Ðề: TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ DAT (Digital Audio Tape) - BĂNG TỪ VÀ ĐẦU GHI/PHÁT DAT
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG NGHỆ BĂNG DAT:
Công nghệ DAT rất giống với công nghệ chế tạo các máy ghi/phát Video trước kia. Công nghệ này cũng sử dụng đầu từ quay và quét xoáy ốc (helical) để ghi dữ liệu. Công nghệ này tránh cho các băng DAT bị người dùng can thiệp vật lý như cắt, nối băng như băng cối analog hoặc băng hở (open reel) như các loại băng ProDigi, DASH.
Băng DAT tiêu chuẩn cho phép 4 phương thức lấy mẫu: 32 kHz ở 12 bits, 32 kHz, 44.1 kHz hoặc 48 kHz ở 16 bits. Tuy nhiên cũng có các máy ghi/phát băng DAT hoạt động nằm ngoài thông số tiêu chuẩn, cho phép ghi dữ liệu với tần số 96kHz ở 24 bit. Các máy phát đời đầu nhắm vào thị trường tiêu dùng nhưng không hoạt động ở tần số lấy mẫu 44,1kHz khi ghi do vậy chúng đã không thể được dùng để nhân bản ra đĩa CD. Vì có các tiêu chuẩn ghi âm khác nhau nhưng đều sử dụng cùng một loại băng, nên chất lượng của việc lấy mẫu có liên quan trực tiếp đến thời gian ghi âm - 32 kHz ở 12 bit sẽ cho phép sáu giờ ghi âm vào băng 180 phút, trong khi HHS sẽ chỉ ghi được 90 phút từ cùng một băng cùng loại. Bao gói trong dữ liệu tín hiệu là các mã phụ (subcodes) để chỉ ra điểm bắt đầu và kết thúc của các tracks hoặc bỏ qua toàn bộ một phần băng, điều này cho phép lập chỉ mục và giúp cho việc tìm kiếm các tracks được nhanh chóng. Việc ghi âm stereo hai kênh được hỗ trợ trong tất cả các tần số lấy mẫu và độ sâu bit, nhưng tiêu chuẩn R-DAT lại không hỗ trợ ghi âm 4 kênh tại tần số 32 kHz.
Băng DAT thường có độ dài từ 15 đến 180 phút, một băng 120 phút sẽ có chiều dài 60 mét. Các băng DAT có chiều dài hơn 60 mét thường có vấn đề cho các đầu ghi/phát băng DAT do vật liệu băng mỏng hơn. Đầu ghi/phát băng DAT hoạt động tần số lấy mẫu 48 kHz và 44,1 kHz tải băng ở tốc độ 8,15 mm/s. Đầu ghi/phát băng DAT hoạt động ở tần số lấy mẫu 32 kHz sẽ tải băng ở tốc độ 4,075 mm/s.
Các định dạng tiền nhiệm (Predecessor formats):
Băng DAT không phải là băng âm thanh kỹ thuật số đầu tiên. Phương pháp điều chế xung – mã (PCM) đã được sử dụng tại Nhật Bản bởi hãng DENON trong năm 1972 dùng cho lưu trữ băng gốc (mastering) và sản xuất các đĩa hát analog bằng cách sử dụng một máy ghi băng video 2-inch với định dạng 4 kênh, nhưng thiết bị này đã không được phát triển thành một sản phẩm tiêu dùng. Việc phát triển của DENON được đánh dấu bởi sự hợp tác với đài phát thanh truyền hình NHK của Nhật Bản, NHK đã phát triển máy ghi âm audio PCM có độ trung thực cao (high-fidelity) đầu tiên vào cuối những năm 1960. DENON sau đó tiếp tục phát triển máy ghi âm PCM của họ để sử dụng cho các máy video chuyên nghiệp như là các phương tiện lưu trữ, cuối cùng thì việc chế tạo các thiết bị 8 tracks cũng được sử dụng lại do các nhà sản xuất khác thực hiện. Một seri các bản ghi nhạc Jazz lại được sản xuất ở Mỹ tại New York là vào cuối những năm 1970.
