Chuẩn kết nối I2S và cuộc chiến ngầm với USB Audio trên các thiết bị nhạc số hiện đại

Nếu anh em đang trên con đường chơi nhạc số, chắc chắn gần đây đã nghe nhắc rất nhiều đến cụm từ cổng I2S (I²S) sử dụng chung hình dáng với đầu cắm HDMI. Nhiều người thần thánh hóa nó như một cuộc cách mạng cho chất âm, nhưng cũng không ít người lắc đầu ngao ngán vì sự rắc rối khi kết nối. Bài viết này Vinhstudio sẽ cùng anh em mổ xẻ từ gốc rễ xem chuẩn kết nối I2S là gì, nó có thực sự bóp chết được cổng USB Audio truyền thống hay chỉ là một chiêu trò truyền thông của các nhà sản xuất.

Chuẩn kết nối I2S là gì mà dân chơi Hi-end thích thế? 

Để hiểu một cách đơn giản nhất thì I2S (IIs hay I²S)  viết tắt của Inter-IC Sound là một giao thức truyền dẫn tín hiệu âm thanh kỹ thuật số được hãng Philips phát minh ra từ những năm 80. Điều nực cười là ban đầu người ta sinh ra cái chuẩn này không phải để làm cổng cắm nối giữa thiết bị này với thiết bị kia như cổng Optical hay Coaxial mà anh em vẫn dùng. Bản chất của nó là các đường vi mạch chạy trên bo mạch chủ nhằm kết nối các con chip nội bộ với nhau, ví dụ như từ mắt đọc đĩa CD sang chip giải mã DAC.

Phong trào chơi nhạc số độ phân giải cao bùng nổ các kỹ sư âm thanh nhận ra rằng việc truyền dẫn nội bộ này sạch sẽ và giữ được nguyên bản cốt lõi của âm thanh. Từ đó họ nảy ra ý định kéo cái đường truyền nội bộ này ra ngoài vỏ máy thông qua giao tiếp vật lý của cổng HDMI để biến nó thành một cổng kết nối rời. Khi anh em truyền tín hiệu bằng cổng này các dữ liệu âm thanh thô và các tầng xung nhịp đồng bộ sẽ được phân tách ra thành các đường độc lập chạy song song, giúp Chip giải mã của DAC không phải mất công xử lý gom nhóm dữ liệu như các cổng truyền thống khác.

Đánh giá ưu nhược điểm của cổng kết nối này dưới góc nhìn thực tế

Cái lợi lớn nhất của cổng kết nối I2S chính là việc nó giải quyết được bài toán Jitter, tức là hiện tượng sai lệch về mặt thời gian khi các mẫu âm thanh được giải mã sang Analog. Vì đường truyền tín hiệu xung nhịp chủ Master Clock được chạy riêng một nhánh, chip DAC sẽ nhận diện thời gian chuẩn xác tuyệt đối, giúp nền âm tĩnh hơn, không gian sân khấu mở rộng một cách tự nhiên. Thêm vào đó việc chơi các file nhạc định dạng DSD gốc dung lượng lớn qua ngõ I2S cực kỳ nhẹ nhàng, không gặp hiện tượng nghẽn băng thông hay phải đóng gói phức tạp như các cổng kết nối cũ.

Tuy nhiên nói đi thì phải nói lại, nhược điểm lớn nhất và gây ức chế nhất của cổng kết nối này chính là sự vô tổ chức trong việc chuẩn hóa sơ đồ chân cắm. Do bản chất ban đầu không được thiết kế làm cổng kết nối đại trà, các hãng âm thanh lớn mỗi ông tự quy định một kiểu gán tín hiệu cho 19 chiếc chân (gọi là Pin) bên trong cổng HDMI. Hậu quả là anh em mua một sợi dây cáp rất đắt tiền cắm từ Streamer của hãng này sang DAC của hãng khác thì máy có thể câm lặng, hoặc tệ hơn là tiếng kêu xẹt xẹt như Radio mất sóng, thậm chí vế loa bên trái lại nhảy sang bên phải. Ngoài ra do tần số truyền dẫn của xung nhịp rất cao và không có cơ chế tự sửa lỗi dữ liệu, sợi dây kết nối này cực kỳ nhạy cảm với độ dài, nếu anh em dùng sợi dây dài quá một mét là chất âm lập tức suy giảm.

Xu hướng các nhà sản xuất thiết bị âm thanh tích hợp cổng II2 hiện nay ra sao

Quan sát thị trường nhạc số trong vài năm trở lại đây Vinhstudio nhận thấy một làn sóng dịch chuyển rất rõ ràng từ các nhà sản xuất. Ban đầu cổng kết nối này chỉ xuất hiện trên các bộ cơ CD Hi-end hoặc các bộ Master Clock chuyên dụng có giá hàng chục nghìn đô la. Nhưng hiện nay các thương hiệu nhạc số tầm trung và cận cao cấp tiêu biểu như Eversolo, Denafrips, Gustard hay Musician đã bắt đầu phổ cập cổng kết nối này xuống các thiết bị thương mại của họ để chiều lòng tệp khách hàng thích trải nghiệm chuyên sâu.

