Riceviamo spesso questa domanda e ora che così tanti telefoni non hanno più un jack per cuffie, è ancora più comune: il mio telefono ha un DAC? Che cosa esattamente è un DAC e cosa fa? Che ne dici di un amplificatore?
Vediamo se riusciamo a capire le risposte e, soprattutto, a dare un senso a come tutto questo funziona e perché abbiamo bisogno di questo DAC con il suo nome divertente e come un amplificatore lo fa suonare meglio o peggio.
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Cos'è un DAC?
Immagine per gentile concessione di LG.
Un DAC prende un segnale digitale dal suo ingresso e lo converte in un segnale analogico sulla sua uscita. Un segnale audio digitale è facile da spiegare ma un po 'più difficile da comprendere. È un segnale elettrico che viene convertito in bit. I bit si trovano in uno schema che ha un valore specifico in ogni punto e più volte è stato campionato il segnale originale, più precisi sono questo schema e quei valori.
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Un segnale analogico è ciò che immagini nella tua testa quando pensi a una forma d'onda. È un segnale continuo che varia in ampiezza lungo una linea temporale.
L'audio viene convertito in una copia digitale perché è più facile da comprimere e le cose elettroniche che amiamo, come i nostri telefoni, non possono memorizzare un segnale analogico come un nastro. Inoltre, non riescono a leggerne uno, nel caso stavi pensando di collegare un'unità a nastro al tuo telefono. Un segnale digitale è molto diverso da un segnale analogico, e il modo più semplice per capirlo è un pratico piccolo diagramma.
Il segnale digitale segue linee molto rigide e calcolate, mentre il segnale analogico è più libero. Ciò è dovuto ai tempi di campionamento; più tempi di campionamento sarebbero più ravvicinati lungo l'asse inferiore (TIME) e produrrebbe un segnale digitale più fluido che è più vicino alla forma all'analogico. L'asse destro misura l'ampiezza di un'onda audio. Quando vedi il segnale tra il terzo e il quarto tempo di campionamento nel nostro esempio, puoi vedere come i due segnali sono diversi, il che significa che il suono prodotto sarà diverso.
La fisica e le limitazioni che derivano dall'essere umani significa che questo non è così importante per la riproduzione come sembra. Ma è molto importante per il lavoro in studio e per preservare la qualità originale di una registrazione. La conversione è una procedura molto complessa e un DAC fa molto lavoro. L'importante è riconoscere il motivo per cui un file audio digitale può avere un suono diverso da una registrazione analogica.
L'amp
Un amplificatore fa solo una cosa: pilota un segnale analogico (gli amplificatori di cui stiamo parlando, comunque), quindi è più intenso e sarà più forte quando esce da un altoparlante. Un segnale analogico è solo elettricità. Aumentare l'elettricità è davvero, davvero facile e usi ciò che equivale a un trasformatore (sistemati ingegneri, questo deve essere semplice) per prendere l'input, prendere un po 'di potenza da qualche altra parte e azionare il input up. Trasforma la sorgente.
Costruire un amplificatore è facile. Costruire un buon amplificatore non lo è.
Alcuni dettagli possono mostrare la parte facile. Per amplificare un segnale fluttuante, come qualsiasi tipo di audio, si utilizza un componente a tre fili chiamato transistor (o il suo equivalente in un circuito integrato). Le tre connessioni sono chiamate base, collettore ed emettitore. Fornire un segnale debole tra la base e l'emettitore crea un segnale più intenso attraverso l'emettitore e il collettore quando viene fornito con alimentazione esterna. Il segnale originale è attaccato alla base e l'altoparlante è attaccato al collettore. Puoi fare lo stesso con un tubo a vuoto, ma non si adatterà al tuo telefono.
La parte difficile è fare tutto questo mantenendo la frequenza e l'ampiezza originali. Se l'amplificatore non è in grado di riprodurre la frequenza del segnale in ingresso, il suo risposta in frequenza non è una buona corrispondenza e alcuni suoni vengono potenziati più di altri e tutto suona male. Se l'ampiezza di ingresso (chiamiamo quel volume) aumenta a un livello che l'uscita non può eguagliare (un transistor può emettere solo tanta potenza), il volume dell'amplificatore si spegne e il suono inizia ritaglio e distorsione. Infine, se stai ascoltando durante la registrazione (la chiamavamo telefonata), un amplificatore deve stare attento a non aumentare il segnale abbastanza in alto da consentire al microfono di captarlo o otterrai risposta. Questo non si applica solo all'uscita che puoi sentire, ma al segnale stesso. Elettricità = magnetismo.
