Чи мій телефон має дак? пояснення даків та підсилювачів у смартфонах сьогодні

У нас це питання виникає дуже багато, і тепер, коли стільки телефонів більше не мають гнізда для навушників, це ще частіше: чи мій телефон має ЦАП? Що саме є ЦАП і що він робить? А як щодо підсилювача?

Давайте подивимось, чи можемо ми зрозуміти відповіді і, що ще важливіше, зрозуміти, як це все працює і навіщо нам потрібна ця штука DAC з її кумедною назвою і як підсилювач робить це звучанням краще чи гірше.

Докладніше: стан аудіо смартфона: DAC, кодеки та інші терміни, які вам потрібно знати

Що таке ЦАП?

Зображення надано LG.

ЦАП приймає цифровий сигнал зі свого входу і перетворює його в аналоговий сигнал на своєму виході. Цифровий аудіосигнал легко пояснити, але трохи важче обернути голову. Це електричний сигнал, який перетворюється на біти. Біти є у шаблоні, який має конкретне значення в кожній точці, і чим більше разів відбирали вихідний сигнал, тим точнішим є цей шаблон і ці значення.

Аналоговий сигнал - це те, що ви малюєте в голові, коли думаєте про форму хвилі. Це безперервний сигнал, який змінюється за амплітудою за часовою шкалою.

Аудіо перетворюється в цифрову копію, тому що його легше стискати, а електронні речі, які ми любимо, як наші телефони, не можуть зберігати аналоговий сигнал, як може стрічка. Вони також не можуть прочитати жодної спинки, якщо ви думали про те, щоб приєднати магнітофон до телефону. Цифровий сигнал дуже відрізняється від аналогового сигналу, і найпростіший спосіб зрозуміти це - зручна маленька діаграма.

Цифровий сигнал слідує за дуже жорсткими та обчисленими лініями, тоді як аналоговий сигнал має більш вільну форму. Це через рази вибірки; більше разів вибірки будуть ближче один до одного по нижній осі (TIME) і видають більш плавний цифровий сигнал, ближчий за формою до аналогового. Права вісь вимірює амплітуду звукової хвилі. Коли ви бачите сигнал між третім та четвертим часом вибірки у нашому прикладі, ви можете бачити, як два сигнали відрізняються, це означає, що виданий звук буде різним.

Фізика та обмеження, що виникають з людиною, означають, що це не так важливо для відтворення, як це здається. Але це дуже важливо для роботи в студії та збереження оригінальної якості запису. Перетворення - дуже складна процедура, і ЦАП робить багато роботи. Важливо визначити, чому цифровий аудіофайл може звучати інакше, ніж аналоговий запис.

Підсилювач

Підсилювач виконує лише одне - приводить в дію аналоговий сигнал (так чи інакше підсилювачі, про які ми говоримо), тому він є більш інтенсивним і буде гучнішим, коли вийде з динаміка. Аналоговий сигнал - це лише електрика. Підвищити електроенергію дуже-дуже просто, і ви використовуєте те, що коштує трансформатору (влаштуйте інженерів, це повинно бути просто), щоб взяти вхід, захопити трохи енергії з інших місць і підкрутити вхід. Це перетворює джерело.

Побудувати підсилювач легко. Створення хорошого підсилювача не є.

Кілька конкретики можуть показати легку частину. Для посилення коливального сигналу - як і будь-якого типу звуку - ви використовуєте трипроводовий компонент, який називається транзистором (або його еквівалентом в інтегральній схемі). Три з'єднання називаються основою, колектором та випромінювачем. Подача слабкого сигналу між базою та випромінювачем створює більш інтенсивний сигнал по всьому випромінювачу та колектору, коли забезпечується зовнішнім живленням. Оригінальний сигнал приєднується до основи, а динамік - до колектора. Ви можете зробити те ж саме з вакуумною трубкою, але це не поміститься всередині вашого телефону.

Важка частина робить це все, зберігаючи початкову частоту та амплітуду. Якщо підсилювач не може відтворити частоту вхідного сигналу, його частотна характеристика не відповідає, і деякі звуки посилюються більше, ніж інші, і все звучить погано. Якщо амплітуда входу (назвемо цей об'єм) збільшується до рівня, який вихід не може збігатися (транзистор може виводити лише стільки потужності), гучність від рівня підсилювача вимикається, і ваш звук починає обрізати і спотворювати. Нарешті, якщо ви слухаєте під час запису (раніше ми дзвонили в телефонний дзвінок), підсилювач повинен бути обережним, він не підсилює сигнал досить високо, щоб мікрофон підніс його, або ви отримаєте зворотній зв'язок. Це стосується не лише виходу, який ви можете почути, але і самого сигналу. Електрика = магнетизм.