Vào năm 1976, một định dạng băng audio kỹ thuật số khác cũng đã được phát triển bởi Soundstream, sử dụng băng cối (reel to reel) có độ rộng 1 inch (25,4mm) chạy trên một thiết bị ghi âm nhạc cụ sản xuất bởi Honeywell hoạt động như một hệ cơ (transport) kết nối với phần cứng mã hóa và giải mã audio số bên ngoài cũng do Soundstream thiết kế. Định dạng của Soundstream đã được cải tiến qua một vài nguyên mẫu, sau khi nó phát triển tỷ lệ lấy mẫu lên đến 50kHz ở 16bit thì dường như đã đạt chất lượng dùng cho ghi âm các bản nhạc cổ điển ở mức chuyên nghiệp. Khách hàng đầu tiên thời đó là các bản ghi âm cho hãng Telarc ở Cleveland bang Ohio Mỹ. Tháng 4 năm 1978, hãng Telarc có bản ghi âm của Holst Suites cho băng nhạc Fred Fennell và Cleveland Wind Ensemble đã là một phát hành mang tính bước ngoặt và mở ra kỷ nguyên ghi âm kỹ thuật số cho các hãng âm nhạc cổ điển của Mỹ. Hệ thống Soundstream sau đó cũng được hãng RCA(Radio Corporation of America), một hãng thu âm lớn của SONY tại Canada sử dụng.
Bắt đầu từ năm 1978, Hãng 3M giới thiệu định dạng của máy ghi âm audio kỹ thuật số của riêng hãng để sử dụng cho phòng thu (studio). Một trong những nguyên mẫu đầu tiên của hãng 3M đã được lắp đặt trong các phòng thu Sound 80 tại Minneapolis, Minnesota, Mỹ. Hệ thống này đã được sử dụng trong tháng 6 năm 1978 để hãng Aaron Copland ghi âm bản nhạc "Appalachian Spring" của dàn nhạc thính phòng St. Paul, thực hiện bởi Dennis Russell Davies. Bản ghi âm đó đã là bản ghi âm số đầu tiên giành được giải thưởng Grammy. Phiên bản sản xuất của các hệ thống băng chủ (Mastering) kỹ thuật số của hãng 3M đã được sử dụng vào năm 1979 để ghi lại tất cả các album nhạc rock dưới dạng kỹ thuật số, bài nhạc "Bop Till You Drop," của Ry Cooder đã được thực hiện tại Xưởng phim Warner Brothers ở California.
Định dạng PCM định hướng người tiêu dùng đầu tiên sử dụng định dạng băng video (Beta và VHS) như là các phương tiện lưu trữ. Các hệ thống này sử dụng định dạng kỹ thuật số EIAJ, lấy mẫu ở tần số 44,056 kHz tại 14 bit. Còn hệ thống PCM-F1 của SONY ra mắt vào năm 1981 cũng bắt đầu đưa ra tùy chọn 16-bit. Các hệ thống khác cũng đã được tiếp thị bởi Akai, JVC, Nakamichi và một số hãng khác. Panasonic, thông qua bộ phận kỹ thuật của mình, một thời gian ngắn cũng đã bán một máy ghi âm kỹ thuật số kết hợp với một bộ chuyển đổi kỹ thuật số EIAJ cùng với một hệ cơ video VHS, SV-P100. Các máy này được bán trên thị trường bởi các công ty điện tử tiêu dùng cho người tiêu dùng, nhưng chúng rất đắt tiền so với băng cassette hoặc các đầu băng cối reel-to-reel thời đó. Chúng cũng đã làm cho các nhà ghi âm chuyên nghiệp phải trả tiền nhiều hơn cho thiết bị và một số bản phát hành chuyên nghiệp của các hãng cũng đã được các máy này ghi âm.
Bắt đầu từ đầu những năm 1980, hệ thống chuyên nghiệp sử dụng một bộ chuyển đổi PCM đã trở lên thông dụng như các định dạng băng gốc (mastering). Các hệ thống này số hóa tín hiệu âm thanh analog và sau đó giải mã các dòng dữ liệu kỹ thuật số cuối cùng thành tín hiệu video analog để một máy VCR(Video Cassette Recorder) thông thường có thể được sử dụng như một phương tiện lưu trữ.
Một trong những ví dụ quan trọng nhất của một hệ thống dựa trên bộ chuyển đổi PCM là hệ thống băng gốc (mastering) audio số PCM-1600 của SONY, được giới thiệu vào năm 1978. PCM-1600 sử dụng một máy VCR định dạng U-Matic làm hệ cơ, kết nối với phần cứng xử lý âm thanh kỹ thuật số bên ngoài. Nó (và các phiên bản sau này của nó như PCM-1610 và 1630) đã được sử dụng rộng rãi để sản xuất và làm băng gốc (mastering) cho một số các đĩa CD audio kỹ thuật số đầu tiên vào đầu những năm 1980. Khi đĩa CD đã được giới thiệu thương mại hóa vào năm 1983, các băng ghi trên hệ thống PCM-1600 đã được gửi đến các nhà máy sản xuất CD để sử dụng để làm đĩa gốc master cho việc in sao, nhân bản đĩa CD.
