Máy ði®n toán cá nhân (personal computer) ðßþc ðßa ra th¸ tr߶ng ðÕi chúng vào ð¥u th§p niên 80, sang ðªn ð¥u th§p niên 90, trong khoäng th¶i gian ng¡n ngüi chï trên 10 nåm, ðã tr· nên cñc kÏ thông døng. V¾i sñ tiªn bµ v« cß½ng li®u (hardware) cûng nhß nhu li®u (software), máy ði®n toán cá nhân ðã ði nhæng bß¾c tiªn dài trong mµt th¶i gian th§t ng¡n. Ðßþc nhß v§y là nh¶ máy ði®n toán cá nhân càng ngày càng tr· nên quen thuµc d sØ døng h½n (user friendly) và giá thành càng ngày càng rë h½n khi ðßþc sän xu¤t v¾i s¯ lßþng l¾n khi mÑc c¥u tång.
L¸ch sØ v« máy ði®n toán cá nhân có th¬ ðßþc coi nhß là b¡t ð¥u v¾i sñ xu¤t hi®n vào ð¥u th§p niên 80 cüa máy Apple I và n¯i tiªp theo li«n sau ðó là máy Apple II cüa công ty Apple ðßþc thành l§p b·i Steve Jobs và Steve Wozinak tÕi California. V¾i giá thành vào khoäng dß¾i US$2,000.00, ng߶i ta có th¬ mua mµt máy ði®n toán cá nhân trong ðó có 48 Kbs RAM (có th¬ tång lên 64 Kbs) cho bµ nh¾ chính (main memory), dùng microprocessor 6502 (8 bits), và mµt ðiã m«m (floopy disk) có th¬ chÑa 180 Kbs. V« ph¥n nhu li®u là h® th¯ng ði«u hành (operating system) Apple DOS cûng nhß Apple BASIC. Ph¥n giao tiªp giæa máy và ng߶i (interface) là mµt bàn chæ (keyboard) và mµt màn änh ð½n s¡c (monochrome monitor). Ðây ðßþc coi nhß là mµt bß¾c thành công cñc kÏ quan tr÷ng trong cuµc cách mÕng ði®n toán và ðßþc ng߶i sØ døng hoan nghênh nhi®t li®t, thay vì phäi sØ døng nhæng máy l¾n (mainframe) ð£t tÕi các ðÕi công ty hay các tr߶ng ðÕi h÷c mà cách dùng r¤t phÑc tÕp t¯n nhi«u thì gi¶ thêm vào ðó th¶i gian ðßþc sØ døng r¤t hÕn chª, h÷ có th¬ mua máy dùng riêng cho mình khi nào thu§n ti®n nh¤t, do ðó danh t× personal computer hay home computer ðßþc ð£t ra.
Nåm 1982, ðÕi công ty IBM (International Business Machine) quyªt ð¸nh nh¦y vào th¸ tr߶ng v¾i máy IBM-PC dùng Intel chip 8088, và PC-DOS. Máy IBM-PC do hãng này chª tÕo theo nguyên t¡c m· rµng không giæ bän quy«n, cho phép các công ty khác nhái theo, do ðó ðã tÕo nên mµt th¸ tr߶ng rµng l¾n cho các máy PC Compatibles. Vùng Thung Lûng Silicon (San José - California) ðßþc phát tri¬n mÕnh m¨, sau ðó là Ðài Loan, H°ng Kông tÕi vùng Ðông Nam Á n¯i theo. Hi®n nay ngành kÛ ngh® này có s¯ thß½ng vø lên t¾i hàng tråm tÖ MÛ kim trên th¸ tr߶ng qu¯c tª. Hi®n tÕi hãng Intel ðã tung ra máy có Pentium trên th¸ tr߶ng. Các microprocessors cüa hãng Intel ðßþc sän xu¤t theo thÑ tñ th¶i gian trong su¯t th§p niên qua là 8086, 8088, 80186, 80286, 80386, 80486 và sau cùng là Pentium (hay 80586). Các microprocessors này g¥n nhß ðµc bá th¸ tr߶ng m£c dù hai hãng Cyrix và AMD (American Micro Devices) cûng ra các compatible chips bán v¾i giá rë h½n.
