Wir bekommen diese Frage oft, und jetzt, da so viele Telefone keine Kopfhörerbuchse mehr haben, ist es noch häufiger: Hat mein Telefon einen DAC? Was genau ist ein DAC und was macht es? Was ist mit einem Verstärker?
Mal sehen, ob wir die Antworten herausfinden und, was noch wichtiger ist, einen Sinn daraus ziehen können funktioniert und warum wir dieses DAC-Ding mit seinem lustigen Namen brauchen und wie ein Verstärker es besser klingen lässt oder schlechter.
Mehr: Der Status von Smartphone-Audio: DAC, Codecs und andere Begriffe, die Sie kennen müssen
Was ist ein DAC?
Bild mit freundlicher Genehmigung von LG.
Ein DAC nimmt ein digitales Signal von seinem Eingang und wandelt es an seinem Ausgang in ein analoges Signal um. Ein digitales Audiosignal ist leicht zu erklären, aber etwas schwieriger, den Kopf herumzureißen. Es ist ein elektrisches Signal, das in Bits umgewandelt wird. Die Bits befinden sich in einem Muster, das an jedem Punkt einen bestimmten Wert hat. Je öfter das ursprüngliche Signal abgetastet wurde, desto genauer sind dieses Muster und diese Werte.
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Ein analoges Signal ist das, was Sie sich in Ihrem Kopf vorstellen, wenn Sie an eine Wellenform denken. Es ist ein kontinuierliches Signal, dessen Amplitude entlang einer Zeitachse variiert.
Audio wird in eine digitale Kopie umgewandelt, da es einfacher zu komprimieren ist und die elektronischen Dinge, die wir lieben, wie unsere Telefone, kein analoges Signal wie ein Band speichern können. Sie können auch keine zurücklesen, falls Sie daran gedacht haben, ein Bandlaufwerk an Ihr Telefon anzuschließen. Ein digitales Signal ist sehr unterscheidet sich von einem analogen Signal, und der einfachste Weg, dies zu verstehen, ist ein handliches kleines Diagramm.
Das digitale Signal folgt sehr starren und berechneten Linien, während das analoge Signal freier ist. Dies liegt an den Abtastzeiten; Mehr Abtastzeiten würden entlang der unteren Achse (TIME) näher beieinander liegen und ein weicheres digitales Signal erzeugen, das dem analogen näher kommt. Die rechte Achse misst die Amplitude einer Audiowelle. Wenn Sie in unserem Beispiel das Signal zwischen der dritten und vierten Abtastzeit sehen, können Sie sehen, wie unterschiedlich die beiden Signale sind, was bedeutet, dass der erzeugte Ton unterschiedlich ist.
Die Physik und die Einschränkungen, die mit dem Menschsein einhergehen, bedeuten, dass dies für die Wiedergabe nicht so wichtig ist, wie es scheint. Aber es ist sehr wichtig für die Studioarbeit und die Erhaltung der Originalqualität einer Aufnahme. Die Konvertierung ist ein sehr komplexes Verfahren und ein DAC leistet viel Arbeit. Es ist wichtig zu erkennen, warum eine digitale Audiodatei möglicherweise anders klingt als eine analoge Aufnahme.
Der Verstärker
Ein Verstärker macht nur eines - er treibt ein analoges Signal an (die Verstärker, von denen wir sowieso sprechen), so dass es intensiver ist und lauter wird, wenn es aus einem Lautsprecher kommt. Ein analoges Signal ist nur Elektrizität. Das Boosten von Elektrizität ist wirklich sehr, sehr einfach und Sie verwenden das, was einem Transformator entspricht (beruhigen Sie sich) Ingenieure, dies muss einfach sein), um den Eingang zu nehmen, etwas Strom von woanders zu holen und den zu drehen Eingabe nach oben. Es transformiert die Quelle.
Einen Verstärker zu bauen ist einfach. Einen guten Verstärker zu bauen ist nicht.
