Har min telefon en dac? forklarer dacs og ampere i smartphones i dag

Vi får dette spørgsmål meget, og nu hvor så mange telefoner ikke længere har et hovedtelefonstik, er det endnu mere almindeligt: ​​Har min telefon en DAC? Hvad er der egentlig en DAC, og hvad gør den? Hvad med en forstærker?

Lad os se, om vi kan finde ud af svarene og, endnu vigtigere, gøre noget ved, hvordan alt dette fungerer, og hvorfor vi har brug for denne DAC-ting med det sjove navn, og hvordan en forstærker får det til at lyde bedre eller værre.

Mere: Status for smartphone-lyd: DAC, codecs og andre termer, du har brug for at vide

Hvad er en DAC?

Billedet er tilladt af LG.

En DAC tager et digitalt signal fra dets input og konverterer det til et analogt signal på dets output. Et digitalt lydsignal er let at forklare, men lidt sværere at vikle dit hoved rundt. Det er et elektrisk signal, der konverteres til bits. Bitene er i et mønster, der har en bestemt værdi på hvert punkt, og jo flere gange det originale signal blev samplet, desto mere præcist er dette mønster, og disse værdier er.

Et analogt signal er det, du ser i dit hoved, når du tænker på en bølgeform. Det er et kontinuerligt signal, der varierer i amplitude langs en tidslinje.

Audio konverteres til en digital kopi, fordi det er lettere at komprimere, og de elektroniske ting, vi elsker, ligesom vores telefoner, kan ikke gemme et analogt signal som et bånd kan. De kan heller ikke læse en tilbage, i tilfælde af at du tænkte på at tilslutte et bånddrev til din telefon. Et digitalt signal adskiller sig meget fra et analogt signal, og den nemmeste måde at forstå dette er et praktisk lille diagram.

Det digitale signal følger meget stive og beregnede linjer, mens det analoge signal er mere freeform. Dette er på grund af prøvetiderne; flere samplingstider ville være tættere sammen langs bundaksen (TID) og skabe et glattere digitalt signal, der er tættere på formen til den analoge. Den højre akse måler amplituden af ​​en lydbølge. Når du ser signalet mellem den tredje og fjerde samplingstid i vores eksempel, kan du se, hvordan de to signaler er forskellige, hvilket betyder, at den producerede lyd vil være forskellig.

Fysik og de begrænsninger, der følger med at være menneskelige, betyder, at dette ikke er så vigtigt for afspilning, som det ser ud. Men det er meget vigtigt for studioarbejde og bevare den originale kvalitet af en optagelse. Konvertering er en meget kompleks procedure, og en DAC gør en masse arbejde. Det, der er vigtigt, er at genkende, hvorfor en digital lydfil muligvis lyder anderledes end en analog optagelse.

Forstærkeren

En forstærker gør kun én ting - kører et analogt signal (de forstærkere, vi snakker om, alligevel), så det er mere intenst og vil være højere, når det kommer ud af en højttaler. Et analogt signal er bare elektricitet. At øge elektricitet er virkelig, virkelig let, og du bruger det, der svarer til en transformer (slå dig ned på ingeniører, dette skal være enkelt) til at tage input, få fat i noget andetsteds fra og skrue indgangen op. Det forvandler kilden.

Det er nemt at opbygge en forstærker. At opbygge en god forstærker er det ikke.

Et par detaljer kan vise den lette del. For at forstærke et svingende signal - som enhver form for lyd - bruger du en tretrådskomponent kaldet en transistor (eller dets ækvivalent i et integreret kredsløb). De tre forbindelser kaldes basen, samleren og emitteren. Tilførsel af et svagt signal mellem basen og emitteren skaber et mere intens signal over emitteren og samleren, når den forsynes med ekstern strøm. Det originale signal er knyttet til basen, og højttaleren er knyttet til samleren. Du kan gøre det samme med et vakuumrør, men det passer ikke inde i din telefon.

Den hårde del gør alt dette, mens den oprindelige frekvens og amplitude bevares. Hvis forstærkeren ikke kan gengive indgangssignalets frekvens, er dets frekvensrespons ikke en god match, og nogle lyde får mere boost end andre, og alt lyder dårligt. Hvis indgangsamplituden (lad os kalde det lydstyrke) øges til et niveau, som output ikke kan matche (en transistor kan kun udsende så meget strøm), vil lydstyrken fra forstærkeren slukke, og din lyd begynder at klippe og forvrænge. Endelig, hvis du lytter under optagelse (vi plejede at ringe til et telefonopkald), skal en forstærker være forsigtig, det øger ikke signalet højt nok til, at mikrofonen kan samle det op, eller du får feedback. Dette gælder ikke kun det output, du kan høre, men selve signalet. Elektricitet = magnetisme.