Song song v¾i các tiªn bµ v« ph¥n cß½ng li®u, ph¥n nhu li®u cûng nß½ng theo ðà phát tri¬n trên các ngành Ñng døng, nhßng b¤t cÑ máy nào cûng c¥n mµt nhu li®u ði«u hành cån bän (OS - Operating System), do ðó câu truy®n th¥n tiên cüa th¶i ðÕi ði®n toán dß¾i ðây th߶ng ðßþc nh¡c t¾i. Công ty Microsoft do mµt anh chàng trë tu±i, nghèo kiªt xác, ðang theo h÷c Harvard, bö ngang ra thành l§p. Anh ta mua lÕi nhu li®u ði«u hành cüa công ty khác, sang sØa lÕi và may m¡n ðßþc công ty IBM ký giao kèo dùng làm PC-DOS (mµt ¤n bän (version) ð£c bi®t cüa MS-DOS dùng cho máy IBM-PC. Hi®n nay trên th¸ tr߶ng ¤n bän MS-DOS 6.2 ðang ðßþc thông døng). Và anh chàng trë tu±i nghèo kiªt xác trß¾c ðây tr· thành mµt nhà tÖ phú gi¥u có nh¤t và trë tu±i nh¤t thª gi¾i, nhæng l¶i tuyên b¯ cüa chàng ta ðßþc cä thª gi¾i l¡ng nghe, tên cüa chàng ta là William Gates III hay th߶ng ðßþc g÷i t¡t Bill Gates. Công ty Apple v¾i máy Mac Intosh ðã ðßa h® th¯ng ði«u hành lên mµt b§c d h½n næa là dùng hình änh (graphics) ð¬ n¯i sþi giây liên lÕc giæa máy và ng߶i (g÷i t¡t là GUI, ð÷c là ghu-i, hay graphical user interface). Hãng Microsoft theo gót, ðßa ra nhu li®u Microsoft Windows ð¬ ðáp Ñng cho th¸ tr߶ng máy PC Compatibles. Các ¤n bän MS-Windows 1.0 và 2.0 cûng nhß 3.0 vçn còn nhi«u tr· ngÕi, và chï ¤n bän 3.1 m¾i ðßþc ph± biªn rµng rãi, và hi®n nay còn thêm ¤n bän 3.11 cho h® th¯ng LAN (Local Area Network - mÕng c§n vñc) và Windows NT cho các microprocessors có khä nång v§n hành 32 bits. Hãng Microsoft tuyên b¯, cu¯i nåm 1994, h÷ s¨ cho phát hành Chicago (hay Windows 4.0) và Daytoona (thay cho NT).
Nhæng tiªn bµ v« cä hai ph¥n cß½ng li®u và nhu li®u này ðã m· thêm các cánh cØa cho các ngành Ñng døng trong các phß½ng di®n nhß khoa h÷c, thß½ng mÕi, giáo døc, giäi trí khi các máy này có khä nång trong vi®c phát ra hình änh và âm thanh. Danh t× MutiMedia (Truy«n Thông ða Di®n) ðßþc ph± c§p trong th¶i gian g¥n ðây khi các nhà sän xu¤t hardware và các ng߶i viªt software t× t× vßþt qua ðßþc các gi¾i hÕn kÛ thu§t nhß chúng ta s¨ th¤y dß¾i ðây. Truy«n Thông Ða Di®n ðßþc dùng t¾i ð¬ chï nhæng phß½ng ti®n truy«n ðÕt giæa ng߶i sØ døng và máy (user interface), ðó là phß½ng pháp m¡t th¤y tai nghe (thính th¸) hay theo danh t× chuyên môn là computer graphics và computer audio.
