Vào cuối năm trước, sau thời điểm ra mắt bo mạch thứ 5 của Cayin N6ii (A02), cộng đồng âm thanh đã liên tục thắc mắc liệu sẽ có bo mạch mới dành cho N6ii hay không. Xin thứ lỗi cho tôi vì hiện tại đang có quá nhiều điều chưa được chắc chắn và rất khó để tôi có thể trả lời trực tiếp. Và một trong những suy nghĩ dù là có chủ ý hay thoáng qua của tôi, số nhiều các bạn đã nghĩ rằng A02 là chiếc bo mạch cuối cùng của N6ii.
Cayin N6ii đã lên kệ được 2 năm, nó chưa hẳn đã là một sản phẩm lỗi mốt (từ góc nhìn là một chiếc máy dùng để nghe nhạc). Nhưng từ phía người dùng, bắt kịp những sản phẩm mới đang là xu hướng hiện tại. Đây cũng là điểm khác nhau giữa những người chơi âm thanh di động và hệ thống âm thanh Hi-Fi. Vì vậy, rất khó để N6ii đi tiếp do thiết kế có thể thay đổi bo mạch chủ của nó.
“Cayin, Never be the Same Again!” [Cayin, không bao giờ ngừng thay đổi]. Đây không chỉ là khẩu hiệu, nó còn là hình mẫu thiết kế và là nhiệm vụ duy nhất để mở rộng khả năng thay được bo mạch cho chiếc máy nghe nhạc N6ii. Nhân dịp kỷ niệm ngày ra mắt Cayin N6ii (20/05/2019), Cayin chúng tôi xin giới thiệu N6ii Titanium R2R Phiên Bản Giới Hạn, kèm với đó là bo mạch thứ 6 và là bo mạch cuối cùng của N6ii, chiếc R01.
Theo dõi tiếp, chúng ta sẽ tập trung sâu hơn vào sản phẩm, do đó bài viết sẽ mang tính kỹ thuật khá nhiều. Với những độc giả cũng như người chơi âm thanh đang quan tâm, các bạn có thể đọc chi tiết hơn.
Cayin N6ii Titanium R2R Phiên Bản Giới Hạn
Từ cái tên, chắc hẳn các bạn đã biết phiên bản này sẽ được bán ra với số lượng có hạn, giới hạn ở 600 bản toàn thế giới. Thân máy được làm từ thép titan nguyên khối, tăng khả năng chống rỉ và ăn mòn. Kết cấu bề mặt tinh tế với toàn bộ thân máy là màu bạc sáng.
Qua sử dụng hằng ngày, bề mặt sẽ dần trở thành màu vàng kim loại cho cảm giác sang trọng. Núm âm lượng và nút sườn được mạ vàng thau PVD. Cụm CPU, màn hình, pin và mọi thứ khác sẽ giữ nguyên như bản Aluminium.
Bo mạch mới của phiên bản Titan khác hoàn toàn so với tất cả những bo mạch còn lại từng được ra mắt cho N6ii. Nó có thiết kế mới, thách thức mới và diện mạo mới. Đây sẽ là bo mạch duy nhất cho N6ii phiên bản Titan. (đương nhiên, bạn vẫn có thể lắp những bo mạch khác như E01, E01,vv… lên phiên bản N6ii Titan, chúng hoàn toàn tương thích, tuy nhiên vẻ bề ngoài sẽ có chút khác biệt.)
Trong quá khứ, mặc dù những chiếc bo mạch được thiết kể sử dụng chip DAC khác nhau, Cayin chưa bao giờ công khai rộng rãi về những con chip được sử dụng. Vì chúng là những thành phần thiết kế đơn lẻ chứ không phải toàn bộ thiết kế. Nhưng lần này, bài viết sẽ dành nhiều đoạn để giới thiệu về thiết kế DAC cũng như cấu trúc tổng thể của bo mạch mới sử dụng kiến trúc lưới điện trở R2R riêng lẻ.