Einige Besonderheiten können den einfachen Teil zeigen. Um ein schwankendes Signal zu verstärken - wie bei jeder Art von Audio - verwenden Sie eine Drei-Draht-Komponente, die als Transistor bezeichnet wird (oder deren Äquivalent in einer integrierten Schaltung). Die drei Verbindungen werden als Basis, Kollektor und Emitter bezeichnet. Das Einspeisen eines schwachen Signals zwischen der Basis und dem Emitter erzeugt ein intensiveres Signal zwischen dem Emitter und dem Kollektor, wenn es mit externer Energie versorgt wird. Das Originalsignal ist an der Basis und der Lautsprecher am Kollektor angebracht. Sie können dasselbe mit einer Vakuumröhre tun, aber das passt nicht in Ihr Telefon.
Der schwierige Teil besteht darin, all dies unter Beibehaltung der ursprünglichen Frequenz und Amplitude zu tun. Wenn der Verstärker die Frequenz des Eingangssignals nicht wiedergeben kann, ist seine Frequenzgang ist kein gutes Spiel und einige Sounds werden stärker verstärkt als andere und alles klingt schlecht. Wenn die Eingangsamplitude (nennen wir diese Lautstärke) auf einen Pegel ansteigt, mit dem der Ausgang nicht übereinstimmen kann (ein Transistor kann nur so viel Leistung ausgeben), wird die Lautstärke des Verstärkers abgeschaltet und Ihr Sound beginnt Beschneiden und Verzerren. Wenn Sie während der Aufnahme zuhören (wir haben das früher als Telefonanruf bezeichnet), muss ein Verstärker darauf achten, dass das Signal nicht hoch genug ist, damit das Mikrofon es aufnimmt, sonst erhalten Sie es Feedback. Dies gilt nicht nur für den Ausgang, den Sie hören können, sondern für das Signal selbst. Elektrizität = Magnetismus.
Ein Qualitätsverstärker kann alle von ihm verursachten Verzerrungen abschwächen.
Wenn Sie über große Verstärker sprechen, die auf der Bühne verwendet werden, enthält der Mix viele andere Dinge wie Vorverstärker oder mehrstufige Verstärker oder sogar komplizierte Operationsverstärker-Setups, die den Klang beeinflussen können. Aber kleine Verstärker haben ihre eigenen Schwierigkeiten, wenn Sie auch einen guten machen wollen. Sie können ein analoges Signal nicht verstärken, ohne die Verstärkung (Lautstärke), die Wiedergabetreue (originalgetreue Klangwiedergabe) oder die Effizienz (Batterieentladung) zu beeinträchtigen. Einen guten Verstärker für ein Telefon zu machen ist hart. Viel schwieriger als die Verwendung eines guten DAC, weshalb wir Telefone mit einem guten 24-Bit-DAC sehen, die im Vergleich zu einem Telefon wie dem immer noch schlecht klingen LG V30 das hat auch einen tollen verstärker.
Bittiefe und Abtastraten
Wir können kein digitales Audio hören. Unsere Telefone können jedoch kein analoges Audio speichern. Wenn wir also unsere Musik spielen, muss sie einen DAC durchlaufen. Unser kleines Diagramm oben zeigt, wie wichtig es ist, ein analoges Signal so oft wie möglich abzutasten, wenn es in eine digitale Datei konvertiert wird. Aber wie "tief" Sie probieren, macht auch einen Unterschied.
Ohne zu bekommen zu Technisch gesehen ist die Bittiefe, die Sie verwenden müssen, umso höher, je genauer jedes Sample sein soll. Die Bittiefe wird durch eine Zahl dargestellt, die täuschen kann. Der Größenunterschied zwischen 16 und 24 und 32 ist größer als Sie denken. Eine Menge mehr.
Wenn Sie ein Bit hinzufügen, verdoppeln Sie die Anzahl der Datenmuster.
Ein Bit kann nur zwei Werte (0 und 1) speichern, aber Sie können mit ihnen genauso zählen wie mit "normalen" Ziffern. Beginnen Sie bei 0 zu zählen und Sie drücken 9; Sie fügen der Zahl eine weitere Spalte hinzu und erhalten 10. Mit Bits beginnen Sie bei 0 und wenn Sie 1 drücken, fügen Sie eine weitere Spalte hinzu, um 00 zu erhalten, die zu einer 2-Bit-Zahl wird. Eine Zwei-Bit-Nummer kann vier verschiedene Datenmuster oder Punkte haben (00, 01, 10 oder 11). Wenn Sie ein einzelnes Bit hinzufügen, werden Sie doppelt Die Anzahl der Datenpunkte und eine 3-Bit-Nummer können acht verschiedene Datenmuster aufweisen (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 oder 111).