Un amplificatore di qualità può mitigare tutta la distorsione che crea.
Quando parli di grandi amplificatori usati sul palco, ci sono molte altre cose nel mix come preamplificatori o amplificatori multistadio o anche complicate configurazioni op-amp che possono influenzare il suono. Ma anche i piccoli amplificatori hanno le loro difficoltà se vuoi farne uno buono. Non è possibile potenziare un segnale analogico senza influenzare il guadagno (volume), la fedeltà (riproduzione fedele del suono) o l'efficienza (consumo della batteria). Fare un buon amplificatore per un telefono lo è difficile. Molto più difficile che usare un buon DAC, motivo per cui vediamo telefoni con un buon DAC a 24 bit che suonano ancora scadenti rispetto a un telefono come il LG V30 che ha anche un ottimo amplificatore.
Profondità di bit e velocità di campionamento
Non riusciamo a sentire l'audio digitale. Ma i nostri telefoni non possono memorizzare l'audio analogico. Quindi, quando suoniamo la nostra musica, deve passare attraverso un DAC. Il nostro piccolo diagramma sopra mostra quanto sia importante campionare un segnale analogico quante più volte ragionevolmente possibile quando lo si converte in un file digitale. Ma anche quanto "profondo" assaggi fa la differenza.
Senza ottenere pure tecnico, più preciso vuoi che ogni campione sia, maggiore è la profondità di bit che devi usare. La profondità di bit è rappresentata da un numero che può essere ingannevole. La differenza di taglia tra 16 e 24 e 32 è più di quanto pensi. Molto più.
Quando aggiungi un bit, raddoppi la quantità di pattern di dati.
Un bit può memorizzare solo due valori (0 e 1), ma puoi contarli usandoli proprio come fai con i numeri "normali". Inizia a contare da 0 e premi 9; aggiungi un'altra colonna al numero e ottieni 10. Usando i bit, inizi da 0 e quando premi 1 aggiungi un'altra colonna per ottenere 00 che diventa un numero a 2 bit. Un numero a due bit può avere quattro diversi modelli di dati o punti (00, 01, 10 o 11). Quando aggiungi un singolo bit, tu Doppio il numero di punti dati e un numero a 3 bit possono avere otto diversi modelli di dati (000, 001, 010, 011,100, 101, 110 o 111).
Non preoccuparti. Abbiamo finito con la matematica. È solo importante capire cosa rappresenta realmente la profondità di bit. Un segnale a 16 bit ha 65.536 punti dati separati, un segnale a 24 bit ha 256 volte più dati con 16.777.216 punti per campione e un segnale a 32 bit ha 4.294.967.294 punti per campione. Sono 65.536 volte più dati di un file a 16 bit.
Le frequenze di campionamento sono misurate in Hertz e 1 Hertz significa una volta al secondo. Più volte campionate un file, più dati originali potrete acquisire. La codifica audio di qualità CD acquisisce i dati a una velocità di 44.100 volte al secondo. La codifica ad alta risoluzione può campionare realisticamente a 384.000 volte al secondo. Quando acquisisci più dati con una profondità di bit maggiore e lo fai più volte al secondo, puoi ricreare l'originale in modo più accurato.
Costruire un buon DAC e un amplificatore non è l'unica parte complicata del processo: la codifica dell'audio utilizza milioni e milioni di calcoli ogni secondo.
Questi stessi fattori sono importanti anche per l'audio in streaming (che è digitale), ma l'audio in streaming aggiunge un altro livello di complicazione perché la sua qualità dipende anche dal bitrate: bit elaborati per unità di tempo. Lo misuriamo nello stesso modo in cui misuriamo la velocità di Internet: kbps (kilobit al secondo). Più alto è meglio. Anche il codec utilizzato per comprimere un segnale audio digitale è importante e codec lossless come FLAC o ALAC conservano più dati digitali rispetto a codec lossy come MP3. È necessario molto lavoro per far uscire il suono dagli altoparlanti o dalle cuffie.
Numeri del mondo reale
Abbiamo accennato in precedenza che la codifica di una registrazione per l'archiviazione (come master) è leggermente diversa dalla codifica per la riproduzione. Macchine e computer non possono sentire, e questo è tutto un gioco di numeri. Quando codifichi e decodifichi un segnale audio, stai facendo molti calcoli. Più informazioni si utilizzano per calcolare l'ampiezza di un segnale, più accurati saranno i calcoli. Ma le nostre orecchie non sono computer.
