Моят телефон има ли дак? обясняваме даковете и усилвателите в смартфоните днес

Този въпрос получаваме много и сега, когато толкова много телефони вече нямат жак за слушалки, е още по-често срещано: Има ли телефонът ми с ЦАП? Какво точно е DAC и какво прави? Какво става с усилвател?

Нека да видим дали можем да разберем отговорите и по-важното е да осмислим как всичко това работи и защо се нуждаем от това DAC нещо със смешното му име и как един усилвател го прави да звучи по-добре или по-лошо.

Още: Състоянието на звука на смартфона: DAC, кодеци и други термини, които трябва да знаете

Какво е DAC?

С любезното съдействие на LG.

ЦАП взема цифров сигнал от своя вход и го преобразува в аналогов сигнал на своя изход. Цифровият аудио сигнал е лесен за обяснение, но малко по-трудно да увиете главата си. Това е електрически сигнал, който се преобразува в битове. Битовете са по образец, който има конкретна стойност във всяка точка и колкото повече пъти е бил изваден оригиналният сигнал, толкова по-прецизен е този шаблон и тези стойности.

Аналогов сигнал е това, което рисувате в главата си, когато мислите за форма на вълната. Това е непрекъснат сигнал, който варира по амплитуда по времева линия.

Аудиото се преобразува в цифрово копие, защото е по-лесно да се компресира, а електронните неща, които обичаме, като нашите телефони, не могат да съхраняват аналогов сигнал, като лентата може. Те също не могат да прочетат един гръб, в случай че мислите да прикачите касетофон към телефона си. Цифровият сигнал е много различен от аналоговия сигнал и най-лесният начин да разберете това е удобна малка диаграма.

Цифровият сигнал следва много твърди и изчислени линии, докато аналоговият сигнал е по-свободен. Това се дължи на времето за извадка; повече мостри от времена ще бъдат по-близо една до друга по дължината (TIME) и ще направят по-гладък цифров сигнал, който е по-близо до аналоговия. Дясната ос измерва амплитудата на аудио вълна. Когато видите сигнала между третото и четвъртото пробно време в нашия пример, можете да видите как двата сигнала са различни, което означава, че произвежданият звук ще бъде различен.

Физиката и ограниченията, които произтичат от това, че са хора означава, че това не е толкова важно за възпроизвеждането, колкото изглежда. Но е много важно за студийната работа и запазването на оригиналното качество на записа. Преобразуването е много сложна процедура и DAC върши много работа. Важното е да се разбере защо цифров аудио файл може да звучи различно от аналогов запис.

Усилвателят

Един усилвател прави само едно - задвижва аналогов сигнал (така или иначе усилвателите, за които говорим), така че е по-интензивен и ще бъде по-силен, когато излезе от високоговорител. Аналогов сигнал е само електричество. Увеличаването на електричеството е наистина, много лесно и използвате това, което струва на трансформатора (уредете инженерите, това трябва да е просто), за да вземете входа, да вземете малко енергия от другаде и да задвижите входа нагоре. Преобразува източника.

Изграждането на усилвател е лесно. Изграждането на добър усилвател не е.

Няколко специфики могат да покажат лесната част. За да усилите колебателен сигнал - като всеки вид аудио - използвате трижилен компонент, наречен транзистор (или негов еквивалент в интегрална схема). Трите връзки се наричат ​​база, колектор и емитер. Подаването на слаб сигнал между основата и излъчвателя създава по-интензивен сигнал през емитера и колектора, когато е снабден с външно захранване. Оригиналният сигнал е прикрепен към основата, а говорителят е прикрепен към колектора. Можете да направите същото с вакуумна тръба, но това няма да се побере във вашия телефон.

Трудната част прави всичко това, като поддържа първоначалната честота и амплитуда. Ако усилвателят не може да възпроизведе честотата на входния сигнал, честотната му характеристика не е добро съвпадение и някои звуци се усилват повече от други и всичко звучи зле. Ако амплитудата на входа (нека да наречем този обем) се увеличава до ниво, което изходът не може да съвпадне (транзисторът може да извежда само толкова мощност), силата на звука от нивата на усилвателя се изключва и звукът ви започва да се изрязва и изкривява. И накрая, ако слушате по време на запис (използвахме това телефонно обаждане), един усилвател трябва да внимава, че не усилва сигнала достатъчно високо, за да го вземе микрофона или ще получите обратна връзка. Това не се отнася само за изхода, който можете да чуете, но и самия сигнал. Електричество = магнетизъм.