Lý do các hãng đua nhau tích hợp cổng I2s không chỉ đơn thuần là cuộc đua về chất âm mà còn là đòn bẩy Marketing để khẳng định thiết bị của họ đủ tầm Hi-end. Việc một chiếc đầu phát có cổng này giống như một lời tuyên bố ngầm rằng thiết bị có mạch xử lý xung nhịp đủ tốt để xuất ra tín hiệu sạch. Các hãng Sản xuất DAC độc lập cũng bắt buộc phải trang bị cổng I2s ở mặt sau nếu không muốn bị coi là lỗi thời trong mắt những người chơi âm thanh khó tính.

So sánh cổng I2s với cổng USB Audio có những ưu và nhược điểm nào?

Để đặt lên bàn cân so sánh với cổng USB Audio vốn đang là ông vua trong thế giới nhạc số, cổng kết nối IIs có những điểm vượt trội rõ rệt về mặt kiến trúc điện tử. Cổng USB Audio hoạt động theo cơ chế bất đồng bộ có nghĩa dữ liệu âm thanh được đóng gói thành từng gói nhỏ như dữ liệu máy tính rồi truyền đi, khi đến DAC thì con chip nhận XMOS lại phải tháo dỡ gói dữ liệu đó ra rồi sắp xếp lại thành chuẩn nội bộ trước khi đưa vào chip giải mã. Quá trình bóc tách trung gian này vô tình tạo ra một khoảng trễ và sinh ra nhiễu Jitter không đáng có. 

Chip XMOS là gi?

Chip XMOS (vốn là một con vi xử lý vi mạch đa lõi kiến trúc RISC có tốc độ cực cao) sẽ mở toàn bộ các gói dữ liệu từ cổng USB, bóc tách lớp "vỏ" dữ liệu máy tính, rồi biên dịch thời gian thực (real-time) các gói đó thành các đường tín hiệu âm thanh thô và xung nhịp chuẩn để đưa đến tận miệng cho con chip DAC giải mã. Nếu không có gã thông dịch viên XMOS này, cổng USB Audio trên DAC sẽ trở thành phế tích vì 2 bên không hiểu ngôn ngữ của nhau. Các chip XMOS càng mới càng cao ví dụ như XMOS XU316 thế hệ 4 sẽ có năng lực tính toán mạnh hơn giúp thiết bị dễ dàng xử lý các file nhạc nặng như Native DSD512, DSD1024 hoặc PCM 768kHz/32bit. Bo mạch USB Audio có hay, có sạch, có nhận được file nhạc số tốt hay không, phần lớn thuộc về sự làm việc thầm lặng của con Chip xử lý giao tiếp XMOS này. 

Nhược điểm của cổng USB Audio là nó mang theo dòng điện nguồn 5v từ thiết bị phát sang thiết bị nhận, dòng điện này thường lẫn rất nhiều nhiễu cao tần từ mạch nguồn máy tính hoặc mạch vi xử lý của đầu phát. Trong khi đó cổng kết nối I2s hoàn toàn cách ly được dòng điện nguồn này, đồng thời việc truyền dẫn các đường xung nhịp riêng biệt giúp tín hiệu đi thẳng một mạch tới đích. Kết quả là khi nghe thực tế, âm thanh từ cổng kết nối I2s luôn mang lại cảm giác mộc mạc, dải treble tơi mịn và không bị cái cảm giác khô cứng, gai góc của kỹ thuật số như khi nghe qua cổng USB Audio. 

Nhận định xu hướng thiết bị nhạc số tương lai có dùng cổng này thay thế hoàn toàn không

Mặc dù có nhiều ưu điểm vượt trội về mặt tín hiệu âm thanh, nhưng nếu hỏi Vinhstudio rằng cổng kết nối I2s có thể khai tử và thay thế hoàn toàn cổng USB Audio trong tương lai được không, câu trả lời chắc chắn là không. Cổng USB Audio có một vũ khí tối thượng mà không một chuẩn kết nối nào đánh bại được, đó chính là sự tiện dụng và tính tương thích toàn cầu. Bất kể anh em dùng máy tính hệ điều hành nào, điện thoại gì hay đầu phát của hãng nào, chỉ cần cắm cổng USB là máy tự động nhận diện và ra tiếng ngay lập tức mà không cần phải cài đặt phức tạp.

Xu hướng thiết bị nhạc số tương lai sẽ tiếp tục duy trì thế lưỡng cực song song chứ không có chuyện thay thế hoàn toàn. Cổng USB Audio vẫn sẽ là cổng kết nối quốc dân phục vụ cho đại đa số người dùng cần sự nhanh gọn, tiện lợi và ổn định. Trong khi đó cổng kết nối I2s sử dụng giao tiếp HDMI này sẽ vững vàng ở vị trí sân chơi chuyên sâu dành riêng cho phân khúc Hi-end, phục vụ những đôi tai khắt khe chấp nhận sự cầu kỳ trong phối ghép để đổi lấy tín hiệu âm thanh sạch sẽ và nhạc tính.

Theo Vinhstudio 

chuẩn kết nối i2s là gì, cổng i2s audio, so sánh i2s và usb audio, kết nối i2s hdmi, giải mã dac cổng i2s, xu hướng nhạc số tương lai, nhược điểm cổng i2s, jitter trong âm thanh, thiết bị hi end eversolo, vinhstudio âm thanh số.  #i2saudio #congketnoii2s #i2svsusbaudio #xuhuongnhacso #vinhstudio