Anche un udito perfetto non ti aiuterà a sentire alcun beneficio da un sistema sudio a 32 bit. Per ora, comunque.
Un file audio è pieno di "suoni" che non possiamo sentire. La maggior parte dei dati in una codifica a 32 bit non sono utili durante l'ascolto e una frequenza di campionamento troppo alta può effettivamente suonare peggio perché introduce troppo rumore elettrico. La produzione di un file audio digitale che contenga la giusta quantità di informazioni ne tiene conto, così come il design di un DAC. Ma come tutte le cose, i numeri più alti sembrano migliori per le persone che li commercializzano. Sapere come e perché tutto questo funziona è davvero interessante, ma sapere di cosa hai bisogno è più importante.
Un file audio digitale codificato a 24 bit e 48 kHz e un DAC in grado di convertirli offre la migliore qualità che possiamo sentire. Qualunque cosa più alta è un placebo e uno strumento di marketing.
I limiti fisici del nostro corpo e il modo in cui funziona la nostra tecnologia attuale significano che i dati raccolti a una profondità di bit maggiore di 21 bit e campionati più frequentemente di 42 kHz sono il limite dell'udito "perfetto". È importante avere una copia digitale dell'audio registrato a velocità di dati estremamente elevate nel caso in cui sia presente un file innovazione tecnologica, ma i file che ascolti oggi e l'hardware in grado di riprodurli hanno l'estensione soffitto ragionevole. Ma questa svolta non accadrà mai con l'hardware che utilizziamo oggi, quindi il DAC a 32 bit nel tuo LG V30 è molto eccessivo.
Quindi, esaminiamo di nuovo questa cosa del DAC e dell'amplificatore
Un DAC è un componente audio utilizzato per trasformare i file audio digitali memorizzati sui nostri telefoni in un segnale analogico. Sono coinvolti molti calcoli matematici complicati che cercano di rendere la copia di una copia simile all'originale, ma la maggior parte dei dati audio è qualcosa che non possiamo sentire. Puoi persino peggiorare le cose se provi a fare troppo durante la codifica di un file.
Un'app riproduce il file. Un DAC lo converte in analogico. L'amplificatore amplifica il segnale. E il formaggio sta da solo.
Un segnale analogico viene inviato a un amplificatore che aumenta l'intensità del segnale in modo che diventi più forte. Ma rendere le cose più forti senza farle suonare male è molto difficile. Quando lo fai su qualcosa di piccolo come un telefono che ha anche una quantità limitata di carica della batteria, diventa particolarmente complicato. L'amplificatore può (e di solito lo fa) avere un impatto maggiore su come suonano le cose alle nostre orecchie rispetto al DAC.
L'uscita analogica del DAC e dell'amplificatore è qualcosa che le nostre cuffie possono riprodurre e le nostre orecchie possono sentire, ma i nostri telefoni non possono memorizzarne una correttamente, quindi è necessario un file digitale. E nel caso in cui un ingegnere da qualche parte faccia un passo avanti significativo nella codifica e decodifica audio digitale, originale i lavori vengono memorizzati con quantità astronomiche di dati, molti dei quali vengono eliminati durante la codifica di un file che suona migliore.
Tutto ciò di cui hai bisogno è un DAC in grado di convertire file a 24 bit / 48 kHz, un amplificatore che esalta il segnale senza aggiungere distorsione o rumore e file di alta qualità da riprodurre.
Whew.
Il mio telefono ha un DAC e un amplificatore?
Emette alcun suono? Se è così, ha un DAC e un amplificatore.
Abbiamo parlato del motivo per cui l'audio registrato viene convertito in una copia digitale in precedenza, ma per quanto riguarda un segnale analogico? Perché è speciale e perché dobbiamo riconvertire l'audio in analogico? A causa della pressione.
Ogni cosa elettronica in grado di riprodurre suoni ha un DAC.
Un modo per misurare un segnale analogico è la sua intensità. Più intensa (più lontana dal punto zero in una forma d'onda) ciascuna frequenza in un segnale è più forte sarà quando ricreata da un altoparlante. Un altoparlante utilizza un elettromagnete e carta o tessuto che si muove per convertire il segnale in suono. Il segnale analogico mantiene la bobina in movimento e gli elementi di carta o tessuto spingono l'aria per creare un'onda di pressione. Quando questa onda di pressione raggiunge i nostri timpani emette un suono. Varia l'intensità e la frequenza delle onde di pressione e creerai suoni diversi.