En kvalitetsforstærker kan afbøde al den forvrængning, den skaber.

Når du taler om store forstærkere, der bruges på scenen, er der en masse andre ting i blandingen som forstærker eller multistage-forstærkere eller endda komplicerede op-amp-opsætninger, der kan påvirke lyden. Men små forstærkere har deres egne vanskeligheder, hvis du også ønsker at gøre en god en. Du kan ikke øge et analogt signal uden at påvirke forstærkningen (lydstyrke), troskab (trofast lydgengivelse) eller effektivitet (batteriafløb). Det er svært at lave en god forstærker til en telefon. Meget sværere end at bruge en god DAC, og derfor ser vi telefoner med en god 24-bit DAC, der stadig lyder dårligt sammenlignet med en telefon som LG V30, der også har en fantastisk forstærker.

Bitdybde og samplingshastigheder

Vi kan ikke høre digital lyd. Men vores telefoner kan ikke gemme analog lyd. Så når vi spiller vores musik, skal den passere gennem en DAC. Vores lille diagram ovenfor viser, hvor vigtigt det er at prøve et analogt signal så mange gange som med rimelighed muligt, når det konverteres til en digital fil. Men hvor "dybt" du prøver, gør også en forskel.

Uden at blive for teknisk, jo mere præcist du ønsker, at hver prøve skal være, jo højere er den bitdybde, du har brug for. Bitdybde er repræsenteret af et tal, der kan vildlede. Forskellen i størrelse mellem 16 og 24 og 32 er mere, end du tror. Meget mere.

Når du tilføjer en bit, fordobler du mængden af ​​datamønstre.

En smule kan kun gemme to værdier (0 og 1), men du kan tælle at bruge dem ligesom du kan med "almindelige" tal. Begynd at tælle ved 0, og du rammer 9; tilføjer du en anden kolonne til tallet og får 10. Ved hjælp af bits starter du ved 0, og når du rammer 1 tilføjer du en anden kolonne for at få 00, der bliver et 2-bit nummer. Et to-bit-nummer kan have fire forskellige datamønstre eller -punkter (00, 01, 10 eller 11). Når du tilføjer en enkelt bit, dobler du antallet af datapunkter, og et 3-bit-nummer kan have otte forskellige datamønstre (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 eller 111).

Bare rolig. Vi er færdige med matematik. Det er bare vigtigt at forstå, hvad bitdybden virkelig repræsenterer. Et 16-bit signal har 65.536 separate datapunkter, et 24-bit signal har 256 gange flere data med 16.777.216 point pr. Prøve, og et 32-bit signal har 4.294.967.294 point pr. Prøve. Det er 65.536 gange mere data end en 16-bit fil.

Prøvehastigheder måles i Hertz, og 1 Hertz betyder en gang hvert sekund. Jo flere gange du prøver en fil, desto flere af de originale data kan du fange. CD-kvalitet lydkodning indfanger data med en hastighed på 44.100 gange i sekundet. Kodning i høj opløsning kan realistisk prøve 384.000 gange i sekundet. Når du fanger flere data med en højere bitdybde og gør det flere gange i sekundet, kan du genskabe originalen mere nøjagtigt.

At opbygge en god DAC og forstærker er ikke den eneste komplicerede del af processen - kodning af lyd bruger millioner og millioner beregninger hvert sekund.

Disse samme faktorer er også vigtige for streamet lyd (som er digital), men streamet lyd tilføjer endnu et lag komplikationer, fordi dets kvalitet også afhænger af bitrate - bit, der behandles pr. Tidsenhed. Vi måler dette på samme måde som vi måler internethastigheder: kbps (kilobits per sekund). Højere er bedre. Den codec, der bruges til at komprimere et digitalt lydsignal, er også vigtigt, og tabsfrie codecs som FLAC eller ALAC holder mere af de digitale data, som taber codecs som MP3. Der arbejdes meget med at få lyd til at komme gennem din højttaler eller hovedtelefoner.

