Recebemos muito essa pergunta, e agora que tantos telefones não têm mais entrada para fone de ouvido, é ainda mais comum: meu telefone tem DAC? O que exatamente é um DAC e o que ele faz? Que tal um amplificador?
Vamos ver se podemos descobrir as respostas e, mais importante, dar uma ideia de como tudo isso funciona e por que precisamos desse DAC com seu nome engraçado e como um amplificador faz com que soe melhor ou pior.
Mais: O estado do áudio do smartphone: DAC, codecs e outros termos que você precisa saber
O que é um DAC?
Imagem cortesia da LG.
Um DAC pega um sinal digital de sua entrada e o converte em um sinal analógico em sua saída. Um sinal de áudio digital é fácil de explicar, mas um pouco mais difícil de entender. É um sinal elétrico que é convertido em bits. Os bits estão em um padrão que possui um valor específico em cada ponto, e quanto mais vezes o sinal original foi amostrado, mais precisos serão esse padrão e esses valores.
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Um sinal analógico é o que você imagina em sua cabeça quando pensa em uma forma de onda. É um sinal contínuo que varia em amplitude ao longo da linha do tempo.
O áudio é convertido em uma cópia digital porque é mais fácil de comprimir e as coisas eletrônicas que amamos, como nossos telefones, não podem armazenar um sinal analógico como uma fita. Eles também não conseguem ler uma resposta, caso você esteja pensando em conectar uma unidade de fita ao telefone. Um sinal digital é muito diferente de um sinal analógico, e a maneira mais fácil de entender isso é um pequeno diagrama útil.
O sinal digital segue linhas muito rígidas e calculadas, enquanto o sinal analógico é mais livre. Isso ocorre por causa dos tempos de amostragem; mais tempos de amostragem estariam mais próximos ao longo do eixo inferior (TEMPO) e gerariam um sinal digital mais suave e mais próximo do analógico. O eixo direito mede a amplitude de uma onda de áudio. Quando você vê o sinal entre o terceiro e o quarto tempo de amostragem em nosso exemplo, pode ver como os dois sinais são diferentes, o que significa que o som produzido será diferente.
A física e as limitações inerentes ao ser humano significam que isso não é tão importante para a reprodução como parece. Mas é muito importante para o trabalho de estúdio e para preservar a qualidade original de uma gravação. A conversão é um procedimento muito complexo e um DAC faz muito trabalho. O importante é reconhecer por que um arquivo de áudio digital pode soar diferente de uma gravação analógica.
O amplificador
Um amplificador só faz uma coisa - impulsiona um sinal analógico (os amplificadores de que estamos falando, de qualquer maneira), por isso é mais intenso e será mais alto quando sair de um alto-falante. Um sinal analógico é apenas eletricidade. Aumentar a eletricidade é realmente fácil e você usa o que equivale a um transformador (acalme-se engenheiros, isso precisa ser simples) para pegar a entrada, pegar um pouco de energia de outro lugar e acionar o entrada para cima. Ele transforma a fonte.
Construir um amplificador é fácil. Construir um bom amplificador não é.
Alguns detalhes podem mostrar a parte fácil. Para amplificar um sinal flutuante - como qualquer tipo de áudio - você usa um componente de três fios chamado transistor (ou seu equivalente em um circuito integrado). As três conexões são chamadas de base, coletor e emissor. Alimentar um sinal fraco entre a base e o emissor cria um sinal mais intenso através do emissor e do coletor quando fornecido com alimentação externa. O sinal original é conectado à base e o alto-falante é conectado ao coletor. Você pode fazer o mesmo com um tubo de vácuo, mas ele não vai caber dentro do seu telefone.
A parte difícil é fazer tudo isso mantendo a frequência e amplitude originais. Se o amplificador não consegue reproduzir a frequência do sinal de entrada, é resposta de freqüência não é uma boa combinação e alguns sons são aumentados mais do que outros e tudo soa mal. Se a amplitude de entrada (vamos chamar de volume) aumenta a um nível que a saída não pode igualar (um transistor só pode produzir uma determinada quantidade de energia), o volume do amplificador é desligado e seu som começa recorte e distorção. Finalmente, se você estiver ouvindo durante a gravação (costumávamos chamar isso de chamada telefônica), um amplificador deve ter cuidado para não aumentar o sinal alto o suficiente para que o microfone o pegue ou você obterá comentários. Isso não se aplica apenas à saída que você pode ouvir, mas ao próprio sinal. Eletricidade = magnetismo.