Якісний підсилювач може пом’якшити всі спотворення, які він створює.

Коли ви говорите про великі підсилювачі, які використовуються на сцені, в поєднанні є багато інших речей, як попередні або багатоступеневі або навіть складні налаштування оп-підсилювачів, які можуть впливати на звук. Але у маленьких підсилювачів є свої труднощі, якщо ви хочете зробити хороший. Ви не можете збільшити аналоговий сигнал, не впливаючи на посилення (гучність), вірність (вірне відтворення звуку) або ефективність (розряджання акумулятора). Зробити хороший підсилювач для телефону важко. Швидше, ніж використовувати хороший ЦАП, саме тому ми бачимо телефони з хорошим 24-бітним ЦАП, які все ще звучать погано в порівнянні з телефоном, як у LG V30, який також має чудовий підсилювач.

Глибина біт та частота вибірки

Ми не можемо чути цифровий звук. Але наші телефони не можуть зберігати аналогове аудіо. Отже, коли ми граємо нашу музику, вона повинна пройти через ЦАП. Наша маленька діаграма, наведена вище, показує, наскільки важливим є вибір вибір аналогового сигналу якомога більше разів під час перетворення його в цифровий файл. Але те, наскільки "глибокий" ви зразок, теж має значення.

Не надто надто технічно, чим точніше ви хочете, щоб кожен зразок був, тим більша глибина біту вам потрібно використовувати. Бітова глибина представлена ​​цифрою, яка може обманювати. Різниця в розмірах між 16 і 24 і 32 більша, ніж ви думаєте. Набагато більше.

Додаючи один біт, ви подвоюєте кількість шаблонів даних.

Біт може зберігати лише два значення (0 і 1), але ви можете порахувати, використовуючи їх так само, як і з "звичайними" цифрами. Почніть рахувати з 0, і ви наберете 9; ви додаєте ще один стовпець до числа і отримуєте 10. Використовуючи біти, ви починаєте з 0, а коли ви натискаєте 1, ви додаєте ще один стовпець, щоб отримати 00, який стає 2-розрядним числом. Двобітове число може мати чотири різних шаблони даних або точки (00, 01, 10 або 11). Додаючи один біт, ви подвоюєте кількість точок даних, і 3-розрядне число може мати вісім різних шаблонів даних (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 або 111).

Не хвилюйся. Ми закінчили математику. Просто важливо зрозуміти, що насправді представляє глибина бітів. 16-бітний сигнал має 65 536 окремих точок даних, 24-бітний сигнал має 256 разів більше даних із 16 777 216 балами на зразок, а 32-бітний сигнал має 4 294 967 294 балів на зразок. Це в 65 536 разів більше даних, ніж 16-бітний файл.

Частота вибірки вимірюється в Герцах, а 1 Герц означає один раз кожну секунду. Чим більше разів ви відбираєте файл, тим більше оригінальних даних ви можете збирати. Аудіо-кодування якості CD фіксує дані зі швидкістю 44100 разів за секунду. Кодування з високою роздільною здатністю може реально вибірки зі швидкістю 384 000 разів за секунду. Коли ви збираєте більше даних з більшою глибиною бітів і робите це більше разів на секунду, ви можете відтворити оригінал точніше.

Створення хорошого ЦАП і підсилювача не є єдиною складною частиною процесу - кодування аудіо використовує мільйони і мільйони обчислень щосекунди.

Ці ж фактори мають значення і для потокового аудіо (яке є цифровим), але потокове аудіо додає ще один рівень ускладнень, оскільки його якість також залежить від бітрейту - бітів, оброблених за одиницю часу. Ми вимірюємо це так само, як вимірюємо швидкість Інтернету: кбіт / с (кілобіт на секунду). Вище - краще. Кодек, що використовується для стиснення цифрового аудіосигналу, також важливий, а кодеки без втрат, як FLAC або ALAC, зберігають більше цифрових даних, які втрачають кодеки, як MP3. Досить багато роботи, щоб звук пройшов через ваш динамік або навушники.

