El meu telèfon té un dac? explicar dacs i amplificadors dels telèfons intel·ligents avui en dia

Ens fa molta aquesta pregunta i ara que tants telèfons ja no tenen presa de auriculars, és encara més habitual: el meu telèfon té un DAC? Què és exactament un DAC i què fa? Què passa amb un ampli?

A veure si podem esbrinar les respostes i, el que és més important, tenir alguna idea de com funciona tot i per què necessitem aquesta cosa de DAC amb el seu nom divertit i com l’amplificador la fa sonar millor o pitjor.

Més: l’estat de l’àudio del telèfon intel·ligent: DAC, còdecs i altres termes que cal conèixer

Què és un DAC?

Imatge cortesia de LG.

Un DAC pren un senyal digital de la seva entrada i el converteix en un senyal analògic a la seva sortida. Un senyal d’àudio digital és fàcil d’explicar, però és una mica més difícil d’embolicar el cap. És un senyal elèctric que es converteix en bits. Els bits es troben en un patró que té un valor específic en cada punt i, com més vegades es mostreja el senyal original, més precisos és aquest patró i aquests valors.

Un senyal analògic és el que us apareix al cap quan penseu en una forma d'ona. És un senyal continu que varia en amplitud al llarg d'una línia de temps.

L’àudio es converteix en una còpia digital perquè és més fàcil de comprimir i les coses electròniques que ens agraden, com els nostres telèfons, no poden emmagatzemar un senyal analògic com una llauna de cinta. Tampoc poden llegir-ne una, en cas que penséssiu en connectar una unitat de cinta al telèfon. Un senyal digital és molt diferent d’un senyal analògic, i la manera més senzilla d’entendre-ho és un petit esquema útil.

El senyal digital segueix línies molt rígides i calculades, mentre que el senyal analògic és més lliure. Això es deu als temps de la mostra; més temps de mostra s’uneixen més a prop de l’eix inferior (TIME) i farien un senyal digital més suau que s’acosta més a l’anàleg. L’eix dret mesura l’amplitud d’una ona d’àudio. Quan veieu el senyal entre la tercera i la quarta hora de la mostra en el nostre exemple, podeu veure com són diferents les dues senyals, cosa que significa que el so produït serà diferent.

La física i les limitacions que comporta l’ésser humà significa que això no és tan important per a la reproducció com sembla. Però és molt important per al treball d’estudi i per preservar la qualitat original d’una gravació. La conversió és un procediment molt complex i un DAC treballa molt. El que és important és reconèixer perquè un fitxer d’àudio digital pot sonar diferent d’un enregistrament analògic.

L’amperi

Un amplificador només fa una cosa: condueix un senyal analògic (els amplificadors dels quals parlem, de totes maneres), de manera que és més intens i serà més fort quan surti d'un altaveu. Un senyal analògic és només electricitat. Potenciar l’electricitat és realment, realment fàcil i utilitzeu el que suposa per a un transformador (cal instal·lar enginyers, cal que sigui senzill) per agafar l’entrada, agafar una mica d’energia des d’altres llocs i aixecar l’entrada cap amunt. Transforma la font.

És fàcil construir un amperi. Construir un bon amplificador no ho és.

Alguns detalls poden mostrar la part fàcil. Per amplificar un senyal fluctuant, com qualsevol tipus d’àudio, s’utilitza un component de tres fils anomenat transistor (o el seu equivalent en un circuit integrat). Les tres connexions s’anomenen base, col·lector i emissor. L’alimentació d’un senyal feble entre la base i l’emissor crea un senyal més intens a través de l’emissor i el col·lector quan es proporciona energia externa. El senyal original està unit a la base i l’altaveu està unit al col·lector. Podeu fer el mateix amb un tub de buit, però això no entra en el vostre telèfon.

La part difícil és fer tot això mantenint la freqüència i l'amplitud originals. Si l’amplificador no pot reproduir la freqüència del senyal d’entrada, la seva resposta de freqüència no és una bona coincidència i alguns sons augmenten més que d’altres i tot sona malament. Si l'amplitud d'entrada (anomenem aquest volum) augmenta fins a un nivell que la sortida no pot coincidir (un transistor només pot produir tanta potència), el volum de l'amplificador es desactiva i el so comença a retallar i distorsionar. Finalment, si escolteu durant la gravació (solíem trucar a una trucada telefònica), l’amplificador ha d’anar amb compte que no augmenta el senyal prou alt perquè el micròfon el reculli o obtindreu comentaris. Això no s'aplica només a la sortida que podeu sentir, sinó al senyal en si. Electricitat = magnetisme.

Un amper de qualitat pot mitigar tota la distorsió que crea.