Tal i den virkelige verden

Vi nævnte tidligere, at kodning af en optagelse til opbevaring (som en master) er lidt anderledes end at kode den til afspilning. Maskiner og computere kan ikke høre, og det hele er et talespil. Når du koder og afkoder et lydsignal, laver du en masse matematik. Jo mere information du bruger til at beregne signalets amplitude, desto mere nøjagtige er beregningerne. Men vores ører er ikke computere.

Selv perfekt hørelse vil ikke hjælpe dig med at høre nogen fordel ved et 32-bit sudio-system. For nu, alligevel.

En lydfil er fyldt med "lyde", som vi ikke kan høre. De fleste af dataene i en 32-bit-kodning er ikke nyttigt, når du lytter, og en for høj prøvehastighed kan faktisk lyde værre, fordi den indfører for meget elektrisk støj. Produktion af en digital lydfil, der indeholder den rigtige mængde information, tager dette med i betragtning, ligesom designet til en DAC gør. Men som alle ting ser højere tal bedre ud for de mennesker, der markedsfører dem. At vide, hvordan og hvorfor alt dette fungerer, er virkelig cool, men det er vigtigere at vide, hvad du har brug for.

En digital lydfil kodet ved 24-bit og 48 kHz, og en DAC, der kan konvertere dem, tilbyder den bedste kvalitet, vi kan høre. Noget højere er en placebo og et marketingværktøj.

Vores krops fysiske grænser og den måde, hvorpå vores nuværende tech fungerer, betyder, at data indsamlet på en bit dybde større end 21-bit og samplet hyppigere end 42 kHz er grænsen for "perfekt" hørelse. Det er vigtigt at have en digital kopi af optaget lyd med ekstremt høje datahastigheder, hvis der er et teknologisk gennembrud, men filerne, du lytter til i dag, og den hardware, der kan afspille dem, har et rimeligt loft. Men dette gennembrud vil aldrig ske med hardware, vi bruger i dag, så 32-bit DAC i din LG V30 er en masse overdreven.

Så lad os gennemgå denne DAC og amp ting igen

En DAC er en lydkomponent, der bruges til at omdanne de digitale lydfiler, der er gemt på vores telefoner, til et analogt signal. Der er en masse kompliceret matematik involveret, der prøver at lave en kopi af en kopielyd tæt på originalen, men meget af lyddataene er noget, vi ikke kan høre. Du kan endda få tingene til at lyde værre, hvis du prøver at gøre for meget, når du koder for en fil.

En app afspiller filen. En DAC konverterer den til analog. Forstærkeren øger signalet. Og osten står alene.

Et analogt signal føres ind i en forstærker, der øger signalets intensitet, så det bliver højere. Men at gøre tingene højere uden at få dem til at lyde dårligt er meget svært. Når du gør det på noget så lille som en telefon, der også har en begrænset mængde batteristrøm, bliver det især kompliceret. Forstærkeren kan (og normalt gør) have større indflydelse på, hvordan ting lyder for vores ører, end DAC gør.

Den analoge udgang fra DAC og forstærker er noget, som vores hovedtelefoner kan afspille, og vores ører kan høre, men vores telefoner kan ikke gemme en korrekt, så en digital fil er nødvendig. Og hvis en ingeniør et eller andet sted foretager et markant gennembrud inden for digital lydkodning og -kodning, opbevares originale værker med astronomiske mængder data, hvoraf meget bliver smidt ud, når der kodes en fil, der lyder bedst.

Alt hvad du nogensinde har brug for er en DAC, der kan konvertere 24-bit / 48kHz filer, en forstærker, der øger signalet uden at tilføje forvrængning eller støj, og filer i høj kvalitet, der skal afspilles.

Puha.

Har min telefon en DAC og en forstærker?

Lyder det overhovedet nogen lyde? I så fald har den en DAC og en forstærker.

Vi talte om, hvorfor optaget lyd konverteres til en digital kopi tidligere, men hvad med et analogt signal? Hvorfor er det specielt, og hvorfor skal vi konvertere lyd tilbage til analog? På grund af pres.

Hver elektronisk ting, der kan afspille lyde, har en DAC.

