Những kiến thức nên biết về các tiêu chuẩn âm thanh Surround

Hiện nay vác tài liệu về định dạng âm thanh stereo khá nhiều và khá dễ tìm kiếm ở trên mạng, tuy nhiên khi nói đến chuẩn âm thanh surround thì lại có khá ít người quan tâm và biết đến. Có lẽ một phần vì việc setup một hệ thống surround hoàn chỉnh cũng khá phức tạp, đòi hỏi sự đầu tư, kiến thức và cách sắp xếp cực kỳ chính xác thậm chí còn khó hơn việc setup các dàn loa high-end.

Vào năm 1982, Dolby Laboratories giới thiệu chuẩn Dolby Surround một công nghệ mang tín hiệu âm thanh surround theo dòng tín hiệu âm thanh stereo thông qua một quá trình xử lý gọi là matrix encoding. Kể từ đó Dolby, DTS và nhiều nhà sản xuất khác đã giúp cải thiện các tiêu chuẩn cho dàn âm thanh home surround sound. Với nhiều các tiêu chuẩn khác nhau thì có lẽ sẽ có nhiều người sử dụng sẽ có cảm giác rối bời không biết tiêu chuẩn nào là hay nhất. Từ tiêu chuẩn 5.1 đến chuẩn Dolby Atmos với nhiều mẫu loa được đặt nhiều loa overhead. Bài viết này sẽ giới thiệu chung về tiêu chuẩn này cho những bạn quan tâm đến những chất lượng âm thanh surround.

1/ Các kiến thức vỡ lòng cần thiết về âm thanh surround

• Các loa

Để đạt được âm thanh hoàn chỉnh thì các bạn đầu tiên cần có một cặp loa stereo chính được đặt trước vị trí ngồi nghe (đây là cặp loa quan trọng nhất) và một cặp loa vệ tinh. Sau đó bước tiếp theo là việc thêm một chiếc loa trung tâm (center), loa center sẽ được đặt ở giữa cặp loa stereo chính, chiếc loa sẽ đảm nhận vai trờ thể hiện các đoạn hội thoại trong phim ảnh. Đây có thể được xem là setup căn bản nhất cho một dàn âm thanh surround và là bước đệm đầu tiên rồi dựa trên căn bản đó chúng ta sẽ thêm vài loa nữa tùy theo tiêu chuẩn surround mà bạn mong muốn

• Phương thức Matrix

Nghe cái tên thì rất ma mị giống như bộ phim Matrix tuy nhiên. Trong trường hợp này Matrix nói đến việc encoding nhiều tín hiệu âm thanh của các kênh khác nhau theo một nguồn tín hiệu stereo thông thường. Phương pháp truyền tải này là cơ chế hoạt động của những tiêu chuẩn surround cũ như Dolby Surround và Dolby Pro Logic. Cơ chế này cũng được phát triển dựa trên những hạn chế về dung lượng và băng thông của các phương tiện truyền tải như đầu VHS tape.

• Phương thức Pro Logic

Sử dụng quá trình xử lý tương tự như Matrix, phương pháp truyền tải Dolby Pro Logic đươc phát triển để có thể encode được các tín hiệu âm thanh riêng trong hai kênh trái phải. Dolby đã có thể cho phép các thiết bị âm thanh gia đình giải mã thêm 2 kênh âm thanh nữa từ ‘VHS tape, giúp cho việc truyền tải thêm 2 kênh tín hiệu là loa trung tâm và loa vệ tinh. Bởi vì giới hạn về dung lượng nên tính hiệu matrix surround có rất nhiều điểm hạn chế. Các âm thanh kênh surround trong Pro Logic cơ bản không ở chế độ stereo và cũng hạn chế về băng thông. Điêu đó dẫn đến mỗi loa đều phát âm thanh giống hệt nhau và mỗi âm thanh đều không có đầy đủ chi tiết các dải bass và treble

2/ 5.1: Những bước đi đầu tiên của surround audio

• Dolby Digital 5.1 / AC-3: Thước đo tiêu chuẩn

Nếu các bạn còn nhớ về LaserDisc thì phương thức truyền tải này được giới thiệu đầu tiên vào năm 1978, tuy nhiên phải đến năm 1983 khi Pioneer Electronics đầu tư một khoản tiền không hề nhỏ vào công nghệ này thì người ta mới bắt đầu biết đến tại Bắc Mỹ. Một trong những ưu điểm của phương thức truyền tải này đó là dung lượng lưu trữ nhiều hơn so với băng VHS. Dolby sử dụng lợi điểm này để tạo nên tiêu chuẩn AC-3, hiện nay được biết đến với cái tên Dolby Digital. Tiêu chuẩn này phát triển hơn so với Pro-Logic, theo đó sẽ cho phép âm thanh stereo surround speakers và cho phép tăng băng thông tốc độ truyền tải âm thanh. Thêm vào đó tiêu chuẩn này cho thêm việc truyền tải âm thanh tần số thấp ở một kênh riêng biệt, thêm “.1” trong tín hiệu 5.1. Và như các bạn cũng đã biết tín hiệu dải trầm của các dàn surround được xử lý một chiếc subwoofer. Tất cả các tín hiệu trong Dolby Digital 5.1 là tín hiệu riêng biệt cho mỗi kênh mà không bị trộn lẫn matrix qua lại.