II. KÛ Thu§t TÕo Hình Ði®n Toán (Computer Graphics)
Vào th¶i kÏ ð¥u, màn änh ði®n toán chï có khä nång trßng b¥y chæ (text) mà thôi trên chi«u ngang là 80 cµt và chi«u xu¯ng là 25 hàng. V¾i 8 bit microprocessor, chúng ta có 256 ký hi®u dùng cho các mçu tñ th߶ng, hoa hay ð£c bi®t theo bµ mã tiêu chu¦n Hoa kÏ (ASCII, ð÷c là át-ski, viªt t¡t cüa American Standard Code For Information Interchange). Theo ðà tiªn chung, màn änh m¥u ðßþc thñc hi®n v¾i CGA (Color graphics adapter) v¾i 16 m¥u và 320x240 pixels, và EGA (Extended Graphics Adapter) v¾i 64 m¥u và 640x350 pixels và VGA (Video Graphics Array) v¾i 256 m¥u và 640x480 pixels. Tuy nhiên các nhu li®u Ñng døng (application software) nhß CAD (Computer Aided Design) và DTP (Desktop Publishing), ðòi höi ðµ m¸n cao h½n (high resolution) và nhi«u m¥u h½n, nên Super VGA ðßþc ra ð¶i v¾i 24 bits m¥u (hay 16.7 tri®u m¥u) và ðµ m¸n có th¬ lên t¾i 1600X1200 pixels.
Nhæng ðòi höi này ðßa ðªn mµt v¤n ð« c¥n phäi giäi quyªt là nªu dùng ðµ m¸n cao thí dø 1024x1024 và m¥u th§t (true colors có nghiã là 24 bits m²i pixel) thì m²i hình cho mµt màn änh c¥n 3 Mbs. Ðây là s¯ lßþng bµ nh¾ (memory) c¥n ð¬ chÑa mµt hình änh nên ðßþc g÷i là frame size hay display memory. Thông th߶ng hình änh ðßþc trình b¥y trên màn änh phäi ðßþc chÑa sÇn trong buffer (bµ nh¾ trung gian) cüa graphics board. Memory dùng trong buffer này th߶ng là DRAM (Dynamic Random Access Memory), nhßng mu¯n nhanh h½n VRAM (Video RAM) do hãng Texas Instruments giæ b¢ng sáng chª. Nhßng ng߶i th§t sñ sáng chª này là mµt thanh niên Vi®t Nam tên Trß½ng Hæu Lµc, mµt kÛ sß ði®n tØ ng߶i Vi®t, nåm 1975 khi m¾i sang t¸ nÕn tÕi MÛ còn ðang h÷c ti¬u h÷c, sau này khi t¯t nghi®p t× ðÕi h÷c Colorado, anh ðã làm vi®c tÕi Bell Labs trß¾c khi gia nh§p hãng TI tÕi Dallas. Ngoài ra mµt ng߶i Vi®t næa cûng ðã ðßþc tuyên dß½ng trong ngành ði®n tØ là anh Bùi T߶ng Phong v¾i Phong's shading. Shading là ðánh bóng mµt hình v¨ 2 chi«u ð¬ thành mµt v§t 3 chi«u. Trß¾c khi algorithm cüa Phong ra ð¶i, ng߶i ta phäi chia mµt hình thành nhæng lß¾i tam giác nhö (triangle mesh), và ng߶i ta chï có th¬ dùng mµt ðµ ð§m cho t×ng m²i tam giác mà thôi. Ðây là Gouraud's shading, và tuy hình lên 3 chi«u nhßng khuyªt ði¬m quá rõ r®t vì tÕi các cÕnh tam giác hai s¡c ð§m nhÕt tß½ng phän quá rõ ràng. Phong ð« ngh¸ dùng gradient ð¬ din tä vector v« ðµ ð§m nhÕt, do ðó tránh ði ðßþc khuyªt ði¬m cüa Gouraud's shading.
