Sự khác biệt giữa công nghệ Digital và Analog
Có thể nói trong thời đại công nghệ số, thiết bị số ngày hôm nay có lẽ 2 công nghệ truyền tin phổ biến và thường gặp nhất đó chính là công nghệ Digital và Analog, mỗi loại này là có ưu điểm và nhược điểm riêng nhưng mà vì sao công nghệ Digital lại phát triển trong thời gian gần đây mà công nghệ Analog lại ngày càng mai một. Nếu bạn biết thì công nghệ Digital thường được sử dụng để truyền âm cho các hệ thống loa treo tường trong khi Analog dành riêng cho các loại loa cầm tay .
Có hai ước mơ lớn của con người mà khoa học kỹ thuật đã đáp ứng được trong thế kỷ 20: Ước mơ thứ nhất là tái tạo lại các hiện tượng nghe được, thấy được trong thế giới tự nhiên . Ước mơ thứ hai là giao tiếp từ đằng xa.
Nói về ngành viễn thông điện tử, trải qua quá trình phát triển hàng trăm năm, từ những chiếc đĩa cơ học, những thước phim chỉ là đen trắng không có âm thanh rồi những chiếc điện thoại màng than to bằng cục gạch mà ngày nay chúng ta đã có những dàn âm thanh hiện đại, những chiếc Tivi siêu mỏng, rạp chiếu phim 3D, 4D. Đó chẳng phải là do quá trình phát triển từ tín hiệu âm thanh Analog sang Digital hay sao?
Âm thanh Analog là gì?
Trước tiên , hầu hết các hiện tượng tự nhiên đã được những nhà vật lý thời kỳ đầu mô phỏng bằng những chuỗi thay đổi liên tục. Dong âm thanh analog này thường được dùng cho các hệ thống loa karaoke gia đình như chiếc BMB CS 450MK II hay chiếc BMB 850 .Tiếng người nói chuyện được ghi nhận như là sự kết hợp của chuỗi những dao động hình sin. Âm thanh trong đĩa cơ học đến phim nhựa quang học, tiếp đó đến cả băng cassette đều được lưu lại như là những chuỗi tín hiệu hình sin liên tục. Hình ảnh mây trắng và bầu trời xanh trong băng video cũng là những tín hiệu thay đổi liên tục. Các nhà khoa học sẽ chuyển các tín hiệu này thành dòng điện thay đổi liên tục và lưu trữ vào băng hình video.
Những kỹ thuật lưu trữ như vậy, mọi người thường gọi nó là kỹ thuật lưu trữ tương tự ( thường biết đến dưới cái tên analogue). Cứ tiếp tục như vậy, người ta thiết kế nên biết bao nhiêu phương tiện nghe nhìn, phim ảnh, băng nhạc, băng video, điện thoại viễn thông, phát thanh truyền hình v.v…
Âm thanh kỹ thuật số là gì?
Khoa học càng ngày càng phát triển, người ta nhận ra rằng cảm xúc của con người thường bị chi phối bởi một yếu tố vô cùng quan trọng đó chính là thời gian. Hãy làm một thí nghiệm như sau: Trong một căn phòng kín, mà bên ngoài trời lạnh đến 0 độ. Bạn phải sưởi ấm bằng cách cho dòng điện 10 ampere chạy qua một dây điện trở sưởi, thí dụ như bếp điện chẳng hạn. Nếu bạn thấy không đủ ấm, phải tăng cường độ dòng điện lên 11 ampere, nếu cần thiết có thể tăng lên 12 hay 13 ampere, dòng điện chạy qua nhiều hơn, nhiệt lượng tỏa ra nhiều hơn, bạn mới thấy vừa đủ ấm. Nếu trời bên ngoài bớt lạnh, bạn giảm dòng điện sưởi ấm qua điện trở sưởi xuống còn 8 hay 9 ampere mà thôi là đã vừa đủ ấm. Nhiệm vụ của bạn đang làm là điều hòa nhiệt độ sao cho vừa ý dựa vào nhiệt độ môi trường bên ngoài. Đây chính là một ví dụ về công việc có tính chất kỹ thuật tương tự. Công việc này đòi hỏi bạn phải có cách để tăng giảm dòng điện liên tục theo ý muốn. Nếu bạn không có cách nào tăng giảm dòng điện liên tục mà chỉ có một công tắc để đóng hay ngắt dòng điện mà thôi. Có cách nào điều hòa nhiệt độ không ?
Công nghệ âm thanh digital
Để xử lý vấn đề đó theo một hướng khác, các kỹ sư công nghệ, điện tử đã đưa thời gian vào. Giả sử, với chỉ một công tắc đóng hay ngắt điện, họ sẽ làm như thế này: Muốn ấm nhiều sẽ đóng điện trong 10 phút rồi ngắt điện 1 phút. Muốn giảm thì đóng điện 8 phút rồi ngắt 2 phút. Muốn sưởi ít hơn thì đóng điện 2 phút rồi ngắt 1 phút, muốn ít hơn nữa thì đóng điện 1 phút mà ngắt điện đến 10 phút. Với cách làm như thế, thì chỉ có 2 mức khống chế là “đóng và ngắt”, cách làm này là cơ sở lý thuyết của truyền hình kỹ thuật số mà ưu điểm đầu tiên là đơn giản hóa việc điều chỉnh liên tục dòng điện, chỉ còn một công tắc ngắt điện theo thời gian. Hai mức đóng hay ngắt điện gọi là hai mức luận lý 0 và 1.
Có ba yếu tố sau minh chứng cho sự tối ưu của âm thanh kỹ thuật số:
Thứ nhất là việc lưu trữ rất đơn giản. Thay vì ghi âm ghi hình khá phức tạp bằng nhiều mức trong các băng từ tính như băng video, băng cassette… mọi người chỉ cần ghi bằng cách đục các lỗ để tượng trưng cho luận lý 0 và 1. Đĩa CD, VCD và DVD theo nguyên tắc này. Người ta đục lỗ rồi cho tia laser chiếu qua để đọc lại dữ liệu.
Thứ hai là giao tiếp từ xa. Thay vì phát thanh truyền hình phải xử lý tín hiệu ở nhiều mức, gây méo mó, nghẹt tiếng, sai màu… bây giờ chỉ còn truyền hai mức 0 và 1 dễ truyền, hình ảnh âm thanh được giữ nguyên gốc.
Thứ ba là biến hóa. Các chuỗi luận lý 0 và 1 dễ dàng được các nhà toán học xử lý biến hóa vô cùng. Các mạch lọc số cho ra các âm thanh vòm (surround) đủ các kiểu nghe rất hấp dẫn và hoành tráng. Các phương thức xử lý ảnh số cho ra vô vàn các ảnh ghép, các kỷ xảo truyền hình mà tín hiệu tương tự không thể làm được.
Youtube