Реальні числа

Раніше ми згадували, що кодування запису для зберігання (як головного) дещо відрізняється від кодування для відтворення. Машини та комп’ютери не чують, і це все гра чисел. Коли ви кодуєте та декодуєте аудіосигнал, ви багато займаєтеся математикою. Чим більше інформації ви використовуєте для обчислення амплітуди сигналу, тим точнішими будуть обчислення. Але наші вуха - це не комп’ютери.

Навіть ідеальний слух не допоможе почути ніякої користі від 32-бітної системи sudio. Поки що, все одно.

Звуковий файл заповнений "звуками", які ми не можемо почути. Більшість даних у 32-розрядному кодуванні не приносить користі при прослуховуванні, а частота вибірки, яка є занадто високою, може насправді звучати гірше, оскільки вводиться занадто багато електричного шуму. Створення цифрового аудіофайлу, який містить потрібний об'єм інформації, враховує це, як і дизайн ЦАПу. Але як і всі речі, більш високі показники краще виглядають на тих, хто їх продає. Знати, як і чому все це працює, дійсно круто, але важливіше знати те, що потрібно.

Цифровий аудіофайл, кодований на 24 бітах і 48 кГц, і ЦАП, який може їх перетворити, пропонує найкращу якість, яку ми можемо почути. Все вище - це плацебо та маркетинговий інструмент.

Фізичні межі наших тіл і те, як працює нинішня техніка, означають, що дані, зібрані на глибині трохи більше 21-бітової і відбираються, частіше за 42 кГц, є межею "ідеального" слуху. Важливо мати цифрову копію записаного аудіо з надзвичайно високою швидкістю передачі даних на випадок технологічного прориву, але файли, які ви слухаєте сьогодні, та обладнання, яке може відтворювати їх, мають розумну стелю. Але цей прорив ніколи не відбудеться з обладнанням, яким ми сьогодні користуємось, так що 32-бітний ЦАП у вашому LG V30 - це велика кількість перевищення.

Отже, давайте переглянемо цей ЦАП і посилимо його знову

ЦАП - це аудіокомпонент, який використовується для перетворення цифрових аудіофайлів, що зберігаються на наших телефонах, в аналоговий сигнал. Займається багато складної математики, яка намагається зробити копію звуку копії близькою до оригіналу, але значна частина аудіоданих - це те, що ми не можемо почути. Ви навіть можете зробити щось гірше, якщо спробувати зробити занадто багато під час кодування файлу.

Додаток відтворює файл. ЦАП перетворює його в аналоговий. Підсилювач посилює сигнал. А сир стоїть один.

Аналоговий сигнал подається в підсилювач, який збільшує інтенсивність сигналу, тому він стає гучнішим. Але зробити речі голоснішими, не змушуючи їх звучати погано, дуже важко. Коли ви робите це на чомусь невеликому розмірі, як на телефоні, який також має обмежений заряд акумулятора, це стає особливо складним. Підсилювач може (і зазвичай це робить) більше впливати на те, як звучать речі на наші вуха, ніж DAC.

Аналоговий вихід з ЦАП і підсилювача - це те, що наші навушники можуть грати, і наші вуха чують, але наші телефони не можуть правильно їх зберігати, тому потрібен цифровий файл. І якщо інженер десь здійснив значний прорив у цифровому кодуванні та декодуванні аудіо, оригінальні роботи зберігаються з астрономічними обсягами даних, значна частина яких викидається при кодуванні файлу, який найкраще звучить.

Все, що вам коли-небудь знадобиться, - ЦАП, який може конвертувати 24-бітні / 48 кГц файли, підсилювач, що підсилює сигнал без додавання спотворень або шуму, і високоякісні файли для відтворення.

Вау.

Чи мій телефон має ЦАП і підсилювач?

Це взагалі видає якісь звуки? Якщо так, то він має ЦАП і підсилювач.

Ми говорили про те, чому записаний звук перетворюється в цифрову копію раніше, а як щодо аналогового сигналу? Чому він особливий і чому нам доводиться перетворювати звук назад в аналоговий? Через тиск.

Кожна електронна річ, яка може відтворювати звуки, має ЦАП.

