I2S Trên Streaming Transport Và DAC Cao Cấp Có Thực Sự Là Chuẩn Kết Nối Tốt Nhất, So Sánh Kỹ Thuật Với USB Audio 2.0

Trong giới chơi DAC và Streaming Transport cao cấp, chắc Anh Em đã không ít lần nghe những lời quảng cáo kiểu ngõ I2S mới là đường truyền tín hiệu số thuần khiết nhất, gần với bản chất gốc của dữ liệu âm thanh nhất. Nghe thì có vẻ rất thuyết phục, nhưng nếu đào sâu vào bản chất kỹ thuật, câu chuyện lại phức tạp hơn nhiều so với những gì marketing thường nói, và đây chính là chủ đề mình muốn mổ xẻ thật kỹ trong bài viết này.

Trước tiên phải hiểu rõ I2S vốn dĩ sinh ra để làm gì. I2S là viết tắt của Inter-IC Sound, một chuẩn giao tiếp do Philips phát triển từ những năm 1980, với mục đích ban đầu hoàn toàn không phải để làm cổng kết nối bên ngoài giữa hai thiết bị riêng biệt, mà để truyền dữ liệu âm thanh giữa các chip nằm ngay trên cùng một bo mạch, khoảng cách chỉ vài centimet. Cấu trúc của I2S tách riêng biệt ba đường tín hiệu, gồm đường xung nhịp bit BCLK, đường chọn kênh trái phải WS hay còn gọi là LRCK, và đường dữ liệu DATA thuần túy. Vì xung nhịp và dữ liệu đi trên hai đường vật lý tách biệt và luôn đồng bộ với nhau ngay từ nguồn phát, chip nhận tín hiệu ở đầu DAC không cần phải khôi phục lại xung nhịp từ chính luồng dữ liệu nhận được, khác hẳn với cách hoạt động của S/PDIF hay AES/EBU, nơi xung nhịp và dữ liệu bị trộn chung vào một đường truyền duy nhất, buộc mạch PLL bên nhận phải tách và tái tạo lại xung nhịp, một quá trình vốn dễ phát sinh jitter nếu mạch PLL thiết kế chưa tối ưu.

Chính nhờ đặc tính tách biệt xung nhịp và dữ liệu này mà nhiều hãng DAC cao cấp bắt đầu mượn luôn kiến trúc I2S vốn chỉ dùng nội bộ trong chip, đưa nó ra thành một cổng kết nối bên ngoài giữa Transport và DAC, thường được truyền tải qua cổng HDMI có sẵn vì số lượng chân tín hiệu phù hợp, đôi khi cũng có hãng dùng cổng RJ45. Về mặt lý thuyết, đây được xem là con đường ngắn nhất, ít bước chuyển đổi trung gian nhất để đưa tín hiệu số từ Transport sang thẳng DAC, gần như tái hiện đúng những gì đang chạy bên trong mạch của chính thiết bị Transport đó.

Tuy nhiên, đây chính là lúc câu chuyện trở nên thú vị, bởi bản chất I2S chưa bao giờ được thiết kế để chạy qua một sợi cáp dài một đến hai mét như cách Anh Em vẫn dùng để nối Transport với DAC trong phòng nghe. Khi khoảng cách truyền tải tăng lên, nguy cơ lệch pha thời gian giữa ba đường tín hiệu BCLK, WS và DATA cũng tăng theo, do độ trễ lan truyền trên mỗi đường dây không hoàn toàn giống nhau khi cáp càng dài hoặc chất lượng cáp không đồng đều, vô tình lại tái tạo ra chính vấn đề jitter mà kiến trúc tách biệt xung nhịp ban đầu muốn tránh. Một vấn đề còn lớn hơn nữa mà giới kỹ thuật quốc tế đã chỉ ra rất rõ, đó là cho đến hiện tại, các hãng sản xuất DAC và Transport vẫn chưa hề thống nhất với nhau về cách sắp xếp chân tín hiệu I2S trên đầu nối HDMI. Mỗi hãng có thể dùng một cách sắp xếp chân khác nhau, thậm chí đảo cực tính giữa hai kênh, dẫn đến tình trạng Transport của hãng này khi cắm vào DAC của hãng khác qua cùng một sợi cáp HDMI vẫn có thể không nhận tín hiệu, dù cả hai đều ghi rõ hỗ trợ I2S. Đây cũng là lý do vì sao nhiều DAC cao cấp hiện nay phải tích hợp sẵn nhiều chế độ pinout khác nhau để Anh Em tự chọn cho khớp với thiết bị nguồn đang sử dụng.

