Jack tai nghe và những điều cần biết

1. Lịch sử của jack tai nghe

Jack tai nghe đã xuất hiện từ cuối thế kỷ 19 nhằm mục đích sử dụng trên các bảng mạch chuyển điện thoại (telephone switchboard) xa xưa, khi các nhân viên phải cắm rút dây để kết nối tín hiệu vào điện thoại. Khi ấy họ cần một thiết bị có thể dễ dàng cắm rút để kết nối các dòng điện mang tín hiệu âm thanh nhanh chóng nhất có thể.

Vào thế kỷ 19 jack tai nghe là jack 1/4 inch (6.35mm), đến nay vẫn thường thấy trên các thiết bị âm thanh chuyên nghiệp. Còn jack tai nghe phổ biến hiện nay là jack 3.5mm được xuất hiện lần đầu tiên vào thập niên 50 với sự xuất hiện của những chiếc máy radio nhỏ gọn chạy mạch bán dẫn. Cú hích khiến jack 3.5 được trở nên phổ biến như hiện nay là Sony Walkman, sản phẩm đã định hình và thay đổi thế giới portable-audio với nhiều máy cassette và mini-CD tiếp nối sau đó. Từ đó gần như ai cũng có một tai nghe có cổng jack 3.5mm.

2. Các biến thể khác nhau của jack tai nghe

Jack 2.5mm được gọi là sub-miniature jack xuất hiện vào đầu thập niên 2000 trên các máy điện thoại đặc biệt là Nokia và Motorola. Tuy nhiên sau đó một thời gian cổng này đi vào quên lãng vì cổng jack 3.5mm vẫn xuất hiện trên nhiều thiết bị âm thanh gia đình hơn, cũng như chắc chắn hơn cổng 2.5mm trên điện thoại.

Cũng có một thời gian ngắn các hãng sử dụng cổng tai nghe thông qua cổng Mini USB như HTC Dream hay cổng ExtUSB trên nhiều mẫu HTC. Tuy nhiên đây là một khoảng thời gian rất ngắn và khá rắc rối khi mỗi hãng lại có một cổng sạc riêng cũng như một cổng tai nghe riêng.

Hiện nay các nhà sản xuất đang sản xuất các tai nghe sử dụng cổng USB-C mới, tuy nhiên cũng gặp rất nhiều vấn đề khác nhau và khó có thể thay thế được cổng jack 3.5mm.

3. Cổng USB-C

Cổng USB-C đang cố gắng thay thế cổng jack 3.5mm trên điện thoại cao cấp và một số thiết bị khác, khi các hãng điện thoại đang cố gắng chạy đua xem thử điện thoại nào nhẹ hơn, mỏng hơn. Tuy nhiên thật sự hiện tại vấn đề của cổng USB-C là rất rắc rối khi có quá nhiều tiêu chuẩn khác nhau.

Có hai xuất âm thanh từ cổng USB-C phổ biến hiện nay:

• Xuất tín hiệu digital để DAC/Amp trên tai nghe giải mã âm thanh
• Xuất tín hiệu analog tương tự như cổng jack 3.5mm sử dụng DAC/Amp

Thật khó cho người dùng khi chỉ nhìn cổng USB-C và biết được tai nghe nào sử dụng loại giải mã nào. Và đồng thời cũng phụ thuộc vào điện thoại của bạn hỗ trợ xuất âm thanh digital hay analog khá phức tạp. Chưa kể đến các vấn đề về nhiễu noise khi một cổng có quá nhiều pin kết nối, nhiều tính năng khác nhau.

4. Tại sao jack tai nghe có loại 1 vạch, 2 vạch và 3 vạch

Trước đây âm thanh thường chỉ có một kênh (mono) và chỉ cần một phần tín hiệu 1 vạch phân chia đầu tín hiệu và đầu ground (mát) là được. Đầu này thường được gọi là TS jack (1 vạch), và vẫn thường được sử dụng trong pro-audio.