Mach dir keine Sorgen. Wir sind mit Mathe fertig. Es ist nur wichtig zu verstehen, was die Bittiefe wirklich darstellt. Ein 16-Bit-Signal hat 65.536 separate Datenpunkte, ein 24-Bit-Signal hat 256-mal mehr Daten mit 16.777.216 Punkten pro Abtastung und ein 32-Bit-Signal hat 4.294.967.294 Punkte pro Abtastung. Das sind 65.536-mal mehr Daten als eine 16-Bit-Datei.
Die Abtastraten werden in Hertz gemessen, und 1 Hertz bedeutet einmal pro Sekunde. Je öfter Sie eine Datei abtasten, desto mehr Originaldaten können Sie erfassen. Die Audiokodierung in CD-Qualität erfasst Daten mit einer Geschwindigkeit von 44.100 Mal pro Sekunde. Hochauflösende Codierung kann realistisch mit 384.000 Mal pro Sekunde abgetastet werden. Wenn Sie mehr Daten mit einer höheren Bittiefe erfassen und dies mehrmals pro Sekunde tun, können Sie das Original genauer neu erstellen.
Der Aufbau eines guten DAC und Verstärkers ist nicht der einzige komplizierte Teil des Prozesses - die Audiokodierung erfordert Millionen und Abermillionen von Berechnungen pro Sekunde.
Dieselben Faktoren sind auch für gestreamtes Audio (das digital ist) von Bedeutung, aber gestreamtes Audio fügt hinzu Eine weitere Komplikationsebene, da die Qualität auch von der Bitrate abhängt - Bits, die pro Einheit verarbeitet werden von Zeit. Wir messen dies genauso wie die Internetgeschwindigkeit: kbps (Kilobit pro Sekunde). Höher ist besser. Der zum Komprimieren eines digitalen Audiosignals verwendete Codec ist ebenfalls wichtig, und verlustfreie Codecs wie FLAC oder ALAC speichern mehr digitale Daten als verlustbehaftete Codecs wie MP3. Es ist viel Arbeit erforderlich, um den Ton über Ihren Lautsprecher oder Kopfhörer zu erzeugen.
Zahlen aus der realen Welt
Wir haben bereits erwähnt, dass das Codieren einer Aufzeichnung für die Speicherung (als Master) etwas anders ist als das Codieren für die Wiedergabe. Maschinen und Computer können nicht hören, und das ist alles ein Zahlenspiel. Wenn Sie ein Audiosignal codieren und decodieren, rechnen Sie viel. Je mehr Informationen Sie zur Berechnung der Amplitude eines Signals verwenden, desto genauer sind die Berechnungen. Aber unsere Ohren sind keine Computer.
Selbst ein perfektes Hören hilft Ihnen nicht, einen Nutzen aus einem 32-Bit-Sudio-System zu ziehen. Vorerst jedenfalls.
Eine Audiodatei ist mit "Geräuschen" gefüllt, die wir nicht hören können. Die meisten Daten in einer 32-Bit-Codierung sind beim Hören nicht von Nutzen, und eine zu hohe Abtastrate kann tatsächlich schlechter klingen, da sie zu viel elektrisches Rauschen verursacht. Die Erstellung einer digitalen Audiodatei mit der richtigen Informationsmenge berücksichtigt dies ebenso wie das Design eines DAC. Aber wie alle Dinge sehen höhere Zahlen für die Leute, die sie vermarkten, besser aus. Zu wissen, wie und warum das alles funktioniert, ist wirklich cool, aber zu wissen, was Sie brauchen, ist wichtiger.
Eine digitale Audiodatei, die mit 24 Bit und 48 kHz codiert ist, und ein DAC, der sie konvertieren kann, bieten die beste Qualität, die wir hören können. Alles, was höher ist, ist ein Placebo und ein Marketinginstrument.
Die physischen Grenzen unseres Körpers und die Art und Weise, wie unsere derzeitige Technologie funktioniert, bedeuten, dass Daten, die in einer Bittiefe von mehr als 21 Bit gesammelt und häufiger als 42 kHz abgetastet werden, die Grenze für "perfektes" Hören darstellen. Es ist wichtig, eine digitale Kopie des aufgezeichneten Audios mit extrem hohen Datenraten zu haben, falls es eine gibt technologischer Durchbruch, aber die Dateien, die Sie heute hören, und die Hardware, die sie wiedergeben kann, haben eine angemessene Decke. Dieser Durchbruch wird jedoch mit der heute verwendeten Hardware niemals eintreten, sodass der 32-Bit-DAC in Ihrem LG V30 eine Menge Overkill darstellt.
