Sample (mẫu) và Sampling rate (Tần số lấy mẫu) : Như ta đã biết tín hiệu analog là sóng hình sine nhưng khi chuyển sang digital ta chỉ lấy được giá trị trên đường sine đó. Khi lấy được 1 giá trị ta gọi là lấy mẫu sample . Càng lấy được nhiều mẫu Sample ta có đường biểu diễn digital gần giống với analog nhất. Số mẫu lấy được trong 1 giây được gọi là tần số lấy mẫu Sampling rate và đo bằng kHz. Tần số lấy mẫu càng cao càng tái tạo chính xác sóng sine analog. Ví dụ chuẩn âm thanh của CD có tần số lấy mẫu là 44.1kHz tức là trong 1 giây lấy được 44.100 mẫu.

* Tại sao lại là 44.1kHz mà không phải con số khác? Theo định lý Nyquist hoặc tần số Nyquist nói rằng : để tránh mất thông tin khi lấy mẫu digital một tín hiệu, bạn phải lấy mẫu với tốc độ ít nhất gấp đôi tần số tín hiệu mong đợi cao nhất. Do tín hiệu audio analog mà con người có khả năng nghe được có tần số khoảng 22kHz.

Bit dept (độ sâu bit)

Khái niệm này hơi khó hiểu cho người chưa biết nhiều về tin học vì thế bạn cần đọc kỹ

Vì thiết điện tử xử lý dựa trên hệ nhị phân gồm 0 & 1 vì thế tín hiệu analog sau khi lấy mẫu Sample sẽ được biểu diễn dưới dạng số nhị phân để biểu diễn giá trị của mẫu Sample đó.

Lấy ví dụ ở hình dưới 4 ô tương đương với 4bit mỗi bit như vậy có thể biểu diễn 2 giá trị là 0 & 1. Số lượng bit người ta gọi là Bit dept

Nếu 1 bit chỉ biểu diễn được 2 giá trị là 0&1 thì 2bit có thể biểu diễn được 4 giá trị 00, 01,10,11

Số bit càng nhiều thì số lượng giá trị có thể biểu diễn càng lớn theo cấp số mũ ví dụ 16bit ~ 53.536 giá trị

Có nhiều giá trị thì mẫu sample đó biểu diễn được sắc thái âm thanh rõ hơn. Sẽ hơi khó hình dung đối với sắc thái âm thanh nên ta lấy ví dụ dưới đây đối với hình ảnh

Tương tự như âm thanh thì hình ảnh digital cũng được biểu diễn dưới dạng bit. Số bit càng lớn càng biểu diễn được nhiều màu và dải màu sẽ mịn hơn. Điều tương tự cũng xảy ra với âm thanh.

Dynamic Range (độ động)

Độ động ở đây là độ lớn âm thanh to nhất có thể biểu diễn được của mẫu sample với bit dept nhất định

Âm thanh 16 bit có Dynamic Range khoảng 96dB, 24bit ~ 144dB....

Tiêu chuẩn 16 bit 44.1kHz vừa đủ thích hợp để âm thanh có độ động và dải tần số nằm trong ngưỡng nghe của đa số mọi người. Đây là lý do hiện tại nó vẫn là tiêu chuẩn phổ biến nhất cho CD cũng như nhạc số.

Clipping

Hầu hết mọi người khi đọc những thông số này đều chỉ hình dung về chất lượng của file nhạc khi phát, tuy nhiên những thông số này quan trọng hơn nhiều trong công đoạn thu âm. Dù là thu âm analog hay thu âm digital thì công đoạn chuyển analog ra digital với thông số càng cao sẽ giúp giữ lại càng nhiều thông tin cho sản phẩm digital.

Clipping xảy ra khi tín hiệu analog không thể được biểu diễn đầy đủ khi chuyển sang digital. Điều này xảy ra khi bit dept không đủ sâu tức là không đủ giá trị để biểu diễn hết.

Vì phạm vi tín hiệu có thể có của thiết bị âm thanh chuyên nghiệp lớn hơn nhiều so với những gì người bình thường có thể nghe được, sử dụng 24-bit trong thu âm cho phép các chuyên gia âm thanh áp dụng rõ ràng hàng nghìn hiệu ứng và hoạt động liên quan đến việc trộn mixing và mastering âm thanh để sẵn sàng tái tạo và phân phối cho bản thu âm cuối cùng.