Sembra quasi una magia, e gli scienziati che hanno capito come registrare e riprodurre l'audio erano a un livello completamente diverso di intelligenza.
Un DAC e un amplificatore possono vivere felici e contenti nelle tue cuffie o in un cavo.
Alcuni telefoni hanno un DAC e un amplificatore migliori di altri e i telefoni senza jack per cuffie non devono utilizzare un combo DAC / amplificatore per inviare l'audio a un paio di cuffie. Tutti i telefoni li hanno per i suoni di sistema e le chiamate vocali, ma un DAC e un amplificatore possono anche vivere all'interno delle cuffie o persino nel cavo che collega le cuffie alla porta USB. USB-C può inviare analogico e è possibile utilizzare l'uscita audio digitale ed entrambe le normali cuffie (con un adattatore) per riprodurre l'audio analogico dalla porta e le cuffie con il proprio DAC possono ricevere audio digitale da decodificare e convertire loro stessi.
E probabilmente hai cuffie con un DAC e un amplificatore al loro interno, perché è così che funziona il Bluetooth.
Audio Bluetooth
Un DAC e un amplificatore devono essere in linea tra il file digitale riprodotto e le tue orecchie. Non c'è altro modo in cui possiamo sentire i suoni. Quando usiamo il Bluetooth per ascoltare musica o un film (o anche una telefonata) inviamo un segnale digitale in uscita dal nostro telefono e nelle nostre cuffie Bluetooth. Una volta lì, viene convertito al volo (questo è ciò che significa streaming audio) in un segnale analogico, instradato attraverso gli altoparlanti e trasportato attraverso l'aria come un'onda di pressione alle tue orecchie.
Il Bluetooth aggiunge un altro livello di complicazioni al mix, ma sono ancora coinvolti un DAC e un amplificatore.
La qualità di un DAC e di un amplificatore quando si utilizza il Bluetooth è importante tanto quanto lo è con una connessione cablata, ma anche altri componenti possono influenzare il suono. Prima che l'audio venga inviato tramite Bluetooth, viene compresso. Questo perché il Bluetooth è lento. Una porzione più piccola di un file è più facile da inviare rispetto a una più grande e la compressione dell'audio rende più facile lo streaming. Quando il pezzo di un file audio compresso viene ricevuto dalle tue cuffie, deve prima essere decompresso e poi inviato nel giusto ordine attraverso il DAC e l'amplificatore nelle tue cuffie. Esistono diversi modi per comprimere, sminuzzare, trasferire e riassemblare l'audio tramite Bluetooth utilizzando diversi codec audio Bluetooth. Alcuni portano un file digitale migliore (una profondità di bit e una frequenza di campionamento maggiori) rispetto ad altri al DAC delle cuffie e amplificatore, ma una volta che i dati arrivano, le tue cuffie Bluetooth funzionano esattamente allo stesso modo di un DAC e di un amplificatore interni fare.
Una sintesi e ciò che conta
Esistono molti modi per far arrivare la musica da un brano scaricato sul telefono alle orecchie. Ma ognuno di loro richiede un DAC e un amplificatore.
Non devi essere un audiofilo per divertirti ad ascoltare la musica. Ciò che conta è come ti suona.
I componenti audio di fascia alta possono elaborare più dati audio e offrire un suono migliore, ma tutto nella vita ha un compromesso. Un DAC in grado di convertire più di 16 bit audio è più costoso da acquistare e incorporare in un telefono perché è anche più sensibile alle interferenze di altre parti. Lo stesso vale per un amplificatore, in particolare amplificatori potenti in grado di pilotare cuffie ad alta impedenza. Anche i file audio stessi hanno uno svantaggio, poiché i file audio "ad alta risoluzione" possono essere piuttosto grandi e richiedere più spazio di archiviazione o una connessione più veloce per lo streaming.
Non devi davvero sapere nulla di tutto questo per apprezzare il suono del tuo telefono. E questa è la chiave: sei tu a decidere cosa suona bene. Non lasciare che qualsiasi discussione su cosa sia meglio o cosa c'è di sbagliato nel Bluetooth influenzi ciò che senti, soprattutto se sei soddisfatto di come suona.
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