Tr· lÕi v¾i ngån chÑa trung gian, s¯ lßþng memory cüa buffer này phäi ðßþc chuy¬n t× các h° s½ (file) trong ðiã cÑng (hard disk) ði qua h® th¯ng bus (kinh dçn) trên main board. Các h® th¯ng kênh dçn nhß ISA (Industry Standard Architecture - 16 bits, 8Mhz), và ngay cä EISA (Extended ISA - 32 bits, 12 Mhz) cûng vçn còn quá ch§m ð¬ có th¬ chuyên ch· k¸p dæ ki®n v« hình änh. Tr· ngÕi này ðßþc g÷i là bandwidth problem khi các microprocessors m¾i r¤t mÕnh nhß 40486 và Pentium ðßþc dùng, nói mµt cách nôm na cûng nhß mµt xe ðua Lamborghini có th¬ chÕy trên 300 cây s¯ gi¶ mà chï ðßþc lái trên hß½ng lµ ch§t h©p 2 lanes và v§n t¯c gi¾i hÕn th¤p thì phí cái xe ð¡t ti«n ðó. Cu¯i nåm 1992, Local Bus ðßþc ra ð¶i ð¬ trä l¶i cho v¤n nÕn này. Ðßþc m®nh danh là Local Bus vì h® th¯ng này dùng ngay các channels có sÇn và v§n t¯c cüa CPU trong h® th¯ng, thí dø nªu dùng 40486/33 thì chúng ta s¨ có 32 bit wide và v§n t¯c là 33 Mhz, nhß thª ðáp Ñng ðúng khä nång cüa máy. Hai tiêu chu¦n m¾i v« Local Bus hi®n ðang ðßþc sØ døng là VL Bus do hi®p hµi VESA (Video Electronics Standards Association) và PCI (Peripheral Components Interconnections) cüa hãng Intel.
Hình änh ðßþc trßng b¥y trên monitor có th¬ thñc hi®n dß¾i hình thÑc bit-map graphics và vector graphics. Bit-map graphics là cách trình b¥y mµt hình ðßþc tính sÇn và chÑa dæ ki®n v« m¥u s¡c cho t×ng pixel mµt trong memory nên khi phát ra monitor thì chï c¥n chuy¬n thÆng ðªn t×ng pixel mµt trên màn änh. Do ðó tùy theo ðµ m¸n mà s¯ lßþng memory c¥n phäi có tång theo, kéo theo v¤n ð« truy«n dæ ki®n không k¸p. Ь giäi quyªt v¤n ð« này các graphics accelerator processors ðßþc dùng. Các processors này ðßþc thiªt kª ð¬ có th¬ tính toán và di chuy¬n các kh¯i lßþng data nhanh chóng. Các công ty chª tÕo các con chips này nhß Weitek, S3, Tseng Labs, Cyrrus Logic v.v... cung c¤p cho các nhà chª tÕo graphics adapters, nhß SixGraph, ATI, Diamond, Matrox, Orchid v.v... cung c¤p cho các công ty chª tÕo máy PCs nhß IBM, Compaq, AST, Dell v.v... Mµt ði¬m c¥n nên nh¡c t¾i là mu¯n dùng ðµ m¸n cao, các monitors phäi có khä nång trßng b¥y ðµ m¸n và mu¯n cho hình không b¸ ch¾p (flicker) thì scan rate cüa monitor phäi trên 75 Hz theo tiêu chu¦n qu¯c tª ISO (International Standards Organization).
Ь trßng b¥y các hình änh di ðµng (moving video) mµt cách tñ nhiên, chúng ta c¥n ít nh¤t 30 fps (frames per second). Nhæng phim änh Charlot ngày trß¾c chï dùng 12 fps nên các cØ ðµng tr· nên "cà giñt" thích hþp cho các phim hài hß¾c, nhßng ra ngoài phÕm vi này thì không ðßþc tñ nhiên, thØ tß·ng tßþng cänh hai ðào kép ðang mùi mçn mà tay chân cÑ giñt ðùng ðùng thì hªt cä vë lâm ly áo não. Các hình änh moving video này ðßa computer graphics lên mµt mÑc ðòi höi cao h½n næa, nhæng giäi pháp hi®n th¶i (nhß Video Blaster) vçn chßa giäi quyªt ðßþc thöa ðáng. Các hãng sän xu¤t graphics processors hi®n nay ðang c¯ công ði«u nghiên ð¬ ðßa ra th¸ tr߶ng trong tß½ng lai g¥n mµt giäi pháp thích hþp h½n.