Giờ chuyển sang phía USB Audio 2.0. Khác hẳn với I2S vốn xuất thân là giao thức nội bộ giữa các chip, USB Audio Class 2.0 ngay từ đầu đã được Hiệp hội USB-IF chuẩn hóa hoàn chỉnh như một giao thức kết nối liên thiết bị, có định nghĩa rõ ràng về điện áp tín hiệu, cách đóng gói dữ liệu, cùng cơ chế kiểm tra lỗi trong quá trình truyền. Đặc biệt, USB Audio hỗ trợ ba chế độ truyền tải đẳng thời gọi là isochronous, gồm Adaptive, Synchronous và Asynchronous, trong đó chế độ Asynchronous chính là chế độ được gần như toàn bộ DAC cao cấp hiện nay sử dụng, thông qua các chip nhận USB chuyên dụng như XMOS hay Amanero. Trong chế độ này, chính con chip nhận USB bên trong DAC sẽ dùng xung nhịp nội bộ cực kỳ chính xác của riêng nó để chủ động yêu cầu dữ liệu từ nguồn phát theo đúng nhịp độ mà nó cần, thay vì bị động nhận dữ liệu theo xung nhịp của thiết bị nguồn. Nói cách khác, trách nhiệm giữ nhịp thời gian được chuyển hẳn về phía DAC, khiến chất lượng xung nhịp của Transport hay máy tính phía trên gần như không còn là yếu tố quyết định độ chính xác thời gian của tín hiệu cuối cùng nữa.

Vậy nếu so sánh thuần túy về mặt hiệu năng jitter, chuẩn nào thực sự tốt hơn. Theo nhiều tài liệu đo đạc kỹ thuật, cả I2S triển khai tốt lẫn USB Audio Asynchronous triển khai tốt đều có thể đạt mức jitter cực thấp, chỉ vài picogiây, vượt trội hoàn toàn so với S/PDIF hay AES/EBU truyền thống vốn phải khôi phục xung nhịp qua PLL và thường dao động trong khoảng vài trăm picogiây trở lên. Nói cách khác, xét về tiềm năng kỹ thuật tối đa, I2S và USB Audio Asynchronous đang ở cùng một đẳng cấp, không có chuẩn nào áp đảo hoàn toàn chuẩn còn lại nếu cả hai đều được thiết kế và triển khai đúng chuẩn mực kỹ thuật.

Điều này dẫn đến một kết luận thực tế khá quan trọng cho Anh Em khi lựa chọn phối ghép hệ thống. I2S chỉ thực sự phát huy hết tiềm năng khi Transport và DAC đến từ cùng một hãng hoặc được chính nhà sản xuất xác nhận tương thích rõ ràng về sơ đồ chân tín hiệu và triết lý xử lý xung nhịp ở cả hai đầu, giống như trường hợp một số dòng sản phẩm cao cấp hiện nay được thiết kế đồng bộ ngay từ đầu để dùng chung hệ sinh thái I2S nội bộ. Còn nếu Anh Em muốn một phương án kết nối phổ quát, dễ dàng phối ghép giữa nhiều thương hiệu khác nhau mà không phải lo lắng về vấn đề tương thích chân cắm, USB Audio 2.0 vẫn là lựa chọn an toàn và ổn định hơn hẳn về mặt thực tế sử dụng hàng ngày, dù về tiềm năng kỹ thuật thuần túy hai chuẩn này thực chất đang ngang tài ngang sức chứ không hề chênh lệch như những gì quảng cáo vẫn thường nói.

Quý vị và các bạn quan tâm đến các dòng Streaming Transport và DAC cao cấp hỗ trợ đầy đủ cả ngõ I2S lẫn USB Audio 2.0 chính hãng như Eversolo T8, T10, DMP-A8, DMP-A10, có thể tham khảo và được tư vấn phối ghép chính xác theo hệ thống hiện có tại Vinhstudio.

KẾT BÀI VÀ THÔNG TIN LIÊN HỆ

Để có trải nghiệm thực tế nhất trước khi quyết định, kính mời Quý vị và các bạn ghé thăm Vinhstudio tại địa chỉ 307A Phố Bạch Mai, Hà Nội. Chúng tôi tự hào là đơn vị chuyên nghiệp lâu năm trong lĩnh vực nghe nhìn, đặc biệt là nhạc số. Tại đây, Vinhstudio luôn sẵn hàng các dòng giải mã DAC, Music Streamer, Music Server, Pre-amp, Loa và Ampli nghe nhạc để phục vụ Quý vị. Đặc biệt, kho nhạc số chuẩn Audiophile được số hóa từ CD gốc của Vinhstudio luôn sẵn sàng đáp ứng mọi nhu cầu khắt khe nhất.

Địa chỉ: 307A Bạch Mai, Hai Bà Trưng, Hà Nội. Hotline: 0962.947.663 Facebook: facebook.com/vinhstudiohanoi Youtube: youtube.com/@vinhstudio307bachmai