Tìm hiểu hệ thống âm thanh kĩ thuật số hoàn toàn Full DA

Bên cạnh âm thanh trong lĩnh vực giải trí, âm thanh xe hơi cũng là một lĩnh vực hóc búa đòi hỏi nhiều thời gian tìm tòi của giới sành âm. Công nghệ đã mang tới nhiều giải pháp giúp xử lí âm thanh trong xe hơi tốt hơn. Tuy nhiên, chi phí và công sức bỏ ra cũng không phải là ít. Để tìm hiểu về một khía cạnh của độ âm thanh trong xe hơi, xin mời cộng đồng OF tham khảo bài viết chia sẻ bởi thành viên ‘Mèo sạch thỉu’


Khái niệm cơ bản trong hệ thống âm thanh

Hệ thống âm thanh “kỹ thuật tương tự truyền thống” là hệ thống từ đầu phát tín hiệu (đĩa CD, băng cassette, đài radio) đều chuyển sang “tín hiệu tương tự” (Với CD dùng bộ giải mã DAC độ phân giải 16 bit/ 44.1Khz). Chúng được chuyển tới âm ly khuếch đại rồi ra loa. Để dễ hiểu hơn ta có thể khái quát rằng: Toàn bộ đường truyền từ đầu phát tới âm ly và loa sẽ ở dạng ‘tín hiệu tương tự'.

Hệ thống âm thanh “kỹ thuật tương tự truyền thống

Hệ thống âm thanh “kỹ thuật tương tự” thường được bổ sung bộ xử lý để nhằm tăng chất lượng tín hiệu, một bộ xử lý (ngày nay thường dùng kỹ thuật số) để hiệu chỉnh tín hiệu trước khi đưa sang âm ly khuếch đại. Toàn bộ tín hiệu từ đầu phát qua bộ xử lý rồi qua âm ly tới loa đều ở dạng “tín hiệu tương tự”.Trong bộ xử lý kỹ thuật số người ta sử dụng bộ chuyển đổi Analog/Digital tương tự/kĩ thuật số rồi thêm bước xử lý bằng phần mềm. Bước tiếp theo sẽ chuyển sang dùng bộ chuyển đổi Digital/Analog - kĩ thuật số/tương tự để đưa “tín hiệu tương tự” ra âm ly khuếch đại. Hệ thống này còn gọi là hệ thống bán số (semi-digital) do có sự can thiệp của bộ xử lý tín hiệu số. Tín hiệu tương tự thường sử dụng jack chuẩn RCA.

Để tăng chất lượng tín hiệu, người ta thêm vào bộ xử lí kĩ thuật số DSP nhưng vẫn còn đó những bất cập

Ngày nay, chúng ta có thêm một giải pháp âm thanh khác mang tên “hệ thống kĩ thuật số hoàn toàn” - Full DA. Đây là hệ thống mà tín hiệu từ đầu phát tới bộ xử lý, âm ly đều ở dạng kỹ thuật số. Trong hệ thống này người ta sử dụng chỉ một bộ chuyển đổi kĩ thuật số/tương tự duy nhất ở tầng âm ly khuếch đại. Hệ thống kĩ thuật số hoàn toàn sẽ được nói rõ hơn ở trong phần dưới đây.

Biện pháp nâng cấp âm thanh xe hơi, lợi ích của Full DA

Với các đầu phát của các hãng xe châu Âu như Mercedes-benz, BMW, Audi … dùng chuẩn MOST cho toàn bộ các dạng tín hiệu như: âm thanh, hình ảnh, cảm biến, an ninh, điều khiển. Vì thế hệ thống cần có bộ chuyển đổi nhằm tách tín hiệu âm thanh kĩ thuật số nói riêng ra khỏi các tín hiệu kĩ thuật số nói chung trước khi đưa tới bộ xử lý âm thanh.

Full DA chỉ sử dụng một cáp quang tín hiệu cao nhất thay vì rất nhiều dây RCA
chuyển đổi như hệ thống âm thanh thông thường

Với hệ thống bán kĩ thuật số truyền thống, người ta phải sử dụng tới ba bộ chuyển đổi tín hiệu. Đầu tiên là chuyển đổi kĩ thuật số/tương tự (Digital to Analog Converter - DAC) ở đầu phát, sau đó bộ tương tự/ kĩ thuật số ở bộ xử lý (Analog to Digital Converter - ADC), tín hiệu sau khi được xử lý sẽ chuyển đổi ngược lại dạng tương tự (Digital to Analog Converter - DAC). Trong đầu phát ngày nay, các mạch chuyển đổi DAC cao cấp độc lập dành cho người sành âm như TDA 1541, Burr Brown… gần như biến mất. Tính năng DAC chỉ được tích hợp trong bộ xử lý chung dẫn tới tín hiệu âm thanh tương tự đầu ra có chất lượng rất thấp. Trong “hệ thống kĩ thuật số hoàn toàn” người ta chỉ sử dụng một bộ DAC duy nhất ở tầng vào của âm ly. Việc này góp phần cải thiện chất lượng của bộ DAC với chất lượng âm thanh vượt bậc.

Do nhiều lần chuyển đổi giữa A/D - D/A và DSP rồi mới đến bộ khuếch đại
nên hệ thống âm thanh thông thường không truyền tải đầy đủ tín hiệu từ bộ phát ban đầu

Tuy nhiên, độ phân giải của tín hiệu số ở phương pháp bán kĩ thuật số/ tương tự khi qua ba bộ chuyển đổi DAC-ADC-DAC từ 16 bit bị hạ xuống chỉ còn 13 bit. Chỉ có hệ thống xử lý số hoàn toàn Full DA gần như giữ nguyên độ phân giải âm thanh ở mức 15.5 bit.