Khi âm thanh stereo (2 kênh trái, phải) như hiện nay được giới thiệu, jack tai nghe cũng phải được thay đổi để có thể mang tín hiệu âm thanh của 2 kênh. Lúc đó jack 2 vạch (3 khấc) được gọi đúng tên là TRS (Tip, Ring, Sleeve) ra đời. Phần sleeve cuối jack được nối mát (GRND: Ground) còn phần Ring và Tip sẽ mang tín hiệu âm thanh của hai kênh. Phần Ring giữa 2 vạch mang tín hiệu bên phải và phần Tip đầu jack mang tín hiệu kênh bên trái.

Sau đó nhu cầu sử dụng điện thoại di động dẫn đến việc cần phải tích hợp microphone trực tiếp trên dây tai nghe. Giải pháp được đưa ra rất đơn giản là chia thêm một vạch nữa thành 3 vạch để mang tín hiệu dây microphone riêng. Jack 3 vạch lúc này được gọi là TRRS (Tip, Ring, Ring, Sleeve).

Tuy nhiên lúc này lại có một sự rắc rối nhỏ khi có đến hai tiểu jack mic khác nhau là OMTP và CTIA. OMTP được sử dụng bởi Nokia, Samsung và Sony Ericsson. Trong khi đó Apple, HTC, LG và các hãng khác (sau này có thêm Nokia và Samsung) dùng CTIA làm tiêu chuẩn.

Hai tiêu chuẩn này thực sự cũng tương đối giống nhau, có thể cắm và nghe nhạc được bình thường vì phần mang tín hiệu âm thanh giống nhau. Điểm khác biệt giữa OMTP và CTIA là phần ground và microphone đảo ngược nhau. Vì thế để đàm thoại điều khiển playback, tăng giảm volume các bạn cần xem kỹ điện thoại hoặc jack sử dụng tiêu chuẩn gì.

5. Các công dụng khác ngoài âm thanh của Jack tai nghe

Một một vài tai nghe của Sony có sử dụng cổng TRRRS jack (4 vạch). Phần Ring thứ 3 cho phép hãng có thêm một dây microphone để sử dụng cho khả năng chống ồn chủ động (active noise cancellation). Điện thoại hoặc máy nghe nhạc Walkman sẽ đảm nhận thông tin từ hai cụm microphone để xử lý chống ồn, vì thế tai nghe không cần phải có pin hay khả năng xử lý chống ồn trực tiếp cồng kênh như Bose hay AKG.

Một biến thể khác của đầu CTIA là có thể xuất tín hiệu hình ảnh trên TV khi sử dụng tín hiệu video thay cho Microphone truyền thống trên TRRS . Nokia N95 cho một dây 3.5mm có thể xuất tín hiệu hình ảnh trên TV và cụm điều khiển trực tiếp trên dây.

FM Radio cũng là một tính năng có thể được sử dụng chung với dây tai nghe. Lúc này dây tai nghe sẽ hoạt động tương tự như một chiếc cần anten radio. Anh em nào nhớ những chiếc điện thoại, máy nghe nhạc xưa cũng sẽ biết tính năng này.

6. Jack balanced thường thấy trên các máy nghe nhạc

Những người chơi âm thanh thường thấy trên máy nghe nhạc các cổng balanced 2.5mm hay 4.4mm. Nhiều bạn vẫn không biết jack này khác với với jack 3.5 single-ended như thế nào. Bạn chỉ cần hiểu đơn giản, với single-ended là mỗi kênh của tai nghe chỉ có một dây tín hiệu còn dây còn lại là mát không có tín hiệu. Trong khi đó Balanced sẽ được tách riêng ra mỗi kênh sẽ có hai dây mang tín hiệu hoàn toàn giống nhau nhưng ngược pha. Khi đến tai nghe tín hiệu ngược pha sẽ được đảo pha (inverted) lại để giảm nhiễu. Điều này nhằm làm giảm hiện tượng nhiễu common-mode noise. Có thể hiểu nôm na là nhiễu do sóng RFI dẫn đến thay đổi tín hiệu khi truyền tải.