Один із способів вимірювання аналогового сигналу - це його інтенсивність. Чим інтенсивніше (далі від нульової точки у формі хвилі) кожна частота сигналу тим голоснішою буде, коли вона буде відтворена динаміком. Динамік використовує електромагніт і папір або тканину, які рухаються, щоб перетворити сигнал у звук. Аналоговий сигнал утримує котушку, що рухається, а елементи паперу або тканини штовхають повітря, створюючи хвилю тиску. Коли ця хвиля тиску досягає наших барабанних перетинок, вона видає звук. Змінюйте інтенсивність і частоту хвиль тиску, і ви створюєте різні звуки.

Це майже здається магічним, і вчені, які придумали, як записувати та відтворювати аудіо, були на цілому "нижчому рівні розумних".

ЦАП та підсилювач можуть радісно жити у ваших навушниках або кабелі.

Деякі телефони мають кращий DAC та підсилювач, ніж інші, а телефони без роз'єму для навушників не повинні використовувати комбінацію DAC / amp для надсилання звуку на пару навушників. Усі телефони мають їх для системних звуків і голосових дзвінків, але ЦАП і підсилювач також можуть жити у ваших навушниках або навіть у кабелі, який підключає навушники до USB-порту. USB-C може відправляти аналоговий і цифровий аудіо вихід, і обидва звичайні навушники (з адаптером) можуть використовуватися для відтворення аналогового аудіо з порту, а навушники з власним ЦАП можуть приймати цифрове аудіо для декодування та перетворення себе.

І напевно у вас є навушники з ЦАП і підсилювачем всередині них, адже саме так працює Bluetooth.

Аудіо Bluetooth

ЦАП і підсилювач повинні сидіти в черзі між цифровим файлом, який відтворюється, і вашими вухами. Немає іншого способу почути якісь звуки. Коли ми використовуємо Bluetooth для прослуховування музики чи фільму (або навіть телефонного дзвінка), ми надсилаємо цифровий сигнал з нашого телефону в наші навушники Bluetooth. Потрапивши туди, він перетворюється з льоту (саме це означає передавання аудіосигналу) в аналоговий сигнал, який проходить через колонки і переноситься через повітря як хвиля тиску до вух.

Bluetooth додає ще один шар ускладнень у суміш, але все ще є ЦАП і підсилювач.

Якість ЦАП і підсилювача при використанні Bluetooth так само важливо, як і при дротовому з'єднанні, але інші компоненти також можуть впливати на звук. Перед тим, як аудіо надсилається через Bluetooth, воно стискається. Це тому, що Bluetooth повільний. Менший фрагмент файлу простіше надіслати, ніж більший, а стиснення аудіо полегшує потокове передавання. Коли шматок стисненого аудіофайлу буде отриманий вашими навушниками, його слід спочатку декомпресувати, а потім надсилати в правильному порядку через ЦАП і підсилювати в навушниках. Існує кілька різних способів стиснення, подрібнення, передачі та збирання аудіо через Bluetooth за допомогою різних аудіокодеків Bluetooth. Деякі приносять цифровий файл кращого розміру (більшу глибину біта і швидкість вибірки), ніж інші, в ЦАП і підсилювач навушників, але після надходження цих даних навушники Bluetooth працюють точно так само, як і внутрішній ЦАП і підсилювач.

Підсумок та що важливо

Існує маса способів отримати музику з пісні, яку ви завантажили на телефон, на вуха. Але для кожного з них потрібен ЦАП і підсилювач.

Вам не потрібно бути аудіофілом, щоб насолоджуватися прослуховуванням музики. Важливо, як це вам звучить.

Аудіокомпоненти високого класу можуть обробляти більше аудіоданих та пропонувати кращі звуки, але все в житті є компромісом. ЦАП, який може перетворити більше 16-бітового аудіо, дорожче купувати та вбудовувати в телефон, оскільки він також більш чутливий до перешкод з боку інших частин. Те ж саме стосується і підсилювача - особливо потужних підсилювачів, які можуть керувати навушниками з високим опором. Навіть самі аудіофайли мають недолік, оскільки аудіофайли з високою роздільною здатністю можуть бути досить великими і займати більше місця для зберігання або швидше з'єднання для передачі потоку.

Ви дійсно не повинні знати нічого з цього, щоб сподобатися, як звучить ваш телефон. І ось головне - саме ти вирішуєш, що звучить добре. Не дозволяйте будь-якій дискусії про те, що найкраще чи що не так із Bluetooth, впливати на те, що ви чуєте, особливо якщо ви задоволені тим, як це звучить.