Với sự ra mắt của phim “Clear and Present Danger” trên LaserDisc, thì bộ phim đầu tiên hỗ trợ âm thanh Dolby Digital được giới thiệu đến các dàn giải trí gia đinh. Thậm chí cho đến khi DVD được giới thiệu vào năm 1997, thì Dolby Digital cũng là tiêu chuẩn âm thanh mặc định. Cho đến nay thì Dolby Digital 5.1 thường được xem bởi nhiều người là tiêu chuẩn âm thanh surround tiêu chuẩn và vẫn thường đi kèm trên nhiều đĩa Blu-ray.

• DTS: Kẻ cạnh tranh

Tất nhiên thị trường công nghệ cũng cần phải có sự cạnh tranh để phát triển. Dolby luôn thống thị trường âm thanh surround từ thời điểm khởi đầu cho đến nay. Tuy nhiên vào năm 1993, tiêu chuẩn DTS (Digital Theater Systems) được giới thiệu lần đầu tiên, cung cấp một phương pháp mixing âm thanh surround kỹ thuật số cho việc sản xuất phim ảnh.
Trong đó bộ phim chiếu rạp đầu tiên hỗ trợ chuẩn DTS là Jurassic Park. Công nghệ sau đó được tích hợp xuống LaserDisc và DVD, tuy nhiên số lượng cũng khá ít chỉ có một vài đĩa. DTS sử dụng bitrate cao hơn và vì thế cung cấp nhiều thông tin âm thanh hơn so với Dolby. Các bạn có thể hiểu đây giống như sự khác biệt giữa file MP3 256kbps và 320kbps. Chất lượng âm thanh có điểm khác biệt có thể nhận biết được với những người chuyên nghiệp tuy nhiên cũng không quá lớn và dễ dàng nhận biết bởi người dùng phổ thông.

3/ 6.1: Tiếp tục phát triển trên nền tảng 5.1

Trong nỗ lực cố gắng nâng cấp âm thanh surround cải thiện âm trường cho chuẩn 5.1 thì tiêu chuẩn 6.1 được ra đời với thêm một kênh âm thanh mới. Chiếc loa thứ 6 được đặt ở vị trí trung tâm của cặp loa vệ tinh phía sau, ngay sau vị trí nghe và thường được gọi là loa back surround và rear surround.
Mục đích của chiếc loa rear surround này đó là mang lại cho người nghe cảm giác được những chuyển động và tiếp cận ở phía sau. Điều này giúp cải thiện được âm trường cũng như những khuyết điểm của hai cặp loa vệ tinh trước đây.

Mọi thứ trở nên rắc rối hơn khi mỗi công ty thì điều giới thiệu một phiên bản 6.1 surround riêng. Dolby Digital và THX hợp tác để phát triển một phiên bản được gọi là EX hay surround EX, theo đó thì thông tin âm thanh được trộn matrix ra hai kênh loa vệ tinh trái phải. DTS theo một cách khác cho hai phiên bản 6.1 riêng biệt DTS-ES Discrete và DTS-ES Matrix. Thông tin và dữ liệu âm thanh chi tiết của tất cả các loa đều được viết trực tiếp tên DVD và đĩa Blu-ray, trong khi đó DTS-ES Matrix lấy tín hiệu ngoại suy từ các kênh loa vệ tinh chung một dòng tín hiệu.

4/ 7.1: Kỷ nguyên khởi đầu của Blu-ray

Khi mọi người mới bắt đầu sử dụng làm quen với 6.1, thì tiêu chuẩn 7.1 được giới thiệu với việc ra mắt phương thức truyền tải phim mới. HD-DVD và Blu-ray cần có một tiêu chuẩn Surround mới, vượt trội so với tiêu chuẩn thế hệ trước.
Tương tự với 6.1, thì tiêu chuẩn 7.1 cũng có khá nhiều phiên bản khác nhau tuy nhiên phổ biến nhất đó là việc thêm một một loa vệ tinh phía sau. Những hiệu ứng surround được từng được phát thông qua chỉ một loa vệ tinh phía sau trên 6.1 thì bây giờ có thể được truyền qua một cặp loa vệ tinh ở chế độ stereo ở phía sau. Các kênh thông tin của âm thanh hoàn toàn riêng biệt, điều đó đó đồng nghĩa với việc mỗi loa đều có một kênh thông tin âm thanh riêng biệt không bị pha trộn, nhờ vào việc dung lượng bộ nhớ lưu trữ lớn hơn rất nhiều của Blu-ray.

Dolby giới thiệu hai phiên bản âm thanh 7.1 surround. Trong đó chuẩn Dolby Digital Plus là phiên bản âm thanh lossy khi tín hiệu âm thanh vẫn bị nén và ít tốn dung lượng hơn trên đĩa Blu-ray. Dolby TrueHD là chuẩn âm thanh lossless, vì không bị nén dữ liệu âm thanh vì thế Dolby TrueHD được giới thiệu giống hoàn toàn với bản thu gốc studio master.