Re-Sampling

Các phần mềm xử lý nhạc số còn có khái niệm Re-sampling (lấy mẫu lại)

Ví dụ : 1 file nhạc đang có tần số lấy mẫu 192kHz nhưng chip DAC chỉ xử lý được file có tần số lấy mẫu 44.1kHz lúc này phần mềm sẽ dựa trên 192.000 mẫu có sẵn để phân tích và tái tạo lại 44.100 mẫu. Điều tương tự xảy ra với Bit dept khi chuyển từ 24bit về còn 16bit. Việc lấy mẫu lại tất nhiên sẽ làm giảm chất lượng âm thanh.

Không chỉ Re-sampling (lấy mẫu lại) giảm mà các phần mềm còn Re-sampling tăng, ví dụ chuyển file nhạc có chất lượng 44.1kHz/16bit thành file nhạc 192kHz/24bit. Việc làm này dựa trên thuật toán nội suy tức là từ 2 giá trị liền kề ban đầu suy đoán và thêm vào giá trị ở giữa. Tất nhiên việc suy đoán này không phải lúc nào cũng chính xác, vì thế về cơ bản việc Re-sampling tăng này không giúp chất lượng file nhạc tăng lên mà còn có thể gây sai lệch âm sắc.

Việc hiểu về Re-sampling có ý nghĩa trong việc chọn thiết bị và chọn file nhạc. Một điều quan trọng nữa là hiện nay nguồn nhạc chất lượng cao chia sẻ miễn phí trên internet rất nhiều, tuy nhiên trong đó có bao nhiêu thực sự là chất lượng cao hay chỉ là file được Re-sampling up-scale lên.

Việc lựa chọn nguồn nhạc khi chơi nhạc số với xu hướng hiện nay là nhạc hi-res thì nguồn gốc của nhạc cần được chú trọng.

Bitrate (tốc độ bit)

Bitrate để chỉ lượng dữ liệu được truyền di trong 1 đơn vị thời gian.

Ta hay nghe nhạc MP3 128kbps nghĩa là sẽ có 128.000bit được truyền đi trong 1 giây

Tương tự định dạng CD 44.1kHz/16-bit có tốc độ bit là 1.4Mbps ~ 1.400.000bit truyền đi trong 1 giây

* Hiểu các thông số như thế nào cho đúng:

- Thông số thiết bị : bạn có 1 bộ giải mã DAC 192kHz/24bit nghĩa là bộ DAC của bạn có thể xử lý file nhạc có tần số lấy mẫu 192kHz và Bit dept 24bit

- Thông số File : bạn có 1 file nhạc 192kHz/24bit nghĩa là file nhạc của bạn được điều chế lấy mẫu với tần số 192kHz và có Bit dept là 24bit

- Rất nhiều người chơi hiểu lầm rằng mua 1 bộ DAC 192kHz/24bit có nghĩa là họ sẽ được thưởng thức nhạc số ở chất lượng cao hơn. Bạn đưa con cá ươn cho đầu bếp thượng hạng thì con cá ươn vẫn là con cá ươn, đầu bếp giỏi đến mấy cũng không thể biến con cá ươn thành con cá tươi.

- 1 File 192kHz/24bit nếu đưa vào DAC chỉ hỗ trợ 48kHz/16bit thì hoặc là sẽ không xử lý được hoặc là phần mềm sẽ re-sampling (lấy mẫu lại) về 44.1kHz/16bit rồi phần cứng DAC mới xử lý được.

- Có phải bit dept càng cao càng tốt? Nó còn tùy thuộc vào thông số phần cứng, thông số file, nguồn gốc file như đã đề cập ở trên.

- Ngoài ra còn rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh sau cùng. Ví dụ: đối với tôi nếu phải lựa chọn giữa DAC cao cấp 48kHz/16bit với DAC rẻ tiền 192kHz/24bit, cá nhân tôi sẽ chọn DAC cao cấp 48kHz/16bit.

* Trong bài viết này vẫn không đề cập đến DSD vì PCM, DSD hay nhạc số nói chung có cùng nguyên lý hiểu được về nhạc số dựa trên PCM sẽ dễ dàng hiểu được DSD, việc đề cập 1 lúc 2 vấn đề sẽ gây khó khăn cho người mới tìm hiểu. DSD sẽ được đề cập đến trong 1 bài viết khác.