Nói tóm lÕi, ð¬ có th¬ dùng graphics mµt cách hi®u quä chúng ta c¥n mµt graphics accelerator board và multisync monitor cûng nhß mµt dàn máy ði®n toán mÕnh. T¤t cä các c½ ph§n này phäi ðßþc thích Ñng v¾i nhau, ði«u này ðòi höi ng߶i sØ døng phäi có kiªn thÑc ði®n toán cao h½n mÑc bình th߶ng, m¤t công th§t nhßng ngay cä ngh« ch½i còn l¡m công phu næa mà.
III. KÛ Thu§t TÕo Thanh Ði®n Toán (Computer Audio)
Âm thanh ðßþc truy«n ði trong không gian nh¶ môi tr߶ng không khí. Làn sóng âm thanh (Sound Wave) thuµc loÕi sóng áp su¤t (pressure wave) có th¬ bi¬u din v¾i làn sóng hình sin (sine wave) trong ðó có c߶ng ðµ (amplitude) và phase. Các døng cø ði®n tØ ðßþc dùng ð¬ ghi lÕi hai thành ph¥n này ð¬ khi c¥n có th¬ dùng các døng cø ði®n tØ khác tái tÕo lÕi âm thanh. Nói tóm lÕi mµt h® th¯ng âm thanh nào cûng có th¬ thâu và phát ðßþc. Ng߶i sØ døng thì ðã quá quen v¾i các dàn máy hi-fi, stereo, v¾i các máy cassette, máy CD trong th¸ tr߶ng consumer electronics. Hãng Ad Lib cüa Quebec ði tiên phong trong vi®c chª tÕo âm thanh ði®n tóan ð¬ có th¬ dùng ch½i chung v¾i games, hay computer music. Sau ðó Creative Labs, mµt công ty cüa Singapore nh¦y vào v¾i nhæng sän ph¦m khá h½n dß¾i danh hi®u Sound Blasters ðã chiªm th¸ tr߶ng mà trong nåm 93 có s¯ thß½ng vø hàng tÖ ðô-la.
Th¸ tr߶ng CD-ROM trong th¶i gian g¥n ðây ðã tiªn th§t nhanh, và h¥u nhß bây gi¶ ai cûng mu¯n có mµt h® th¯ng MPC (Multimedia Personal Computer) ð¬ dùng, trong ðó có graphics accelerator, audio board và CD-ROM. V¾i mµt MPC, ng߶i ta có th¬ áp døng vào r¤t nhi«u ngành khác nhau. Multimedia business presentation dùng ð¬ trình b¥y tñ ðµng b¢ng âm thanh và hình änh là phß½ng pháp din thuyªt hay quäng cáo r¤t hæu hi®u. Trên phß½ng di®n giáo hu¤n (education) thính th¸ là phß½ng pháp lý tß·ng ð¬ h÷c sinh ngæ, g¥n ðây anh em trong Hµi Chuyên Gia Vi®t Nam thñc hi®n ðßþc mµt ph¥n nhu li®u VPS-ABC h÷c tiªng Vi®t cho các em thiªu nhi tÕi häi ngoÕi, dùng hình änh cho các em th¤y và âm thanh d§y các em ðánh v¥n r¤t hi®u quä. V« phß½ng di®n Âm nhÕc ði®n toán (Computer music) v¯n là s· tr߶ng cüa các công ty Roland và Yamaha. Các công ty này ðã sän xu¤t nhæng máy synthesizer dùng phß½ng pháp FM synthesis (frequency modulation) v¾i các con chips OPL1, OPL2, OPL3. Các con chips này dùng phß½ng pháp kªt hþp các làn sóng hình sin khác nhau ð¬ tÕo ra mµt âm thanh cüa nhæng nhÕc khí khác nhau và gØi ra ngoài theo th¬ thÑc MIDI (Musical Instrument Digital Interface). Âm thanh còn là mµt yªu t¯ không th¬ thiªu ðßþc trong các video games. Ngoài ra trên phß½ng di®n giäi trí gia ðình, Karaoke là mµt sñ ph¯i hþp tuy®t v¶i giæa hình änh và âm nhÕc tÕo ra t× máy ði®n toán. Truy«n thông vin liên (telecommunications) là mµt Ñng døng quan tr÷ng, voice mail, e-mail, teleconferencing là nhæng Ñng døng có t¥m mÑc to l¾n trong tß½ng lai. V¾i nhu li®u voice recognition, máy ði®n toán có th¬ nghe và thi hành m®nh l®nh cüa ng߶i sØ døng.