Lassen Sie uns diese DAC- und Amp-Sache noch einmal durchgehen
Ein DAC ist eine Audiokomponente, mit der die auf unseren Telefonen gespeicherten digitalen Audiodateien in ein analoges Signal umgewandelt werden. Es gibt eine Menge komplizierter Mathematik, die versucht, die Kopie einer Kopie dem Original nahe zu bringen, aber ein Großteil der Audiodaten ist etwas, das wir nicht hören können. Sie können sogar den Klang verschlechtern, wenn Sie versuchen, beim Codieren einer Datei zu viel zu tun.
Eine App spielt die Datei ab. Ein DAC wandelt es in analog um. Der Verstärker verstärkt das Signal. Und der Käse steht alleine da.
Ein analoges Signal wird in einen Verstärker eingespeist, der die Intensität des Signals erhöht, damit es lauter wird. Aber Dinge lauter zu machen, ohne sie schlecht klingen zu lassen, ist sehr schwer. Wenn Sie es mit etwas so Kleinem wie einem Telefon machen, das auch eine begrenzte Batterieleistung hat, wird es besonders kompliziert. Der Verstärker kann (und tut dies normalerweise) mehr Einfluss darauf haben, wie die Dinge für unsere Ohren klingen als der DAC.
Der analoge Ausgang von DAC und Verstärker kann von unseren Kopfhörern abgespielt und von unseren Ohren gehört werden, aber unsere Telefone können einen nicht richtig speichern. Daher wird eine digitale Datei benötigt. Und für den Fall, dass ein Ingenieur irgendwo einen bedeutenden Durchbruch bei der digitalen Audio-Codierung und -Decodierung erzielt, Original Werke werden mit astronomischen Datenmengen gespeichert, von denen ein Großteil beim Codieren einer klingenden Datei verworfen wird Beste.
Alles, was Sie jemals brauchen, ist ein DAC, der 24-Bit / 48-kHz-Dateien konvertieren kann, ein Verstärker, der das Signal verstärkt, ohne Verzerrungen oder Rauschen hinzuzufügen, und hochwertige Dateien zum Abspielen.
Wütend.
Hat mein Telefon einen DAC und einen Verstärker?
Macht es überhaupt Geräusche? Wenn ja, hat es einen DAC und einen Verstärker.
Wir haben darüber gesprochen, warum aufgenommenes Audio früher in eine digitale Kopie konvertiert wurde, aber was ist mit einem analogen Signal? Warum ist es etwas Besonderes und warum müssen wir Audio wieder in Analog umwandeln? Wegen des Drucks.
Jedes elektronische Ding, das Sounds abspielen kann, hat einen DAC.
Eine Möglichkeit, ein analoges Signal zu messen, besteht in seiner Intensität. Je intensiver (weiter vom Nullpunkt in einer Wellenform entfernt) jede Frequenz in einem Signal ist, desto lauter wird sie, wenn sie von einem Lautsprecher neu erstellt wird. Ein Lautsprecher verwendet einen Elektromagneten und Papier oder Stoff, der sich bewegt, um das Signal in Ton umzuwandeln. Das analoge Signal hält die Spule in Bewegung und die Papier- oder Stoffelemente drücken die Luft, um eine Druckwelle zu erzeugen. Wenn diese Druckwelle unser Trommelfell erreicht, macht sie ein Geräusch. Variieren Sie die Intensität und Frequenz der Druckwellen und Sie erzeugen unterschiedliche Klänge.
Es scheint fast wie Magie, und die Wissenschaftler, die herausgefunden haben, wie man Audio aufzeichnet und wiedergibt, waren auf einer ganz anderen Ebene der Intelligenz.
Ein DAC und ein Verstärker können in Ihren Kopfhörern oder einem Kabel glücklich leben.