Kiến trúc mạch xử lý âm thanh kỹ thuật số
Cho dễ hiểu, tôi chia bộ phận xử lý âm thanh kỹ thuật số thành 4 phần dựa trên chức năng và vị trí:
- Hệ thống cầu âm thanh kỹ thuật số. (Digital audio bridge system.)
- Bộ lọc tín hiệu lấy mẫu. (Oversampling Interpolated digital filter.)
- Bộ chuyển đổi nối tiếp-song song. (Serial-to-parallel shift registers.)
- Bảng mạch lưới điện trở R2R. (Discrete R2R ladder structure DAC circuit.)
Nguyên lý làm việc và vai trò chức năng được mô tả ngắn gọn như sau:
Cầu nối âm thanh kỹ thuật số chịu trách nhiệm xử lý đầu ra tín hiệu âm thanh từ thiết bị đầu cuối, cho dù đó là định dạng PCM hay DSD, bỏ qua tốc độ lấy mẫu, sau khi xử lý âm thanh ở độ chính xác cao, nó sẽ chuyển tiếp sang bộ lọc tín hiệu lấy mẫu.
Bộ lọc tín hiệu lấy mẫu là bộ lọc giúp tăng gấp 4 lần (4x oversampling) tín hiệu âm thanh cho đầu ra tín hiệu từ cầu nối kỹ thuật số. Chúng có thể chạy được nhạc có chất lượng lên đến 768 kHz-24bit cho 2 kênh trái và phải độc lập.
Bộ chuyển đổi nối tiếp sang song song tương đối dễ hiểu, đó chính là chuyển đổi phương thức truyền dữ liệu âm thanh từ nối tiếp qua dạng song song để đưa chúng vào bo mạch lưới điện trở R2R.
Phía trên là mô tả đơn thuần về cách hoạt động của R2R. Đây sẽ là mô tả ngắn gọn về Oversampling và không Oversampling. Cốt lõi của hệ điều hành (OS) là lấy mẫu khuếch đại, nhân lên gấp vài lần tần số mẫu bằng phép nội suy. Ưu điểm của phương pháp này là phân bổ lại và định hình lại tiếng nhiễu (noise), đẩy chúng lên tần số cao hơn, ra xa khỏi băng thông mà âm thanh bình thường trên tai người hoặc các bản nhạc được vận hành, từ đó, các noise sẽ dễ dàng được lọc bởi bộ lọc tầng số thấp (LPF: low-pass filter) hơn, đồng thời giảm nhiễu nền hiệu quả trong băng thông âm thanh lẫn hệ thống.
Tiếp theo, ta sẽ tập trung vào 4 bộ phận quan trọng mà tôi đã nêu ở trên. Trong đó, bảng mạch lưới điện trở R2R có vai trò quan trọng nhất trong quá trình này.
Đây là sơ đồ cấu trúc R2R 4-bit, là ví dụ cho thành phần cơ bản của lưới điện trở hình chữ T.
Mạng điện trở R2R bao gồm 2 loại điện trở (gọi là điện trở R và điện trở 2R) với lỷ lệ điện trở là 1:2. Đối với 1 mạch n-bit, cần có
n-1 điện trở R và n+1 điện trở 2R, với tổng số 2n điện trở để tạo thành lưới điện trở R2R. Vì vậy, mạng điện trở 4-bit R2R như hình cần 4-1=3 điện trở R và 4+1=5 điện trở 2R, tổng công là 8 điện trở.
Bạn có thể thấy, số lượng điện trở trong một số sản phẩm R2R vượt quá số lượng mô tả như ở trên. Trên thực tế, các điện trở R và 2R có giá trị khác nhau được mắc nối tiếp để đảm bảo các giá trị cần thiết và giữ tỷ lệ giữa chúng luôn là 1:2. Vì vậy, số lượng điện trở không phải vấn đề, vấn đề là mối quan hệ ghép nối giữa thành phần R và 2R.
