Upsampling là gì

Upsampling là kỹ thuật trong việc xử lý âm thanh số, nó được sử dụng để nâng cao tần số lấy mẫu của một tín hiệu âm thanh số. Mục tiêu của upsampling là cải thiện chất lượng phát lại âm thanh bằng cách tái tạo âm thanh ở tần số cao hơn so với tần số ban đầu. Tuy nhiên cần hiểu rõ rằng upsampling không thực sự "tăng" chất lượng âm thanh mà chỉ thay đổi cách tín hiệu được trình bày cho thiết bị giải mã DAC. Dưới đây là cách thức hoạt động cụ thể của upsampling:

1. Cách thức hoạt động của upsampling

• Bước 1: Chèn các mẫu mới: Khi một tín hiệu âm thanh được upsample, các mẫu mới được chèn vào giữa các mẫu hiện có của tín hiệu gốc. Ví dụ, nếu bạn có một tín hiệu ở 44.1 kHz và bạn muốn upsample nó lên 384 kHz, bạn cần chèn thêm 7 mẫu giữa mỗi mẫu hiện có. Những mẫu này ban đầu được chèn vào với giá trị 0.

​

Biểu đồ trên minh họa sự khác biệt giữa hai phương pháp upsampling âm thanh: Standard 192kHz Upsampling và Q5-based 384kHz Upsampling with ATF.

• Standard 192kHz Upsampling (Upsampling tiêu chuẩn 192kHz):

  • Biểu đồ bên trái cho thấy quá trình upsampling từ một tín hiệu gốc với tần số thấp hơn lên 192kHz. Trong quá trình này, các điểm dữ liệu mới (các điểm vuông màu đỏ) được chèn vào giữa các mẫu gốc.
  • Đường màu xanh đen biểu thị tín hiệu gốc, trong khi các đoạn màu đỏ thể hiện các sai số giữa tín hiệu upsampled và tín hiệu gốc. Ở đây, sai số được biểu diễn bằng các đoạn thẳng hoặc đường gấp khúc, tức là tín hiệu mới không mượt mà và chính xác như tín hiệu gốc.

• Q5-based 384kHz Upsampling with ATF (Upsampling 384kHz dựa trên Q5 với ATF):

  • Biểu đồ bên phải cho thấy quá trình upsampling từ tín hiệu gốc lên 384kHz, với việc áp dụng công nghệ ATF (Adaptive Time Filtering).
  • Ở đây, các điểm dữ liệu mới (các điểm vuông màu xanh lá cây) được chèn vào, và quá trình nội suy để tạo ra tín hiệu mượt mà hơn, giúp giảm thiểu sai số. Sai số ở đây được biểu diễn bằng các đường cong tự nhiên (smooth natural curve), gần với đường tín hiệu gốc hơn so với phương pháp upsampling tiêu chuẩn.

• Bước 2: Lọc nội suy (Interpolation): Sau khi chèn các mẫu mới, quá trình lọc nội suy sẽ được áp dụng. Lọc nội suy là một dạng bộ lọc số, tính toán giá trị của các mẫu mới sao cho phù hợp với xu hướng của các mẫu ban đầu. Mục tiêu là để đảm bảo rằng tín hiệu sau khi upsample vẫn giữ được hình dạng gần giống với tín hiệu gốc, nhưng ở tần số cao hơn.

• Bước 3: Loại bỏ các tín hiệu không mong muốn: Sau khi nội suy, các tín hiệu không mong muốn (thường là nhiễu hoặc méo tiếng) có thể được sinh ra trong quá trình upsampling. Do đó, một bộ lọc thông thấp (low-pass filter) thường được sử dụng để loại bỏ bằng cách chặn các tần số cao không mong muốn, giữ lại dải tần số âm thanh chính.