Các cổng balanced thường thấy trên các máy nghe nhạc của Astell&Kern là TRRS 2.5mm. Tương tự như trên những tai nghe trước đây của Nokia. Các bạn có thể thấy cả 4 phần đều mang tín hiệu.

Đầu 4.4mm balanced được Sony giới thiệu cách đây không lâu là TRRRS ( 3 Ring vì có đến 4 vạch). Cấu trúc đi dây sẽ khác với một chút xíu với đầu 2,5mm là có thêm dây mát là Ground.

Theo lý thuyết thì cổng balanced đảm bảo độ chính xác của tín hiệu hơn single-ended. Tuy nhiên có hay hơn hay không phụ thuộc rất nhiều vào mạch khuếch đại của máy nghe nhạc, ampli.

7. Tại sao Pro-Audio và audiophile vẫn sẽ tiếp tục sử dụng tai nghe jack 3.5mm

Với audiophile vì họ vẫn sẽ tiếp tục quan tâm đến chất lượng âm thanh và khả năng tương thích với những thiết bị âm thanh cao cấp.

Đối với Pro-Audio thì ngoài chất lượng âm thanh còn quan tâm đến độ trễ và độ ổn định kết nối trong môi trường chuyên nghiệp. Codec tốt nhất về độ trễ hiện nay là AptX Low Latency có độ trễ thấp đến 32ms (trễ 1 khung hình trong một video 30fps). Dành cho các nội dung đã được thu âm thì khá dễ dàng để xử lý độ trễ này. Tuy nhiên những nội dung trực tiếp như như game, video call, truyền hình trực tiếp hay live sound sân khấu trực tiếp thì đây là một điều khá quan trọng và cần đến độ ổn định của các tai nghe cắm dây. Trên Android 10, người dùng có thêm một sự lựa chọn là Low Latency Audio Codec (LLAC) với độ trễ cũng tương tự với aptX LL vào khoảng 30ms.

Vì vậy tai nghe có dây và jack 3.5mm vẫn sẽ tiếp tục tồn tại và phát triển, nhưng có lẽ sẽ phục vụ cho một số tập người dùng nhất định. Còn xu thế vẫn sẽ nghiêng về các tai nghe không dây và đặc biệt là True-Wireless với vị trí dẫn đầu thuộc về AirPods.

8. Ý nghĩa và công dụng của những vòng tròn trên jack tai nghe

Khi quan sát chiếc chuôi cắm tai nghe bạn sẽ thấy những vòng tròn (có thể có màu khác nhau) xung quanh jack cắm. Vậy thì tác dụng của những vòng tròn này là gì?

Về kỹ thuật thì những vòng tròn này có cấu tạo từ chất cách điện để tách thân jack cắm thành những phần khác nhau, còn được gọi là các pin. Mỗi jack sẽ cần có ít nhất 2 pin (thân jack sẽ có 1 vòng phân cách): 1 pin đảm nhiệm truyền tải tín hiệu và pin còn lại là ground để chống nhiễu.

Các thiết kế chân cắm được chia ra thành nhiều loại:

• 1 vòng (2 pin): âm thanh mono
• 2 vòng (3 pin): stereo với kênh trái, kênh phải và ground
• 3 vòng (4 pin): stereo với kênh trái, kênh phải, microphone và ground

Những năm gần đây jack balanced 4.4mm dần trở nên phổ biến hơn trên các thiết bị như máy nghe nhạc, dac/amp di động. Chuẩn jack này có nhiều ưu điểm hơn jack balanced 2.5mm trên các máy nghe nhạc của Astell&Kern đời cũ nhờ jack to hơn, chắc và bền hơn, tiếp xúc tốt hơn với jack cái.

Nhấn vào đây để xem thêm nhiều bài viết khác