R2R thực sự là một công nghệ âm thanh kỹ thuật số có lịch sử khá lâu đời. Trước khi được ứng dụng đại trà cho các loại chip âm thanh, kiến trúc mạch R2R này đã được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống máy tính để bàn. Cho đến nay, vẫn còn nhiều thiết bị truyền thống sử dụng kiến trúc bo mạch như vậy. Gốc rễ của nó bắt nguồn từ việc các nhà thiết kế muốn lấy Mẫu của Âm Thanh gốc trước khi âm thanh cuối cùng được tinh chỉnh thành công. Điều này khác hẳn so với việc sử dụng chip DAC tích hợp. Để dễ hiểu, ở mức độ tích hợp cao, chip DAC rất hạn chế để các nhà phát triển có thể tinh chỉnh. Một số sản phẩm dùng thiết kế như vậy có tính nhất quán cao và đạt được độ ổn định. Do đó, quá trình nghiên cứu và phát triển (đặc biệt là tinh chỉnh âm thanh) tương đối nhẹ nhàng.
R2R có nhiều sự lựa chọn vật liệu và thiết kế hơn. Ví dụ, sử dụng các cặp điện trở có giá trị khác nhau: 1.5K với 3K, 3K với 6K. Thông số kỹ thuật được tạo ra từ đó sẽ khác nhau, kể cả âm thanh. Sẽ có nhiều công việc hơn cho các nhà phát triển trong việc thiết kế và tinh chỉnh âm thanh. Theo đó là nhiều niềm năng chờ được khám phá và hiệu chỉnh.
Phần tiếp theo sẽ tập trung chính vào cách Cayin thực hiện thiết kế trên chiếc N6ii.
R2R trên N6ii Titan và các thiết kế liên quan
N6ii, vì thiết kế bo mạch âm thanh có thể thay đổi, với không gian diện tích của bo mạch được lắp vào rất hạn chế nhưng vẫn phải đáp ứng đủ nhiều yêu cầu từ cấu trúc, tính di động và kích thước. Để tối ưu hóa khả năng cuối cùng, chúng tôi phải bỏ bớt một số tính năng khác và cá nhân hóa chúng theo chủ đề được đặt ra. N6ii là một sản phẩm như vậy, và do kiến trúc thiết kế R2R, độ khó được tăng lên gấp đôi trong khi không gian vận hành vẫn giữ nguyên.
R2R trong N6ii Titan là một hệ thống 2-kênh 24-bit, với 23 điện trở R và 25 điện trở 2R, với tổng số là 96 điện trở R2R cho cả 2 kênh. Chỉ có 2 giá trị điện trở, R là 5.1K (là giá trị tiêu chuẩn) và 2R là 10.2K (giá trị không tiêu chuẩn). Để đạt được điện trở 10.2K, trên thực tế, có một số cách, chẳng hạn như dùng 2 điện trở 5.1K, hoặc 10K và 0.2K mắc nối tiếp với nhau. Điều này có 2 vấn đề. Đầu tiên là do không gian hạn chế trên bo mạch chủ. Vấn đề thứ hai nằm ở chính bản thân R2R về yêu cầu chính xác trong âm thanh.
Mỗi bo mạch âm thanh sử dụng 96 điện trở nhiệt độ thấp dạng phim ở độ chính xác cao với giá thành cực đắt đỏ, được Cayin đặt hàng tại Viking ở Đài Loan và thời gian giao hàng thông thường là 8 tuần, được nhân đôi lên do tình hình dịch bệnh bùng phát khiến chúng tôi phải hoãn kế hoạch ra mắt tới tháng 5 năm 2021.
Giá thành của những cặp điện trở này thật sự đắt đỏ và chúng tôi đã phải đặt 10.000 con, 5.000 con cho mỗi sản phẩm. Trên lý thuyết, sẽ có đúng 10.000 con, nhưng do đặc tính dễ hư hỏng trong quá trình vận chuyển (là đường hàng không), nên sẽ thật tuyệt nếu trên 950 con còn hoạt động theo ước tính của tôi.
Lưới điện trở R2R có yêu cầu về độ chính xác rất cao, chênh lệch lớn sẽ không đảm bảo quá trình vận hành chip DAC, sau đó ảnh hưởng đến âm thanh.