Качествен усилвател може да смекчи всички изкривявания, които създава.

Когато говорите за големи усилватели, които се използват на сцената, има много други неща в микса, като предварително усилватели или многостъпални усилватели или дори сложни настройки на усилвателя, които могат да повлияят на звука. Но малките усилватели имат свои собствени затруднения, ако искате да направите и добър. Не можете да засилите аналогов сигнал, без да повлияете на усилването (силата на звука), вярността (вярно възпроизвеждане на звук) или ефективността (източване на батерията). Да се ​​направи добър усилвател за телефон е трудно. Много по-трудно, отколкото използването на добър DAC, поради което виждаме телефони с добър 24-битов ЦАП, който все още звучи лошо в сравнение с телефон като LG V30, който също има страхотен усилвател.

Битова дълбочина и честота на вземане на проби

Не можем да чуем цифрово аудио. Но нашите телефони не могат да съхраняват аналогово аудио. Така че, когато свирим нашата музика, тя трябва да премине през ЦАП. Нашата малка диаграма по-горе показва колко важно е да се извади аналогов сигнал колкото е възможно по-разумно, когато го преобразувате в цифров файл. Но колко "дълбока" проба също има значение.

Без да ставате твърде технически, колкото по-точна искате да бъде всяка проба, толкова по-голяма е дълбочината на бита, която трябва да използвате. Дълбочината на бита е представена от число, което може да бъде измамно. Разликата в размера между 16 и 24 и 32 е повече, отколкото си мислите. Много повече.

Когато добавите един бит, удвоявате обема на моделите данни.

Малко може да съхранява само две стойности (0 и 1), но можете да разчитате да ги използвате точно както можете с „обикновени“ цифри. Започнете да броите от 0 и натиснете 9; добавяте друга колона към числото и получавате 10. Използвайки битове, започвате от 0 и когато натиснете 1 добавите още една колона, за да получите 00, което става 2-битово число. Двубитовото число може да има четири различни модела на данни или точки (00, 01, 10 или 11). Когато добавите един бит, удвоявате броя на точките от данни и 3-битовото число може да има осем различни модела данни (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 или 111).

Не се притеснявайте. Завършихме с математиката. Важно е само да разберете какво всъщност представлява дълбочината на бита. 16-битов сигнал има 65 536 отделни точки от данни, 24-битов сигнал има 256 пъти повече данни с 16 777 216 точки на проба, а 32-битов сигнал има 4 294 967 294 точки на проба. Това е 65 536 пъти повече данни от 16-битов файл.

Пробите се измерват в Hertz, а 1 Hertz означава един път всяка секунда. Колкото повече пъти пробите файл, толкова повече от оригиналните данни можете да заснемете. Аудио кодиране с качество на CD улавя данни със скорост 44 100 пъти в секунда. Кодирането с висока разделителна способност може да извади реално 384 000 пъти в секунда. Когато улавяте повече данни с по-голяма битова дълбочина и го правите повече пъти в секунда, можете да пресъздадете оригинала по-точно.

Изграждането на добър DAC и усилвател не е единствената сложна част от процеса - кодирането на аудио използва милиони и милиони изчисления всяка секунда.

Същите тези фактори имат значение и за поточното аудио (което е цифрово), но поточното аудио добавя още един слой усложнения, тъй като качеството му също зависи от битрейта - битове, обработени за единица време. Ние измерваме това по същия начин, по който измерваме интернет скоростите: kbps (килобита в секунда). По-високо е по-добре. Кодекът, използван за компресиране на цифров аудио сигнал, също е важен, а кодеците без загуби като FLAC или ALAC запазват повече от цифровите данни, които загубват кодеци като MP3. Много работа е включена, за да накарате звук през вашия високоговорител или слушалки.