En måde at måle et analogt signal på er dens intensitet. Jo mere intens (længere væk fra nulpunktet i en bølgeform) hver frekvens i et signal er, desto højere vil det være, når det genskabes af en højttaler. En højttaler bruger en elektromagnet og papir eller klud, der bevæger sig for at konvertere signalet til lyd. Det analoge signal holder spolen i bevægelse, og papir- eller kludelementerne skubber luften for at skabe en bølge af tryk. Når denne trykbølge når vores trommehinder, lyder den. Varier intensiteten og frekvensen af ​​trykbølgerne, og du opretter forskellige lyde.

Det ser næsten ud som magi, og videnskabsmændene, der regnede ud, hvordan man optager og afspiller lyd, var på et helt 'højt niveau af smart.

En DAC og forstærker kan leve lykkeligt nogensinde i dine hovedtelefoner eller et kabel.

Nogle telefoner har en bedre DAC og amp end andre, og telefoner uden et hovedtelefonstik behøver ikke at bruge et DAC / amp combo til at sende lyd til et par hovedtelefoner. Alle telefoner har dem til systemlyde og stemmekald, men en DAC og forstærker kan også leve inde i dine hovedtelefoner eller endda i kablet, der forbinder hovedtelefoner til din USB-port. USB-C kan sende analog og digital lyd ud, og begge almindelige hovedtelefoner (med en adapter) kan bruges til at afspille analog lyd fra porten, og hovedtelefoner med deres egen DAC kan modtage digital lyd til at afkode og konvertere sig selv.

Og du har sandsynligvis hovedtelefoner med en DAC og amp i dem, fordi det er sådan Bluetooth fungerer.

Bluetooth-lyd

En DAC og forstærker skal sidde på linje mellem den digitale fil, der afspilles, og dine ører. Der er ingen anden måde, hvorpå vi kan høre nogen lyde. Når vi bruger Bluetooth til at lytte til musik eller en film (eller endda et telefonopkald), sender vi et digitalt signal ud fra vores telefon og ind i vores Bluetooth-hovedtelefoner. Når den først er der, konverteres den undervejs (det er hvad lydstreaming betyder) til et analogt signal, ført gennem højttalerne og ført gennem luften som en trykbølge til dine ører.

Bluetooth tilføjer et andet lag med komplikationer i blandingen, men der er stadig en DAC og forstærker involveret.

Kvaliteten af ​​en DAC og forstærker, når du bruger Bluetooth, er lige så vigtig som med en kabelforbindelse, men andre komponenter kan også påvirke lyden. Før lyd sendes via Bluetooth, komprimeres den. Det skyldes, at Bluetooth er langsom. En mindre del af en fil er lettere at sende end en større, og komprimering af lyd gør det lettere at streame. Når stykket til en komprimeret lydfil modtages af dine hovedtelefoner, skal det først dekomprimeres, derefter sendes i den rigtige rækkefølge gennem DAC og amp i dine hovedtelefoner. Der er flere forskellige måder at komprimere, hakke, overføre og samle lyd over Bluetooth ved hjælp af forskellige Bluetooth-lydkodeker. Nogle bringer en bedre digital fil (en højere bitdybde og samplingsfrekvens) end andre til dine hovedtelefoners DAC og forstærker, men når disse data ankommer, fungerer dine Bluetooth-hovedtelefoner nøjagtigt på samme måde som en intern DAC og amp.

Et resume og hvad der betyder noget

Der er mange måder at få musik fra en sang, du har hentet på din telefon, ud til dine ører. Men hver eneste af dem kræver en DAC og en forstærker.

Du behøver ikke at være en lydfil for at kunne lide at lytte til musik. Det, der betyder noget, er, hvordan det lyder for dig.

High-end lydkomponenter kan behandle flere lyddata og tilbyde bedre lyd, men alt i livet har en kompromis. En DAC, der kan konvertere mere end 16-bit lyd, er dyrere at købe og indarbejde i en telefon, fordi den også er mere følsom over for interferens fra andre dele. Det samme gælder for en forstærker - især kraftige forstærkere, der kan drive hovedimpedanshovedtelefoner. Selv lydfilerne i sig selv har en ulempe, da "hi-res" lydfiler kan være ret store og tage mere lagerplads eller en hurtigere forbindelse til at streame.

Du behøver virkelig ikke vide noget af dette for at kunne lide den måde, din telefon lyder på. Og det er nøglen - du er den, der bestemmer, hvad der lyder godt. Lad ikke nogen diskussion om, hvad der er bedst eller hvad der er galt med Bluetooth, påvirke det, du hører, især hvis du er tilfreds med, hvordan det lyder.