nên chỉ cần sử dụng các bộ lọc đơn giản ở mức tần số thấp, tương tự như các bộ lọc trong phân tần của loa. Giảm thiểu được mức độ lọc sẽ ít làm sai biệt âm thanh so với bản gốc hơn.

Chuẩn DoP (DSD-Over-PCM)

Các hệ điều hàng của Microsoft Windows và Apple MAC OS chỉ có thể phát lại âm thanh thông qua định dạng PCM. Vì vậy để phát lại một tập tin DSD mà không chuyển đổi thành PCM là một vấn đề cần phải được giải quyết. Một nhóm các chuyên gia đã nghĩ ra một cách đánh lừa hệ thống máy tính để PC có thể phát được DSD ở định dạng gốc mà không phải chuyển đổi. Giải pháp này được gọi là DoP(DSD-Over-PCM). Để chơi DSD (không chuyển đổi thành PCM) bạn cần có một DAC và một máy tính phù hợp. Phần mềm máy tính cần phải đọc được các tập tin DSD ở dạng dữ liệu, sau đó chuyển đổi thành DoP rồi gửi đến DAC. DAC phải nhận tín hiệu DoP và chuyển đổi nó ra tín hiệu âm thanh analog và phát ra hệ thống audio của bạn.

Thiết bị phát DSD

Tương tự như câu hỏi đặt ra giữa con gà và quả trứng, vậy liệu các file phần mềm (nhạc) DSD có trước hay thiết bị giải mã phần cứng DSD có trước? Thực chất, phần cứng đã phát triển trước, các website cung cấp các file nhạc DSD thương mại tiếp bước theo sau.

Phần cứng để xử lý DSD có một bộ giải mã riêng biệt với các dữ liệu âm nhạc có thể được lưu trữ bên trong ổ cứng nằm tại đầu phát hoặc bên ngoài thông qua hệ thống chia sẻ dữ liệu NAS. Có rất nhiều phương pháp cấu hình cho hệ thống phát DSD. Ví dụ như đầu phát LUMIN Audiophile Network Music, được thiết kế với bộ chuyển đổi DSD và DAC trong một khối duy nhất, việc nạp phần mềm và dữ liệu nhạc được lưu trên ổ cúng NAS chia sẻ thông qua kết nối mạng.

Một số máy phát nhạc khác như Wyred4Sound MS-1, MS-2 lại lưu trữ các dữ liệu nhạc bên trong ổ cứng của đầu phát và sử dụng một DAC bên ngoài, với dạng này các bạn có thể hiểu giống như một cơ CD có HDD bên trong vậy. Một dạng khác như Auraliti PK100 và PK 90 sử dụng DAC bên trong và nhận dữ liệu từ HDD thông qua cổng USB.

Đối với một hệ thống sử dụng máy tính kết hợp với USB DAC, người sử dụng cần trang bị phần mềm để phát nhạc có chức năng chuyển đổi dữ liệu DSD (sang DoP). Trên nền tảng của Macintosh thì chúng ta có Audivana Plus, Channel D Pure Music, HQPlayer, và JRiver Media Center có thể chơi DSD ở định dạng gốc. Đối với Windows thì có Foobar2000, JRiver Media Center, JPLAY, the Teac HR Audio Player, and HQPlayer.

Theo The Absolute Sound