Реални числа

По-рано споменахме, че кодирането на запис за съхранение (като главен) е малко по-различно от кодирането му за възпроизвеждане. Машините и компютрите не могат да чуят и това е всичко с цифри. Когато кодирате и декодирате аудио сигнал, правите много математика. Колкото повече информация използвате, за да изчислите амплитудата на сигнала, толкова по-точни ще бъдат изчисленията. Но ушите ни не са компютри.

Дори перфектният слух няма да ви помогне да чуете полза от 32-битова система sudio. Засега, така или иначе.

Аудио файл е изпълнен със „звуци“, които не можем да чуем. Повечето от данните в 32-битово кодиране не са от полза при слушане и честотата на извадката, която е твърде висока, всъщност може да звучи по-лошо, защото внася твърде много електрически шум. Изготвянето на дигитален аудио файл, който съдържа точното количество информация, взема предвид това, както и дизайна на ЦАП. Но като всички неща, по-високите числа изглеждат по-добре на хората, които ги предлагат на пазара. Да знаеш как и защо всичко това работи наистина е готино, но да знаеш от какво имаш нужда е по-важно.

Дигитален аудио файл, кодиран на 24 бита и 48kHz, и DAC, който може да ги преобразува, предлага най-доброто качество, което можем да чуем. Всичко, което е по-високо, е плацебо и маркетингово средство.

Физическите граници на нашите тела и начинът, по който работи настоящата ни технология, означават данни, събрани на дълбочина на бита, по-голяма от 21-битова и взета за проби по-често от 42kHz, са границата на "перфектния" слух. Важно е да имате цифрово копие на записано аудио с изключително висока скорост на данни, в случай че има технологичен пробив, но файловете, които слушате днес, и хардуерът, който може да ги възпроизвежда, имат разумен таван. Но този пробив никога няма да се случи с хардуера, който използваме днес, така че 32-битовият DAC във вашия LG V30 е много излишен.

Така че, нека да преминем през този DAC и усилвател нещо отново

DAC е аудио компонент, който се използва за превръщане на цифровите аудио файлове, съхранявани на нашите телефони, в аналогов сигнал. Има много сложна математика, която се опитва да направи копието на звук от копие близо до оригинала, но голяма част от аудио данните са нещо, което не можем да чуем. Можете дори да влошите нещата, ако се опитате да направите твърде много, когато кодирате файл.

Приложение възпроизвежда файла. DAC го преобразува в аналогов. Усилвателят усилва сигнала. А сиренето стои самостоятелно.

Аналогов сигнал се подава в усилвател, който повишава интензивността на сигнала, така че става по-силен. Но да направиш нещата по-силни, без да ги караш да звучат зле, е много трудно. Когато го правите на нещо толкова малко, колкото телефон, който също има ограничена мощност на батерията, става особено сложно. Усилвателят може (и обикновено го прави) да има по-голямо влияние върху това как звучат нещата за нашите уши, отколкото DAC.

Аналоговият изход от DAC и усилвател е нещо, което слушалките ни могат да възпроизвеждат и ушите ни могат да чуят, но телефоните ни не могат правилно да съхраняват такъв, така че е необходим цифров файл. И в случай, че инженер някъде направи значителен пробив в цифровото кодиране на аудио и декодиране, оригинални произведения се съхраняват с астрономически количества данни, голяма част от които се изхвърлят при кодиране на файл, който звучи най-добре.

Всичко, от което се нуждаете, е DAC, който може да конвертира 24-битови / 48kHz файлове, усилвател, който усилва сигнала без добавяне на изкривяване или шум, и висококачествени файлове за възпроизвеждане.

Уф.

Моят телефон има ли ЦАП и усилвател?

Издава ли изобщо някакви звуци? Ако е така, той има ЦАП и усилвател.

Говорихме за това защо записаното аудио се преобразува в цифрово копие по-рано, но какво да кажем за аналогов сигнал? Защо е специален и защо трябва да конвертираме аудио обратно в аналогов? Поради натиск.

Всяко електронно нещо, което може да възпроизвежда звуци, има ЦАП.