Nhß chúng ta nói · trên, âm thanh ðßþc tÕo ra do phß½ng pháp FM Synthesis. Phß½ng pháp này có gi¾i hÕn là không th¬ nào b¡t chß¾c ðßþc tiªng th§t, do ðó môt kÛ thu§t m¾i ðßþc sØ døng là wave-table synthesis. các tiªng th§t ðßþc thâu và chÑa sÇn trong ROM cüa audio board. Nhæng mçu này ðßþc kéo ra dùng khi c¥n do ðó có th¬ r¤t g¥n gi¯ng tiªng th§t ngoài ð¶i. Nhæng special effects có th¬ dùng mµt DSP processor (Digital Signal Processing) ð¬ tÕo ra nhß tiªng echo, chorus, pitch change, space enhancement, và nh¤t là virtual 3D sound. Virtual 3D sound là mµt phát minh m¾i ðßþc công ty SixGraph áp døng trong ngành tÕo thanh ði®n toán, chï dùng h® th¯ng stereo th߶ng mà vçn tÕo thành âm thanh 3 chi«u n±i.
IV. Công ty SixGraph Computing Ltd. trong lãnh vñc Truy«n Thông Ða Di®n
V¾i nhæng phát tri¬n v« ngành ði®n toán trên lãnh vñc này, công ty SixGraph ðã ðßþc thành l§p nåm 1987 ð¬ cho ng߶i Vi®t tÕi Canada có ch² ð¬ ðóng góp và thi ðua v¾i các chuyên viên ngoÕi qu¯c. Công ty ðßþc sáng l§p b·i c¯ giáo sß Võ Hoàng Hi¬n và n¯i tiªp b·i nhóm chuyên viên còn lÕi dß¾i sñ lãnh ðÕo cüa anh Nguyn Thái Dûng. Nhæng thành quä ðÕt ðßþc sau nhi«u nåm làm vi®c là sän ph¦m cüa SixGraph ðã ðoÕt ðßþc r¤t nhi«u giäi thß·ng qu¯c tª nhß giäi Alpha trong 2 nåm li«n 92, 93 v« Innovations cüa thành ph¯ St Laurent v¾i hai sän ph¦m Wizard 924 và Wizard 9000 và dñ tranh vào chung kªt nåm 94 v¾i sän ph¦m Virtual 3D VSound (ðoÕt 2 giäi Innovation & R&D), ðßþc Editor's Choice cüa PC Magazine và Windows Sources cho Wizard 9000. Trong nåm v×a qua nhi«u sän ph¦m v« graphics nhß Wizard 801, Wizard 805, Wizard 4032 VL và Wizard 4032 PCI ðßþc hoàn thành. V« phß½ng di®n audio, Virtual 3D VSound ðã ðßþc hoàn t¤t ch¶ tung ra th¸ tr߶ng. Ðây là mµt thë âm thanh (sound card v¾i t¥m kÛ thu§t vßþt trên các sän ph¦m cüa các công ty qu¯c tª nhß Sound Blaster. Creative Labs c¥n phäi dùng Sound Blaster ASP, Wave Blaster và Q-Chip (t±ng cµng giá khoäng US$600.00 suggested retail price) ð¬ có th¬ âm thanh tß½ng tñ nhß thë âm thanh VSound, tuy nhiên h÷ vçn chßa tÕo ðßþc các special effects in real time nhß cüa VSound. Nhóm chuyên viên Vi®t Nam tÕi SixGraph ðã tÕo ðßþc mÑc thành công kÛ thu§t làm các công ty qu¯c tª phäi n¬ phøc. Sñ thành công v« thß½ng mÕi là ði«u mong mu¯n, ðòi höi tài chính nhi«u, công ty SixGraph ðang n² lñc trong phß½ng di®n này.
NTD - May 1994