DTS cũng có hai phiên bản 7.1 cũng tương tự như hai phiên bản của Dolby. Trong đó DTS-HD là chuẩn lossy, bị nén âm thanh surround 7.1 ngoài ra DTS-Master HD là tiêu chuẩn Lossless và được giới thiệu giống hoàn toàn với bản thu studio master.

Ngoài ra các bạn cũng cần lưu ý rằng chuẩn âm thanh surround 7.1 mix cũng không phải lúc nào cũng hiện diện trên đĩa Blu-ray. Các movie studios thường vào thời điểm ấy mix mặc định dựa trên tiêu chuẩn surround 7.1, tuy nhiên cũng có vài trường hợp đặc biệt. Có những yếu tố khác ảnh hưởng đến việc mix 7.1 mà dung lượng lưu trữ lớn là nguyên nhân chính. Ví dụ nếu như đĩa có quá nhiều nội dung extra thì các bạn có thể sẽ không có đủ dung lượng trống cho các kênh âm thanh surround thêm.
Trong nhiều trường hợp các bản mix 5.1 có thể được nâng cấp lên 7.1 nhờ quá trình xử lý matrix trong A/V Receiver. Điều này có thể giúp cho những loa vệ tinh ở phía sau có thể phát âm thanh mà không cần phải sự dụng đến một kênh âm thanh riêng.

Tuy nhiên các biện pháp xử lý ngày càng ít phổ biến đặc biệt với các đĩa 4K Ultra HD Blu-ray, thường sẽ tự động hỗ trợ chuẩn âm thanh 7 kênh riêng biệt.

5/ 9.1: Phiên bản nâng cấp của các phương thức Pro Logic

Nếu các bạn đang tìm một chiếc Receiver, thì các bạn có thể thấy nhiều tiêu chuẩn và phiên bản khác nhau của Pro Logic processing. Trong dòng sản phẩm Pro Logic, hiện tại có Pro Logic II, Pro Logic IIx và Pro Logic IIz.

• Pro Logic II

Pro Logic II là phiển bản cũ nhất trong dòng Pro Logic mới có thể lấy thông tin âm thanh surround 5.1 từ nguồn stereo source. Điểm khác biệt là Pro Logic II cung cấp đầy đủ âm thanh stereo surround. Quá trình xử lý này thường được sử dụng trên các kênh non-HD TV với một kênh audio stereo-only audio mix.

• Pro Logic IIx

Pro Logic IIx là một trong những chế độ xử lý có thể biến bản thu 5.1 surround mix thành các bản thu 6.1 hoặc 7.1. Pro Logic IIx được phân chia thành nhiều chế độ khác nhau như movie, music và game mode

• Pro Logic IIz

Pro Logic IIz cho phép việc sử dụng thêm hai loa đặt ở phía trên và nằm giữa hai loa stereo chính. Tiêu chuẩn này sử dụng một dạng matrix processing để nhằm mục đích tăng chiều sâu và không gian của âm thanh bằng cách phát âm thanh từ một vị trí mới. Vì quá trình xử lý IIz được phát triển từ các ca khúc 7.1 nên vì thế kết quả có thể được xem là chuẩn 9.1

6/ Các tiêu chuẩn âm thanh surround 7.2, 9.2 và 11.2

Như đã nói ở trên “.1” trong 5.1, 7.1 và các tiêu chuẩn khác đều nói đến LFE (Low-Frequency Effects) một kênh riêng biệt trong các ca khúc surround, thường được xử lý bởi subwoofer. Nếu các bạn có dấu .2 thì các bạn có thể hiểu rằng chiếc receiver này có hai cổng subwoofer output. Cả hai đầu output subwoofer này thì đều xuất tín hiêu hoàn toàn giống nhau, và nếu theo các tiêu chuẩn của DTS và Dolby thì chỉ có duy nhất một kênh dành cho subwoofer. Bởi vì các nhà sản xuất AV Receiver muốn một sản phẩm dễ dàng marketing cùng với sự tiện dụng cho những người cần đến 2 subwoofer. Kể từ đó các chuẩn có đuôi .2 bắt đầu xuất hiện,

7/ Audyssey DSX và DSX 2

Audyssey, một công ty thường được biết đến với những phần mềm tự động cân chỉnh phòng thường được sử dụng trong nhiều mẫu A/V hiện nay, cũng có giải pháp âm thanh surround của riêng mình mang tên Audyssey DSX. DSX cũng giúp cho người dùng có thể ghép nhiều loa hơn số lượng chuẩn 5.1 hay 7.1 surround format, upmixing tín hiệu 5.1 và 7.1 giúp trở thành một hệ thống có nhiều kênh hơn. Audessey có thể cho phép đến 11.1 kênh âm thanh surround. Với sự hiện diện của các object-based format giống như Dolby Atmos và DTS:X trong vài năm qua cũng khiến cho Audyssey suy giảm đi khá nhiều.