Lược sử 25 năm đĩa nhạc CD - Phần 2: Tiến đến tương lai

Đường đúng ta đi

Hãng sản xuất đầu thu băng từ AMPEX thử nghiệm định dạng băng từ kỹ thuật số đầu tiên với máy tính IBM sử dụng các chuỗi máy thu quay băng liên tiếp (reel-to-reel) được kết nối với máy đánh chữ Selectric để in thông tin lên giấy. Hệ thống này tuy nhiên vấp phải vấn đề về sự rối rắm khi thiết lập cũng như giá thành thiết bị, lên đến $150.000 cho mỗi bộ máy.



Bell Laboratories thì chú tâm hơn vào ý tưởng máy Vocoder. Chiếc máy này chia dải tần tín hiệu ra thành nhiều phân khúc và đánh dấu chúng thành từng mã đơn lẻ (tương tự như tín hiệu FM hay mã tín hiệu Quadro). Các mã đơn lẻ này có thể được gởi qua đường dây điện thoại để truyền tải tiếng nói, 1 trong những mục tiêu chính của ý tưởng này. Các mã đơn lẻ ngoài ra còn có thể được lưu trữ trên đĩa và được chơi cùng lúc với nhau để tạo ra âm phổ hoàn chỉnh. Người phát minh ra phương thức này là Homer Dudley vào thời điểm cực sớm, khoảng năm 1928.

Ngoài ra cũng có vài hãng của Nhật "nhúng tay" vào quy trình phát triển định dạng lưu trữ âm thanh mới, trong đó có các ông lớn như Matsushita, Nippon Columbia (Denon), Kenwood, Pioneer và Hitachi. Ở châu Âu thì có Telefunken và Philips.

Telefunken Vinyl Video Disc

Telefunken bắt đầu phát triển chiếc đĩa lưu trữ media đầu tiên vào năm 1965. Mẫu đĩa này có kích thước 12-inch và cho phép lưu trữ cả hình ảnh lẫn âm thanh, và là 1 chiếc đĩa làm bằng PVC. Dữ liệu được ghi theo phương thức chiều dọc tương tự như phương thức hill-and-dale của Thomas Alva Edison. Khoảng cách ghi của đĩa cũng được tính bằng micro-met và xoay với tốc độ 1500RPM. Điều này nghĩa là mỗi giây đĩa sẽ quay 25 vòng, và mỗi vòng sẽ hiển thị 1 hình ảnh. Để giữ tính cân bằng cho mỗi vòng xoay, chỉ 1 vùng nhỏ của đĩa được sử dụng và từ đó cho thời lượng chỉ vào khoảng 12 phút. Và nếu chiếc đĩa này có thể lưu trữ cả âm thanh lẫn hình ảnh thì nó cũng có thể được sử dụng để chỉ lưu trữ âm thanh mà thôi.


Khuyết điểm của đĩa Telefunken là nó không thể được ghi nhanh như tốc độ xoay khi đọc mà chỉ bằng 1/10, do đó mỗi đĩa sẽ mất khoảng 2 giờ để ghi xong. Thân đĩa cũng được đặt trên đệm chân không và các thay đổi về áp lực sẽ được cảm nhận bằng hệ thống dò piezo-electric di chuyển theo dạng tiếp tuyến. Lăng kính kim cương cũng được dùng để đảm bảo khoảng cách chính xác giữa các lần ghi với lực tỳ 0.2 g. Sóng tín hiệu cũng bị giới hạn trong mức 6 MHz. Thiết kế này nhìn chung vẫn còn rất thô sơ và gần giống với dạng đĩa vinyl gramophone trước đó khá lâu.


JVC sau đó phát triển thêm hệ thống số học với lăng kính sapphire và đầu dò electrostatic, tuy nhiên vẫn di chuyển theo dạng tiếp tuyến.

Philips Video Disc LaserVision

Khoảng năm 1967 các kỹ sư của Philips Natuurkundig Laboratorium (Philips Physics Research Laboratory - Natlab) bắt đầu phát triển 1 định dạng đĩa video mới làm việc với phương thức quang học thay vì cơ học như trước. Chiếc đĩa này được chính thức ra mắt vào năm 1980 với tên gọi LaserVision. Đây chính là tiền đề cho chiếc đĩa CD sẽ kế thừa cho định dạng vinyl. Trong giai đoạn những năm '70 các hãng sản xuất đã chấp thuận các tiêu chuẩn cần có khi lưu trữ âm thanh trên định dạng kỹ thuật số: đó là phải đạt tối đa giá trị băng thông, tối đa số bit, đĩa phải bền và có thể được truy xuất thông tin nhanh chóng. Tuy nhiên vào lúc đó chưa có thiết bị đầu đọc nào được phát triển.