Các ví dụ khác như hệ thống dbx, Model 700 của hãng Inc’s tương tự như đĩa Super Audio CD ngày nay, sử dụng điều chế delta-sigma có tỷ lệ lấy mẫu cao hơn cả điều chế PCM; hệ thống PCM năm 1970 của Decca sử dụng một máy ghi băng video được sản xuất bởi JVC làm hệ cơ và máy ghi âm kỹ thuật số là X-80 của hãng Mitsubishi. Hệ thống sử dụng định dạng băng gốc mastering kỹ thuật số là loại băng hở (open reel) rộng 6,4 mm (¼ inch) và sử dụng tần số lấy mẫu rất không thông dụng là 50,4 kHz.
Đối với phòng thu chất lượng cao, tất cả các định dạng rất hiệu quả nêu trên đã trở nên lỗi thời trong đầu những năm 1980 bởi sự cạnh tranh của hai định dạng:
- Băng cối (reel-to-reel) với cụm đầu từ cố định chính là định dạng DASH của hãng SONY
- Máy ghi âm X-80 tiếp tục phát triển của Mitsubishi – sau này hệ thống đã được cải tiến để trở thành định dạng ProDigi (thực tế, một trong những máy ghi âm định dạng ProDigi đầu tiên X-86C của Mitsubishi cũng đã tương thích với băng ghi âm trên máy X-80 trước đó).
Cả hai định dạng sau này vẫn còn phổ biến như một sự thay thế cho ghi âm analog cho đến tận đầu những năm 1990, khi mà sự ra đời của các máy ghi âm bằng đĩa cứng đã làm cho chúng trở nên lỗi thời.
Giới thiệu công nghệ DASH (Digital Audio Stationary Head):
Công nghệ DASH (Digital Audio Stationary Head) là một công nghệ định dạng băng cối audio kỹ thuật số (reel to reel) được SONY giới thiệu vào đầu năm 1982. Định dạng này cho phép ghi đa tracks (multitrack) với chất lượng cao dùng để lưu trữ cho băng gốc (Mastering) trong các studio được SONY đưa ra để thay thế các phương pháp ghi âm analog thời đó. DASH có khả năng ghi âm 2 kênh audio trên băng cối có độ rộng ¼ inch; 24 hoặc 48 tracks trên băng cối ½ inch (13mm) và tối đa lên tới 14 inch. Dữ liệu được ghi trên băng là tuyến tính, đầu từ đứng im, điều này là đối nghịch với định dạng băng DAT khi mà dữ liệu được ghi trên đầu từ quay nghiêng (xoắn ốc) giống như của đầu Video Cassette Recorder - VCR.
Trong công nghệ DASH, dữ liệu audio được mã hóa PCM tuyến tính và sử dụng cơ chế sửa lỗi CRC(Cyclic Redundancy Check) cho phép người dùng can thiệp vật lý như cắt, nối băng như khi ta xử lý với băng analog và khi phát lại không bị mất tín hiệu. Trong máy ghi 2 tracks DASH Recorder, dữ liệu số được ghi lên băng thông qua 9 tracks: 8 tracks cho dữ liệu audio số, một track cho dữ liệu kiểm tra lỗi CRC, ngoài ra còn dự phòng cho 2 tracks tín hiệu analog tuyến tính và một track analog tuyến tính để mã hóa thời gian ghi.
Ưu điểm cơ bản nhất của bất kỳ phương tiện ghi âm kỹ thuật số nào đó là khả năng tái tạo bản ghi như bản gốc. Đó là lý do tại sao một số những ứng dụng đầu tiên của ghi âm kỹ thuật số lại là dữ liệu của các nhạc cụ và âm nhạc cổ điển. Đối với audio, không phải lúc nào cũng cần việc tái tạo các bản nhạc đúng gốc. Việc cân bằng tần số của bản tái tạo không đồng đều của các máy ghi âm analog hoặc khả năng ghi ở mức lớn hơn 0 dB (sản sinh ra méo mong muốn) lại thường xuyên được khai thác như là một lợi thế, ví dụ như âm thanh của tiếng trống trên băng analog thường nghe “dày” hơn. Các máy ghi âm DASH còn có một mạch đặc biệt gọi là mạch “nhấn” (Emphasis) để khắc phục vấn đề nhiễu (noise) của các bộ chuyển đổi analog sang digital và digital sang analog tại thời điểm khuếch đại các tần số cao trên thiết bị đầu cuối. Mạch này yêu cầu phải được giải nhấn “de-emphasis” trên thiết bị phát băng sau mạch DAC để tái tạo lại chính xác âm thanh. Trong khi trước đây, mạch “nhấn” được hầu hết các thiết bị sử dụng và dĩ nhiên nó cũng tạo ra một âm hình riêng nhưng càng ngày nó càng được ít sử dụng.
Có 3 họ máy ghi âm DASH Recorder được SONY và STUDER sản xuất với một chút ít khác biệt như sau:
(Xem thêm Hình ảnh một số thiết bị DAT cổ xưa dưới đây)