Einige Telefone haben einen besseren DAC und Verstärker als andere, und Telefone ohne Kopfhörerbuchse müssen keine DAC / Verstärker-Kombination verwenden, um Audio an einen Kopfhörer zu senden. Alle Telefone verfügen über Systemtöne und Sprachanrufe. Ein DAC und ein Verstärker können sich jedoch auch in Ihren Kopfhörern oder sogar in dem Kabel befinden, das die Kopfhörer mit Ihrem USB-Anschluss verbindet. USB-C kann analog senden und Für die Wiedergabe von analogem Audio können ein digitaler Audioausgang und beide normalen Kopfhörer (mit Adapter) verwendet werden Über den Anschluss können Kopfhörer mit eigenem DAC digitales Audio zum Dekodieren und Konvertieren empfangen sich.
Und Sie haben wahrscheinlich Kopfhörer mit einem DAC und einem Verstärker, denn so funktioniert Bluetooth.
Bluetooth-Audio
Ein DAC und ein Verstärker müssen zwischen der abgespielten digitalen Datei und Ihren Ohren in Reihe stehen. Es gibt keine andere Möglichkeit, Geräusche zu hören. Wenn wir Bluetooth verwenden, um Musik oder einen Film (oder sogar einen Anruf) zu hören, senden wir ein digitales Signal von unserem Telefon in unsere Bluetooth-Kopfhörer. Dort angekommen, wird es im laufenden Betrieb (das bedeutet Audio-Streaming) in ein analoges Signal umgewandelt, durch die Lautsprecher geleitet und als Druckwelle zu Ihren Ohren durch die Luft getragen.
Bluetooth fügt dem Mix eine weitere Komplikationsebene hinzu, aber es sind immer noch ein DAC und ein Verstärker beteiligt.
Die Qualität eines DAC und eines Verstärkers bei Verwendung von Bluetooth ist genauso wichtig wie bei einer Kabelverbindung, aber auch andere Komponenten können den Klang beeinflussen. Bevor Audio über Bluetooth gesendet wird, wird es komprimiert. Das liegt daran, dass Bluetooth langsam ist. Ein kleinerer Teil einer Datei ist einfacher zu senden als ein größerer, und das Komprimieren von Audio erleichtert das Streamen. Wenn der Block einer komprimierten Audiodatei von Ihren Kopfhörern empfangen wird, muss er zuerst dekomprimiert und dann in der richtigen Reihenfolge über den DAC und den Verstärker in Ihren Kopfhörern gesendet werden. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Audio über Bluetooth mit verschiedenen Bluetooth-Audio-Codecs zu komprimieren, zu zerlegen, zu übertragen und wieder zusammenzusetzen. Einige bringen eine bessere digitale Datei (eine höhere Bittiefe und Abtastrate) als andere in den DAC und Ihre Kopfhörer Sobald diese Daten eingehen, funktionieren Ihre Bluetooth-Kopfhörer genauso wie ein interner DAC und ein Verstärker machen.
Eine Zusammenfassung und worauf es ankommt
Es gibt viele Möglichkeiten, Musik von einem Song, den Sie auf Ihr Telefon heruntergeladen haben, in Ihre Ohren zu bekommen. Aber jeder einzelne von ihnen benötigt einen DAC und einen Verstärker.
Sie müssen kein Audiophiler sein, um Musik zu hören. Was zählt, ist, wie es sich für Sie anhört.
High-End-Audiokomponenten können mehr Audiodaten verarbeiten und besser klingendes Audio bieten, aber alles im Leben hat einen Kompromiss. Ein DAC, der mehr als 16-Bit-Audio konvertieren kann, ist teurer zu kaufen und in ein Telefon zu integrieren, da er auch empfindlicher auf Störungen durch andere Teile reagiert. Gleiches gilt für einen Verstärker - insbesondere für leistungsstarke Verstärker, die hochohmige Kopfhörer ansteuern können. Sogar die Audiodateien selbst haben einen Nachteil, da "hochauflösende" Audiodateien sehr groß sein können und mehr Speicherplatz oder eine schnellere Verbindung zum Streamen benötigen.
Sie müssen wirklich nichts davon wissen, um den Klang Ihres Telefons zu mögen. Und das ist der Schlüssel - Sie sind derjenige, der entscheidet, was gut klingt. Lassen Sie sich nicht von Diskussionen darüber, was am besten ist oder was mit Bluetooth nicht stimmt, beeinflussen, was Sie hören, insbesondere wenn Sie mit dem Klang zufrieden sind.
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