Um amplificador de qualidade pode atenuar toda a distorção que cria.
Quando você está falando sobre grandes amplificadores que são usados no palco, há muitas outras coisas na mixagem, como pré-amplificadores ou amplificadores de vários estágios ou até mesmo configurações complicadas de amplificadores operacionais que podem afetar o som. Mas pequenos amplificadores têm suas próprias dificuldades se você quiser fazer um bom também. Você não pode aumentar um sinal analógico sem afetar o ganho (volume), fidelidade (reprodução de som fiel) ou eficiência (consumo de bateria). Fazer um bom amplificador para um telefone é Difícil. Muito mais difícil do que usar um bom DAC, é por isso que vemos telefones com um bom DAC de 24 bits que ainda tem som ruim quando comparado a um telefone como o LG V30 que também tem um grande amplificador.
Profundidade de bits e taxas de amostragem
Não podemos ouvir áudio digital. Mas nossos telefones não podem armazenar áudio analógico. Então, quando tocamos nossa música, ela precisa passar por um DAC. Nosso pequeno diagrama acima mostra como é importante amostrar um sinal analógico tantas vezes quanto razoavelmente possível ao convertê-lo em um arquivo digital. Mas a profundidade da amostra também faz diferença.
Sem conseguir também técnico, quanto mais preciso você deseja que cada amostra seja, maior será a profundidade de bits que você precisa usar. A profundidade de bits é representada por um número que pode enganar. A diferença de tamanho entre 16 e 24 e 32 é maior do que você pensa. Muito mais.
Ao adicionar um bit, você dobra a quantidade de padrões de dados.
Um bit só pode armazenar dois valores (0 e 1), mas você pode contar usando-os da mesma forma que faz com os numerais "regulares". Comece a contar em 0 e você atingiu 9; você adiciona outra coluna ao número e obtém 10. Usando bits, você começa em 0 e quando atinge 1 adiciona outra coluna para obter 00, que se torna um número de 2 bits. Um número de dois bits pode ter quatro padrões ou pontos de dados diferentes (00, 01, 10 ou 11). Quando você adiciona um único bit, você Duplo o número de pontos de dados e um número de 3 bits podem ter oito padrões de dados diferentes (000, 001, 010, 011,100, 101, 110 ou 111).
Não se preocupe. Terminamos com a matemática. É importante entender o que a profundidade de bits realmente representa. Um sinal de 16 bits tem 65.536 pontos de dados separados, um sinal de 24 bits tem 256 vezes mais dados com 16.777.216 pontos por amostra e um sinal de 32 bits tem 4.294.967.294 pontos por amostra. Isso é 65.536 vezes mais dados do que um arquivo de 16 bits.
As taxas de amostragem são medidas em Hertz, e 1 Hertz significa uma vez a cada segundo. Quanto mais vezes você faz a amostragem de um arquivo, mais dados originais você pode capturar. A codificação de áudio com qualidade de CD captura dados a uma taxa de 44.100 vezes por segundo. A codificação de alta resolução pode amostrar de forma realista a 384.000 vezes por segundo. Quando você captura mais dados com uma profundidade de bits maior e faz isso mais vezes por segundo, pode recriar o original com mais precisão.
Construir um bom DAC e amplificador não é a única parte complicada do processo - a codificação de áudio usa milhões e milhões de cálculos a cada segundo.
Esses mesmos fatores são importantes para o áudio em fluxo (que é digital), mas o áudio em fluxo adiciona outra camada de complicação porque sua qualidade também depende da taxa de bits - bits processados por unidade de tempo. Nós medimos isso da mesma forma que medimos as velocidades da Internet: kbps (kilobits por segundo). Mais alto é melhor. O codec usado para compactar um sinal de áudio digital também é importante, e codecs sem perdas como FLAC ou ALAC mantêm mais dados digitais do que codecs com perdas como MP3. É necessário muito trabalho para fazer o som sair do alto-falante ou dos fones de ouvido.