Các bộ phận khếch đại âm thanh (amply), trong hoạt động bình thường, do tồn tại công suất tiêu thụ nên sẽ có hiện tượng sinh nhiệt ở nhiều mức độ khác nhau. Đồng thời, do môi trường khác nhau, nhiệt độ phòng và thời gian vận hành sẽ tạo ra sự khác biệt rất lớn ở mỗi cá nhân. Do đó, ở giá trị TCR càng thấp, càng có thể đảm bảo độ chính xác của việc đối xứng và tính ổn định của từng sản phẩm trong từng tình huống.
Với sự ra mắt của phiên bản này, chúng tôi đồng thời chuẩn bị một bo mạch âm thanh mới, R01, cho những người sử dụng N6ii. Vật liệu giống nhau, kiểu dáng như cũ. Sự khác biệt nằm ở chất liệu vỏ máy, do sự thay đổi về tính chất kim loại mà bản thân máy không bị nhiễm từ, che chắn điện từ và đem lại khả năng dẫn điện tốt hơn.
Ngày nay, việc sử dụng công nghệ R2R ở các sản phẩm xách tay đã dần được lộ diện. Công nghệ cũ không có nghĩa là khó khăn sẽ giảm. Việc ứng dụng kiến trúc R2R lên các sản phẩm xách tay phức tạp và nhàm chán hơn hẳn so với máy tính để bàn. Nhưng các nhà sản xuất âm thanh vẫn sẵn lòng làm vậy vì các sản phẩm âm thanh có kiến trúc R2R mang lại trải nghiệm âm thanh tự nhiên và độc nhất, với hương vị ngọt ngào và thoáng đãng. Mặc dù điều này đang giảm dần đi trước sự ứng dụng ồ ạt của những mẫu chip DAC tích hợp hiện đại.
Do vấn đề hạn chế không gian, N6ii Titan và R01 phải bỏ chức năng Line-Out, chỉ còn lại Power-Out. Nó hỗ trợ một jack single-ended 3.5mm và một jack balanced. Với ứng dụng là kéo được gần như hầu hết các loại tai nghe ear-bud. So sánh trải nghiệm nghe với các mẫu bo mạch trước (không bao gồm A02), sự độc đáo của N6ii và R01 được thể hiện ở cách bóc tách âm thanh, không gian, âm trường và rất nhiều khía cạnh khác, được trình diễn theo một cách tự nhiên. Giống như nấu cơm bằng niêu so với nồi cơm điện vậy. Gạo giống, nhưng mùi vị lại khác.
Mỗi cái đều có điểm hay riêng, tất cả đều phụ thuộc và sở thích của bạn.
Đó là lý do Cayin chọn sử dụng kiến trúc R2R trên bo mạch âm thanh cuối cùng của N6ii. Chúng tôi muốn chặng đường của N6ii kết thúc một cách thành công với mẫu R01 này.
Theo kế hoạch sản xuất hiện tại, N6ii Titan R2R Phiên Bản Giới hạn và bo mạch âm thanh R01 sẽ được ra mắt cùng ngày, có thể vào giữa tháng 6. Để biết ngày phát hành chính xác, vui lòng tham khảo thông báo chính thức của Cayin.
Với cả 2 mẫu trên, chúng tôi sẽ có hàng sẵn với số lượng có hạn. Bo mạch R01 sẽ giới hạn ở 400 sản phẩm, và Cayin N6ii Titan R2R sẽ là 600 sản phẩm trên toàn thế giới.
Đặt trên là N6ii, với “sáu” bắt đầu và cũng là “sáu” kết thúc. Bo mạch âm thanh thứ 6, R01, sẽ là bo mạch âm thanh cuối cùng cho N6ii. N6ii, mẫu DAP thành công nhất của Cayin cho tới thời điểm hiện tại, đã có một kết thúc thành công. Nghĩ đến đây tôi lại có chút buồn.
Tuy nhiên, chúng ta sẽ có nhiều điều mới để khởi động cho năm 2021. Cayin sẽ cố hết sức để đem đến cho các bạn -những người chơi và yêu âm thanh- thiết kế và tính năng mới, cũng như cá tính trong mỗi sản phẩm.
Nguồn: tainghe.com.vn