Един от начините за измерване на аналогов сигнал е чрез неговата интензивност. Колкото по-интензивна (по-далеч от нулевото място във форма на вълна) всяка честота в даден сигнал е толкова по-силна, когато ще бъде пресъздадена от високоговорител. Един високоговорител използва електромагнит и хартия или плат, които се движат, за да преобразуват сигнала в звук. Аналоговият сигнал поддържа намотката, която се движи, а хартиените или платните елементи изтласкват въздуха, за да създадат вълна от налягане. Когато тази вълна на налягане достигне до тъпанчетата ни, тя издава звук. Променяйте интензивността и честотата на вълните под налягане и създавате различни звуци.

Това почти изглежда като магия, а учените, които измислиха как да записват и възпроизвеждат аудио, бяха на цяло „по-ниско ниво на интелигентни.

DAC и усилвател могат да живеят щастливо винаги във вашите слушалки или кабел.

Някои телефони имат по-добър DAC и усилвател от други, а телефоните без жак за слушалки не трябва да използват комбиниран DAC / усилвател, за да изпращат аудио до чифт слушалки. Всички телефони разполагат с тях за системни звуци и гласови повиквания, но DAC и усилвател могат да живеят и във вашите слушалки или дори в кабела, който свързва слушалки към вашия USB порт. USB-C може да изпраща аналогово и цифрово аудио изход и двете обикновени слушалки (с адаптер) могат да се използват за възпроизвеждане на аналогово аудио от порта, а слушалките със собствен DAC могат да получават цифрово аудио за декодиране и преобразуване.

И вероятно имате слушалки с DAC и усилвател вътре в тях, защото така Bluetooth работи.

Bluetooth аудио

DAC и усилвател трябва да седят в линия между цифровия файл, който се възпроизвежда, и ушите ви. Няма друг начин да чуем някакви звуци. Когато използваме Bluetooth за слушане на музика или филм (или дори телефонно обаждане), ние изпращаме цифров сигнал от телефона си в нашите Bluetooth слушалки. Веднъж там, той се превръща в движение (ето какво означава аудио стрийминг) в аналогов сигнал, прехвърлен през високоговорителите и пренесен през въздуха като вълна под налягане до ушите ви.

Bluetooth добавя още един слой усложнения в микса, но все още има включен DAC и усилвател.

Качеството на DAC и усилвател при използване на Bluetooth е също толкова важно, колкото и при кабелна връзка, но други компоненти също могат да повлияят на звука. Преди да се изпрати аудио през Bluetooth, той се компресира. Това е така, защото Bluetooth е бавен. По-малък фрагмент от файл се изпраща по-лесно от по-голям, а компресирането на аудио улеснява потока. Когато късът на компресиран аудио файл е получен от слушалките ви, той първо трябва да се декомпресира, след това да бъде изпратен в правилния ред през DAC и усилвател в слушалките. Има няколко различни начина за компресиране, нарязване, прехвърляне и сглобяване на аудио през Bluetooth с помощта на различни аудио кодеци Bluetooth. Някои носят по-добър дигитален файл (по-голяма битова дълбочина и честота на дискретизация) от други в DAC и усилвателя на слушалките ви, но след като тези данни пристигнат, вашите Bluetooth слушалки работят по същия начин, както вътрешен DAC и усилвател.

Обобщение и какво има значение

Има много начини да получите музика от песен, която сте изтеглили на телефона си, до ушите. Но всеки един от тях изисква DAC и усилвател.

Не е нужно да сте аудиофил, за да се насладите на слушането на музика. Важното е как ви звучи.

Аудио компоненти от висок клас могат да обработват повече аудио данни и да предлагат по-добро звучене на аудио, но всичко в живота има компромис. DAC, който може да преобразува повече от 16-битово аудио, е по-скъп за закупуване и вграждане в телефон, тъй като е и по-чувствителен към смущения от други части. Същото важи и за усилвател - особено мощни усилватели, които могат да задвижват слушалки с висок импеданс. Дори и самите аудио файлове имат недостатък, тъй като аудио файловете с „висок резол“ могат да бъдат доста големи и да заемат повече място за съхранение или по-бърза връзка за поточно предаване.

Наистина не е нужно да знаете нищо от това, за да харесате начина, по който звучи телефонът ви. И това е ключът - вие сте този, който решава какво звучи добре. Не позволявайте никаква дискусия за това кое е най-доброто или какво не е наред с Bluetooth влияят на това, което чувате, особено ако сте доволни от това как звучи.