Números do mundo real
Mencionamos anteriormente que codificar uma gravação para armazenamento (como mestre) é um pouco diferente de codificá-la para reprodução. Máquinas e computadores não podem ouvir, e tudo isso é um jogo de números. Quando você codifica e decodifica um sinal de áudio, está fazendo muita matemática. Quanto mais informações você usar para calcular a amplitude de um sinal, mais precisos serão os cálculos. Mas nossos ouvidos não são computadores.
Mesmo uma audição perfeita não o ajudará a ouvir os benefícios de um sistema sudio de 32 bits. Por enquanto, pelo menos.
Um arquivo de áudio está cheio de "sons" que não podemos ouvir. A maioria dos dados em uma codificação de 32 bits são inúteis durante a audição, e uma taxa de amostragem muito alta pode soar pior porque introduz muito ruído elétrico. A produção de um arquivo de áudio digital que contenha a quantidade certa de informações leva isso em consideração, assim como o design de um DAC. Mas, como todas as coisas, números mais altos parecem melhores para as pessoas que os comercializam. Saber como e porque tudo isso funciona é muito legal, mas saber o que você precisa é mais importante.
Um arquivo de áudio digital codificado em 24 bits e 48 kHz e um DAC que pode convertê-los oferece a melhor qualidade que podemos ouvir. Qualquer coisa maior é um placebo e uma ferramenta de marketing.
Os limites físicos de nossos corpos e a forma como nossa tecnologia atual funciona significa que os dados coletados em uma profundidade de bits maior que 21 bits e amostrados com mais frequência que 42 kHz são o limite da audição "perfeita". É importante ter uma cópia digital do áudio gravado em taxas de dados extremamente altas, caso haja um avanço tecnológico, mas os arquivos que você ouve hoje e o hardware que pode reproduzi-los têm um teto razoável. Mas esse avanço nunca acontecerá com o hardware que usamos hoje, então aquele DAC de 32 bits em seu LG V30 é um exagero.
Então, vamos examinar essa coisa de DAC e amplificador novamente
Um DAC é um componente de áudio usado para transformar os arquivos de áudio digital armazenados em nossos telefones em um sinal analógico. Há muita matemática complicada envolvida na tentativa de fazer a cópia de uma cópia soar perto do original, mas muitos dos dados de áudio são algo que não podemos ouvir. Você pode até mesmo fazer as coisas parecerem piores se tentar fazer muito ao codificar um arquivo.
Um aplicativo reproduz o arquivo. Um DAC o converte em analógico. O amplificador aumenta o sinal. E o queijo está sozinho.
Um sinal analógico é alimentado em um amplificador que aumenta a intensidade do sinal para que ele fique mais alto. Mas tornar as coisas mais altas sem fazê-las soar mal é muito difícil. Quando você está fazendo isso em algo tão pequeno como um telefone que também tem uma quantidade limitada de bateria, torna-se especialmente complicado. O amplificador pode (e geralmente tem) mais impacto em como as coisas soam aos nossos ouvidos do que o DAC.
A saída analógica do DAC e do amplificador é algo que nossos fones de ouvido podem tocar e nossos ouvidos podem ouvir, mas nossos telefones não podem armazenar um corretamente, então um arquivo digital é necessário. E no caso de um engenheiro em algum lugar fazer um avanço significativo na codificação e decodificação de áudio digital, o original os trabalhos são armazenados com quantidades astronômicas de dados, muitos dos quais são descartados ao codificar um arquivo que soa melhor.
Tudo o que você precisa é de um DAC que possa converter arquivos de 24 bits / 48 kHz, um amplificador que aumente o sinal sem adicionar distorção ou ruído e arquivos de alta qualidade para reproduzir.
Uau.
Meu telefone tem um DAC e um amplificador?
Faz algum som? Nesse caso, ele tem um DAC e um amplificador.
Falamos sobre por que o áudio gravado é convertido em uma cópia digital anteriormente, mas e um sinal analógico? Por que é especial e por que temos que converter o áudio de volta para analógico? Por causa da pressão.
Cada coisa eletrônica que pode tocar sons tem um DAC.