Các can nhiễu xâm nhập vào đường truyền là các dây dẫn tín hiệu tương tự trong hệ thống bán kĩ thuật số/ tương tự đã làm méo nghiêm trọng tín hiệu cuối cùng của hệ thống phát ra loa. Việc này được loại bỏ hoàn toàn trong hệ thống xử lý kĩ thuật số hoàn toàn Full DA.

Hệ thống thông thường cho các bước tín hiệu bị nhiễu

Việc kết nối trong hệ thống bán kĩ thuật số/ tương tự cần rất nhiều dây tín hiệu RCA từ đầu phát tới bộ xử lý, rồi từ bộ xử lý tới âm ly. Việc này gây tốn nhiều chi phí & khó khăn trong quá trình lắp đặt. Trong khi đó hệ thống Full DA chỉ cần dùng một sợi cáp quang duy nhất.

Can thiệp vào tín hiệu để đạt được âm hình tối ưu trong xe hơi ở cả ba tham số là biên độ, pha và dải tần của tín hiệu sẽ rất khó đạt được trong hệ thống âm thanh bán kĩ thuật số/ tương tự do độ méo tín hiệu của các bộ chuyển đổi gây nên. Việc giữ nguyên âm thanh gốc dạng kỹ thuật số trong hệ thống xử lý số hoàn toàn là bước tiến vượt bậc trong việc đạt âm hình mong muốn của người sành âm. Hay nói cách khác, nếu không có giải pháp xử lý tín hiệu số hoàn toàn sẽ không có âm hình chất lượng cao.

Tuy nhiên hệ thống xử lý kỹ thuật số hoàn toàn cũng không phải là giải pháp toàn vẹn với nhiều điểm cần lưu ý.

Việc xử lý tín hiệu số ở dạng cấp cao đòi hỏi phải có thiết bị chất lượng cao, khi sử dụng giải pháp này với thiết bị cấp thấp sẽ không đạt được hiệu quả mong muốn. Việc xử lý tín hiệu khi dùng các sản phẩm kém chất lượng dẫn tới tín hiệu bị méo rõ rệt, gây hiệu ứng phụ cho âm thanh mà giới sành âm cho rằng đây là hiệu quả ngược.

Sử dụng giải pháp kĩ thuật số hoàn toàn theo chuẩn Most đòi hỏi phải có thiết bị tách tín hiệu âm thanh số từ tổ hợp các tín hiệu trong hệ thống. Đây là việc không hề dễ với nhà phát triển giải pháp xử lý tín hiệu kĩ thuật số hoàn toàn. Nói cách khác không nhiều nhà phát triển giải pháp có thể đáp ứng được nhu cầu này.

Sau quá trình sử dụng thực tế, các chuyên gia nhận định hệ thống xử lý số hoàn toàn chỉ phát huy hết công năng khi sử dụng giáp pháp âm ly kéo loa theo kiểu tích cực: Mỗi âm ly kết nốitrực tiếp mỗi loa thay vìđi qua bộ phân tần rồi ra nhiều loa. Lí do là vì bộ phân tần sẽ làm suy giảm rõ rệt sự chi tiếtcủa âm thanh. Việc dùng mỗi kênh âm ly chỉ kết nối khuếch đại một loa duy nhất sẽ làm tăng số lượng âm ly, vì thế chi phí hệ thống sẽ tăng lên và chiếm thêm không gian lắp đặt.

Một bộ Audison FullDA lắp trên Mazda3 tại Việt Nam

Để hiểu hết các công năng và căn chỉnh hệ thống số hoàn toàn là công việc tương đối phức tạp. Nó đòi hỏi kỹ thuật viên phải có các hiểu biết rất chuyên sâu về âm học, tính năng thiết bị cùng, trình độ ngoại ngữ chuyên môn tốt cũng như có các thiết bị đo đạc, căn chỉnh chuyên dụng. Đây là việc mà không phải nhà bán lẻ nào tại nước ta có thể đáp ứng được hết.

Theo gợi ý rất tâm huyết của ông Massimo, chuyên gia âm thanh đến từ ElettroMedia, chúng ta hoàn toàn có thể nâng cấp hệ thống, cải thiện đáng kể chất lượng âm thanh khi chuyển đổi từ âm ly khuếch đại dạng bị động (sử dụng bộ phân tần cho ra nhiều loa) sang dạng tích cực (kết nối trực tiếp từ loa tới từng kênh của âm ly). Do bỏ qua bộ phân tần nên chất lượng âm thanh được cải thiện vượt bậc.

Ông Massimo, chuyên gia âm thanh đến từ ElettroMedia

Ngoài ra, việc làm chống ồn kĩ càng cho cánh cửa sẽ tạo thành các thùng loa, góp phần giảm thiểu hiệu ứng sóng đứng trong cánh cửa gây méo tiếng. Thử nghiệm thực tế trên tất cả các xe đều đem lại hiệu quả trực quan với dải trầm tăng 6-10db và dải trung tách bạch, chi tiết hơn rất nhiều so với lúc chưa làm chống ồn.

Việc nâng cấp các loa với độ nhậy cao (>92db) và chọn hướng tính tốt (âm năng trải đều ở toàn dải ở các hướng lệch tâm hoa) cũng là một giải pháp hay mà chuyên gia khuyên mọi người áp dụng khi chưa có điều kiện nâng cấp hệ thống lên xử lý kĩ thuật số hoàn toàn.