Phát triển thành tiêu chuẩn

Năm 1969 Technical Research Laboratory (Japan Broadcasting Corp.) giới thiệu hệ thống kỹ thuật số mang tên Pulse Code Modulation (PCM) và được chú ý bởi các công ty điện tử của châu Âu. Denon cũng cho ra mắt hệ thống thu âm PCM vào đầu năm 1973 với các bản thu của Takahiro Sonoda, Yuji Takahashi, Zuzana Ruzickova, Annerose Schmidt, Deszo Ranki, Zoltan Kocsis... hay nổi bật nhất là Mozart Complete Piano Sonatas. Những bản thu này vẫn được lưu trữ với định dạng laser-disc do định dạng CD như hiện nay vẫn chưa được phát triển. Hệ thống thu PCM của Denon có thông số kỹ thuật khá khủng khiếp (vào thời đó), hỗ trợ PCM 44.1 kHz/14 bit, DR>89 dB, distortion<0.1 % @0 dB, crosstalk < -80 dB và thông số dải tần DC - 20 kHz, +/- 0.2 dB.

Vào cuối năm 1974 định dạng kỹ thuật số 44.1 kHz/14 bit PCM bắt đầu trở nên đại trà toàn cầu. Nippon Columbia (Japan) bắt đầu sản xuất các bản thu kỹ thuật số và phát hành chúng qua nhãn thu Denon PCM. Công nghệ thu âm lúc này tuy vậy vẫn chưa quá cao cấp (bit-depth thấp) nên người nghe đôi khi vẫn có thể nghe các "switch", nghĩa là các dynamic filter được kỹ sư âm thanh thêm vào nhằm ngăn không cho dải âm bản sao ảnh hưởng đến tín hiệu âm thanh gốc. Về sau các bản thu 16-bit cho chất lượng cao hơn và ít khi bị phê bình như trên nữa.


Từ đó trở đi ngày càng nhiều các thể loại nhạc bắt đầu chuyển sang hình thức thu âm kỹ thuật số, từ pop, jazz, folk đến cả classical nữa. Các bản thu kỹ thuật số sớm nhất đến từ các nghệ sỹ như Jean-Pierre Rampal, Josef Suk Trio, Tokyo Metropolitan Symphony Orchestra, NHK Symphony, Berlin Philharmonic, Maria Joao Pirez, Anne Rose Schmidt, Vlado Perlemuter, Deszö Ranki, Janos Starker, Josef Suk (solo) hay Helmuth Rilling. Từ năm 1982 nhiều bản thu nói trên cũng nhanh chóng xuất hiện trên đĩa CD.

Trong giai đoạn năm 1972-1979 công nghệ thu âm PCM phát triển mạnh và mang đến cho người nghe nhiều bản thu với chất lượng cao hơn hẳn so với trước, đồng thời cũng phô diễn được sự tiên tiến của kỹ thuật PCM. Đĩa Denon PCM được giới audiophile đánh giá là có chất âm vô cùng tự nhiên và trung thực cũng như cho âm trường rộng và sâu nên sẽ rất tuyệt vời khi thưởng thức.

Vào năm 1980, JVC giới thiệu định dạng kỹ thuật số với chất lượng âm thanh 44.056/14-bit. Sony cũng phát triển mẫu máy PCM 1600 Digital Studio Recorder mà sau đó trở nên cực kỳ thông dụng. Nhiều hãng thu bắt đầu chuyển sang thu kỹ thuật số từ thời điểm này trong đó có Miller & Kreisel. Jonas Miller và Ken Kreisel còn tự thiết kế riêng cho mình mẫu máy thu với tên gọi M&K RealTime Recording Process. Sony sau đó thay thế PCM 1600 Digital Studio Recorder bằng PCM-1610 Digital Audio Processor với hiệu năng vượt trội hơn nữa.


Telarc và Digitech tuy nhiên sử dụng 1 định dạng kỹ thuật số hoàn toàn khác được phát minh bởi Soundstream, cung cấp mức sample rate lên đến 50kHz. Tuy vậy nó cùng với định dạng CD có chất lượng 44.1kHz/16-bit (hoặc 48kHz/16-bit - DAT) vẫn chưa thể được đánh giá là có độ phân giải cao. Điều này chỉ có thể đạt được bằng cách sử dụng cùng lúc 2 bộ converter như Pioneer đã từng giới thiệu trong mẫu máy Wide Range DAT Recorder của mình. Pioneer Wide Range DAT Recorder có thông số kỹ thuật gồm tần số đáp ứng 0Hz~21kHz (-3dB @22kHz), THD = 0 VU (<0.004%), SNR 90dB RMS, DR 90dB RMS và mức sample rate 50kHz/16-bit (thông số kỹ thuật tham khảo từ Digitech DIGI-103).


Do kỹ thuật còn mới, các nhà sản xuất nhạc và kỹ sư âm thanh phải đối mặt với nhiều khó khăn khi sử dụng hệ thống thu âm kỹ thuật số. Một trong số đó là quy trình thu multi-track có chi phí rất cao. Từ đây sinh ra thuật ngữ "Direct-to-Digital" để mô tả quá trình cân bằng âm lượng giữa các microphone thu cũng như mix-down tín hiệu thành 2 channel stereo ngay trong khi thu âm. Tín hiệu âm thanh thường được xử lý bằng Sony PCM-F1 hay PCM 1630, sau đó thu lại trên U-matic hoặc thậm chí là đầu thu video Betamax. Kỹ thuật re-mix lúc này chưa được ứng dụng.

Còn tiếp ...