Uma maneira de medir um sinal analógico é por sua intensidade. Quanto mais intensa (mais longe do ponto zero em uma forma de onda) cada frequência em um sinal, mais alto será quando recriada por um alto-falante. Um alto-falante usa um eletroímã e papel ou tecido que se move para converter o sinal em som. O sinal analógico mantém a bobina em movimento e os elementos de papel ou tecido empurram o ar para criar uma onda de pressão. Quando essa onda de pressão atinge nossos tímpanos, faz um som. Varie a intensidade e a frequência das ondas de pressão e você criará sons diferentes.
Quase parece mágica, e os cientistas que descobriram como gravar e reproduzir áudio estavam em um nível totalmente novo de inteligência.
Um DAC e um amplificador podem viver felizes para sempre em seus fones de ouvido ou cabo.
Alguns telefones têm um DAC e um amplificador melhores do que outros, e os telefones sem um conector de fone de ouvido não precisam usar um combo DAC / amplificador para enviar áudio para um par de fones de ouvido. Todos os telefones os possuem para sons do sistema e chamadas de voz, mas um DAC e um amplificador também podem ficar dentro de seus fones de ouvido ou até mesmo no cabo que conecta os fones de ouvido à porta USB. USB-C pode enviar analógico e saída de áudio digital e fones de ouvido regulares (com um adaptador) podem ser usados para reproduzir áudio analógico da porta e fones de ouvido com seu próprio DAC podem receber áudio digital para decodificar e converter si mesmos.
E provavelmente você tem fones de ouvido com DAC e amplificador dentro deles, porque é assim que o Bluetooth funciona.
Áudio bluetooth
Um DAC e um amplificador devem ficar alinhados entre o arquivo digital que está sendo reproduzido e seus ouvidos. Não há outra maneira de ouvirmos sons. Quando usamos o Bluetooth para ouvir música ou um filme (ou mesmo uma ligação), estamos enviando um sinal digital de nosso telefone para os fones de ouvido Bluetooth. Uma vez lá, ele é convertido em tempo real (é isso que significa streaming de áudio) em um sinal analógico, direcionado pelos alto-falantes e transportado pelo ar como uma onda de pressão para seus ouvidos.
O Bluetooth adiciona outra camada de complicação ao mix, mas ainda há um DAC e um amplificador envolvidos.
A qualidade de um DAC e amplificador ao usar Bluetooth é tão importante quanto é com uma conexão com fio, mas outros componentes podem afetar o som também. Antes de o áudio ser enviado por Bluetooth, ele é compactado. Isso porque o Bluetooth é lento. Um pedaço menor de um arquivo é mais fácil de enviar do que um maior e a compactação do áudio facilita o streaming. Quando o trecho de um arquivo de áudio compactado é recebido por seus fones de ouvido, ele deve primeiro ser descompactado e, em seguida, enviado na ordem correta pelo DAC e amplificador em seus fones de ouvido. Existem várias maneiras de compactar, cortar, transferir e remontar áudio via Bluetooth usando diferentes codecs de áudio Bluetooth. Alguns trazem um arquivo digital melhor (uma profundidade de bits e taxa de amostragem mais altas) do que outros para o DAC de seus fones de ouvido e amplificador, mas uma vez que os dados chegam, seus fones de ouvido Bluetooth funcionam exatamente da mesma forma que um amplificador e DAC Faz.
Um resumo e o que importa
Existem várias maneiras de levar música de uma música que você baixou para o seu telefone até os ouvidos. Mas cada um deles requer um DAC e um amplificador.
Você não precisa ser um audiófilo para gostar de ouvir música. O que importa é como isso soa para você.
Componentes de áudio de última geração podem processar mais dados de áudio e oferecer melhor som de áudio, mas tudo na vida tem uma compensação. Um DAC que pode converter mais de áudio de 16 bits é mais caro para comprar e incorporar a um telefone porque também é mais sensível à interferência de outras partes. O mesmo vale para um amplificador - amplificadores especialmente potentes que podem alimentar fones de ouvido de alta impedância. Mesmo os próprios arquivos de áudio têm uma desvantagem, pois os arquivos de áudio de "alta resolução" podem ser muito grandes e ocupar mais espaço de armazenamento ou uma conexão mais rápida para transmitir.
Você realmente não precisa saber de nada para gostar do som do telefone. E essa é a chave - você é quem decide o que soa bem. Não deixe nenhuma discussão sobre o que é melhor ou errado com o Bluetooth influenciar o que você ouve, especialmente se estiver satisfeito com o som.
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