​

2. Lợi ích của upsampling

• Giảm tải cho DAC: Nhiều DAC (Digital-to-Analog Converter - Bộ chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu Analog) hiện đại thực hiện quá trình upsampling nội bộ. Tuy nhiên, nếu bạn thực hiện upsampling trước khi tín hiệu được gửi đến DAC, bạn có thể giảm tải cho DAC và giúp DAC tập trung vào việc chuyển đổi tín hiệu với độ chính xác cao hơn.

• Cải thiện chất lượng phát lại: Upsampling có thể cải thiện trải nghiệm nghe bằng cách tạo ra âm thanh mượt mà hơn, đặc biệt là khi phát lại trên các thiết bị có khả năng phát tín hiệu với tần số cao. Tuy nhiên, điều này phụ thuộc vào chất lượng của bộ lọc nội suy và hệ thống phát lại.

• Giảm thiểu các lỗi do aliasing: Aliasing là một hiện tượng gây ra khi các tần số cao bị gộp lại thành tần số thấp hơn, gây méo tiếng. Upsampling kết hợp với lọc thông thấp có thể giúp giảm thiểu aliasing bằng cách di chuyển dải tần số âm thanh vào vùng tần số cao hơn trước khi chuyển đổi sang tín hiệu analog.

​

3. Những điều cần lưu ý

• Upsampling không tăng cường chất lượng nguồn: Upsampling không thể thêm thông tin mới vào tín hiệu gốc. Nếu một file âm thanh gốc có chất lượng thấp, việc upsample cũng không thể biến nó thành một bản thu chất lượng cao hơn.

• Tùy thuộc vào chất lượng DAC: Nếu DAC của bạn có khả năng xử lý tốt tín hiệu ở tần số cao, bạn có thể không cần upsample trước khi phát nhạc. Ngược lại, nếu DAC không xử lý tốt, upsampling có thể giúp cải thiện chất lượng phát lại.

• Chất lượng upsampling phụ thuộc vào phần mềm/hardware: Chất lượng của quá trình upsampling phụ thuộc vào bộ lọc nội suy và các công cụ phần mềm hoặc phần cứng mà bạn sử dụng. Những phần mềm/hardware cao cấp hơn sẽ thực hiện quá trình này tốt hơn.

Kết luận

Khi hiểu rõ về Upsampling, bạn sẽ thấy rằng đây là một kỹ thuật hữu ích trong việc nâng cao trải nghiệm nghe nhạc số, đặc biệt khi được kết hợp với các thiết bị âm thanh chất lượng cao. Tuy nhiên, việc lựa chọn thiết bị và cài đặt hệ thống âm thanh đúng cách mới thực sự là yếu tố quyết định để đạt được âm thanh tối ưu.

Với hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực nhạc số, Vinhstudio tự hào là đơn vị chuyên nghiệp hàng đầu trong việc setup hệ thống nghe nhạc số. Chúng tôi cung cấp các thiết bị như Music Server, Music Streamer và chuyên cài đặt phần mềm Music Server như Roon hoặc Jriver để mang đến trải nghiệm nghe nhạc số chuyên nghiệp nhất. Không chỉ vậy, Vinhstudio còn là nơi lưu trữ kho nhạc số được rip 100% từ đĩa CD gốc, được cộng đồng Audiophile trên cả nước tin dùng.

Hãy đến với Vinhstudio để khám phá và trải nghiệm âm thanh tuyệt vời nhất, nơi niềm đam mê âm nhạc số của bạn sẽ được chăm sóc và phát triển.

Nếu quý vị và các bạn cần thêm thông tin tư vấn hoặc quan tâm đến các thiết bị âm thanh nghe nhìn cao cấp, đừng ngần ngại liên hệ với Vinhstudio tại địa chỉ số 5 ngõ 307A Phố Bạch Mai, Quận Hai Bà Trưng, Hà Nội.

Số điện thoại tư vấn khách hàng của chúng tôi là 0936999663, luôn sẵn sàng tiếp đón!