ADC và DAC là gì? Hai mảnh ghép quan trọng của âm thanh số

ADC (Analog-to-Digital Converter, bộ chuyển đổi tương tự sang số) biến tín hiệu âm thanh analog thành dữ liệu số để lưu trữ và xử lý, còn DAC (Digital-to-Analog Converter, bộ chuyển đổi số sang tương tự) làm việc ngược lại: biến dữ liệu số thành tín hiệu analog để loa hoặc tai nghe phát ra tiếng. Mọi bản nhạc số bạn nghe, mọi cuộc gọi và mọi bản thu âm đều phải đi qua ít nhất một ADC và một DAC. Hiểu hai mảnh ghép này giúp bạn biết vì sao cùng một file nhạc nghe khác nhau trên các thiết bị khác nhau.

Âm thanh trong đời thực là sóng analog liên tục: giọng nói, tiếng đàn, tiếng trống đều là dao động áp suất không khí biến đổi liên tục theo thời gian. Máy tính và điện thoại không lưu được sóng liên tục, chúng chỉ lưu được các con số. ADC lấy mẫu sóng analog hàng chục nghìn lần mỗi giây và ghi lại biên độ mỗi lần lấy mẫu thành số. DAC đọc các con số đó và tái tạo lại sóng analog gần giống bản gốc.

ADC hoạt động như thế nào?

ADC làm hai việc chính: lấy mẫu (sampling) và lượng tử hóa (quantization). Tốc độ lấy mẫu, gọi là sample rate, đo bằng kHz, cho biết mỗi giây ADC đo sóng bao nhiêu lần. CD âm thanh dùng 44,1 kHz, tức 44.100 lần mỗi giây. Độ sâu bit (bit depth) cho biết mỗi lần đo ghi lại chi tiết đến mức nào: 16 bit cho khoảng 65.536 mức biên độ, 24 bit cho hơn 16 triệu mức.

Quy tắc cơ bản: để ghi lại một tần số, tốc độ lấy mẫu phải ít nhất gấp đôi tần số đó. Vì tai người nghe tối đa khoảng 20 kHz, sample rate 44,1 kHz đủ bao phủ dải nghe được. Sample rate cao hơn 96 kHz hay 192 kHz chủ yếu phục vụ xử lý trong phòng thu, không đồng nghĩa tai bạn sẽ nghe hay hơn một cách rõ rệt.

DAC hoạt động như thế nào?

DAC nhận dòng số liệu, tái tạo sóng analog qua bộ lọc và mạch khuếch đại analog. Chất lượng DAC không chỉ nằm ở chip giải mã mà còn ở nguồn cấp, mạch lọc nhiễu, đồng hồ xung (clock) và tầng khuếch đại phía sau. Một DAC dùng chip tốt nhưng nguồn nhiễu vẫn có thể cho tiếng ồn nền cao hơn một DAC bình dân nhưng thiết kế nguồn sạch.

Đó là lý do hai thiết bị cùng ghi “hỗ trợ 24 bit/192 kHz” vẫn có thể nghe khác nhau: thông số đó chỉ nói thiết bị nhận được định dạng nào, không nói nó tái tạo sóng sạch và chính xác đến mức nào.

ADC và DAC nằm ở đâu trong thiết bị của bạn?

• Điện thoại: có cả ADC (thu giọng nói, quay video) và DAC (phát nhạc ra loa, tai nghe, cổng USB).
• Micro thu âm USB: ADC tích hợp bên trong biến giọng nói thành dữ liệu số gửi qua cổng USB.
• DAC rời: thiết bị chuyên giải mã, nhận tín hiệu số từ máy tính hoặc điện thoại rồi đưa tín hiệu analog ra amply hoặc tai nghe.
• Vang số, mạch DSP: tín hiệu micro đi qua ADC, được chip DSP xử lý echo, EQ, chống hú, rồi qua DAC đưa ra amply.

DAC có cải thiện chất âm không?

Câu trả lời là: có, nhưng có điều kiện. DAC rời cải thiện rõ nhất khi DAC tích hợp sẵn trong thiết bị của bạn đang là điểm yếu: nhiễu nền nghe rõ khi không phát nhạc, tiếng bị rè ở volume cao, hoặc cổng ra analog chất lượng thấp. Trong trường hợp đó, một DAC rời có nguồn sạch và tầng analog tốt sẽ cho nền âm tĩnh hơn và tiếng chi tiết hơn.

Ngược lại, nếu hệ thống của bạn đã có DAC tốt mà loa, phòng nghe hoặc file nhạc mới là điểm yếu, đổi DAC đắt tiền hơn sẽ khó tạo khác biệt rõ rệt. Thứ tự nâng cấp hợp lý thường là: loa và tai nghe trước, sau đó đến nguồn phát và DAC, cuối cùng mới là dây dẫn và phụ kiện.

Cách chọn DAC phù hợp nhu cầu

Trước khi mua, hãy xác định ba điều: nguồn phát của bạn xuất tín hiệu số qua cổng nào (USB, quang, đồng trục hay Bluetooth), tai nghe hoặc loa của bạn cần công suất ra bao nhiêu, và bạn nghe nhạc ở định dạng nào. Một DAC chỉ có cổng USB sẽ không dùng được với đầu phát chỉ có cổng quang, và một DAC không có mạch khuếch đại tai nghe đủ mạnh sẽ kéo không nổi tai nghe trở kháng cao.

Đừng chạy theo con số sample rate tối đa ghi trên vỏ hộp. Hãy ưu tiên thiết bị có thông số nhiễu nền và méo tiếng công bố rõ ràng, đánh giá từ người dùng thực tế, và chính sách đổi trả để bạn nghe thử trong chính hệ thống của mình.

Hộp gợi ý sản phẩm

Nếu dàn âm thanh của bạn đang thiếu khâu xử lý tín hiệu số cho karaoke, hãy đối chiếu cổng vào, cổng ra và nhu cầu echo, reverb trước khi chọn thiết bị. Bạn có thể tham khảo vang số tích hợp chip DSP tại cimo.vn, và đọc thêm bài về codec Bluetooth và sample rate tại blog cimo.vn.

Câu hỏi thường gặp

ADC và DAC khác nhau ở điểm nào?

ADC biến tín hiệu analog thành dữ liệu số để ghi và xử lý, DAC biến dữ liệu số trở lại thành tín hiệu analog để phát ra loa hoặc tai nghe. Hai thiết bị làm hai chiều ngược nhau của cùng một quá trình.

Sample rate càng cao nghe càng hay có đúng không?

Chưa chắc. Sample rate 44,1 kHz đã đủ bao phủ dải tần tai người nghe được. Sample rate cao hơn giúp ích cho xử lý phòng thu, nhưng không đảm bảo tai bạn nghe hay hơn trong nghe nhạc thông thường.

Tại sao cùng một file nhạc nghe khác nhau trên hai điện thoại?

Vì mỗi điện thoại dùng DAC, mạch khuếch đại, nguồn cấp và phần mềm xử lý khác nhau. File nhạc giống nhau nhưng đường đi từ dữ liệu số đến sóng âm là khác nhau.

Nghe nhạc qua Bluetooth có cần DAC không?

Có, nhưng DAC nằm ở phía tai nghe hoặc loa Bluetooth, không phải ở điện thoại. Điện thoại nén và gửi tín hiệu số qua Bluetooth, thiết bị nhận giải mã rồi mới phát ra tiếng.