Quan parleu de grans amplificadors que s'utilitzen a l'escenari, hi ha moltes altres coses a la barreja, com ara amplificadors preamplificadors o amplificadors multiestadis o fins i tot complicades configuracions op-amper que poden afectar el so. Però els amplificadors petits tenen les seves pròpies dificultats si voleu fer-ne un de bo. No podeu impulsar un senyal analògic sense afectar el guany (volum), la fidelitat (reproducció fidel de so) ni l'eficiència (drenatge de la bateria). És difícil fer una bona amplificació per a un telèfon. Molt més difícil que fer servir un bon DAC, és per això que veiem telèfons amb un bon DAC de 24 bits que encara sonen malament en comparació amb un telèfon com el LG V30 que també té un amplificador excel·lent.

Profunditat de bits i taxes de mostreig

No es pot escoltar àudio digital. Però els nostres telèfons no poden emmagatzemar àudio analògic. Així, quan toquem la nostra música, ha de passar per un DAC. El nostre petit diagrama anterior mostra la importància de mostrejar un senyal analògic tantes vegades com sigui raonablement possible quan es converteixi en un fitxer digital. Però, com de "profund" es mostra la diferència, també.

Sense arribar a ser massa tècnic, com més precisa sigui cada mostra, més gran serà la profunditat de bit que cal fer servir. La profunditat de bits es representa amb un nombre que pot enganyar. La diferència de mida entre 16 i 24 i 32 és més del que creieu. Molt més.

Quan afegeix un bit, dobla la quantitat de patrons de dades.

Una mica només es poden emmagatzemar dos valors (0 i 1), però es pot comptar utilitzant-los tal i com es pot fer amb números "regulars". Comença a comptar a 0 i toca 9; afegeix una altra columna al número i obté 10. Utilitzant bits, comenceu a 0 i quan toqueu 1 afegiu una altra columna per obtenir 00 que es converteix en un número de 2 bits. Un nombre de dos bits pot tenir quatre patrons o punts de dades diferents (00, 01, 10 o 11). Quan afegiu un sol bit, doblau el nombre de punts de dades i un nombre de 3 bits pot tenir vuit patrons de dades diferents (000, 001, 010, 011.100, 101, 110 o 111).

No patiu. Ja hem acabat amb matemàtiques. És important comprendre què representa realment la profunditat de bit. Un senyal de 16 bits té 65.536 punts de dades separats, un senyal de 24 bits té 256 vegades més dades amb 16.777.216 punts per mostra i un senyal de 32 bits té 4.294.967.294 punts per mostra. Això és 65.536 vegades més dades que un fitxer de 16 bits.

Les taxes de mostra es mesuren en Hertz, i 1 Hertz significa una vegada per segon. Com més vegades mostreu un fitxer, més dades originals podeu capturar. La codificació d'àudio de qualitat de CD capta les dades a una velocitat de 44.100 vegades per segon. La codificació d'alta resolució pot mostra-la realista a 384.000 vegades per segon. Quan capteu més dades amb una profunditat de bit més alta i ho feu més vegades per segon, podeu tornar a crear l'original amb més precisió.

La creació d’un bon DAC i l’amplificador no és l’única part complicada del procés: la codificació d’àudio utilitza milions i milions de càlculs cada segon.

Aquests mateixos factors són importants per a l’àudio en streaming (que és digital), però l’àudio en streaming afegeix una altra capa de complicació perquè la seva qualitat també depèn dels bits de bits processats per unitat de temps. Mesurem això de la mateixa manera que mesurem la velocitat d’internet: kbps (quilobits per segon). Més alt és millor. El còdec que es fa servir per comprimir un senyal d'àudio digital també és important, i còdecs sense pèrdues com FLAC o ALAC mantenen més de les dades digitals que els codecs amb pèrdues com MP3. Hi treballen molt per fer sonar els altaveus o els auriculars.

Xifres del món real

Hem esmentat anteriorment que la codificació d'un enregistrament per a emmagatzematge (com a mestre) és una mica diferent que la de codificar per a la reproducció. Les màquines i els ordinadors no poden escoltar, i tot això és un joc de números. Quan codifiqueu i descodifiqueu un senyal d’àudio, esteu fent moltes matemàtiques. Com més informació utilitzeu per calcular l'amplitud d'un senyal, més precisos seran els càlculs. Però les nostres orelles no són ordinadors.

Fins i tot una audició perfecta no us ajudarà a escoltar cap avantatge d’un sistema sudio de 32 bits. De moment, de totes maneres.

Un fitxer d'àudio s'omple de "sons" que no podem sentir. La majoria de les dades d'una codificació de 32 bits no serveixen de res per escoltar, i una taxa de mostra massa elevada pot sonar pitjor perquè introdueix massa soroll elèctric. La producció d’un fitxer d’àudio digital que conté la quantitat adequada d’informació ho té en compte, com també fa el disseny d’un DAC. Però, com totes les coses, els números més alts s’assemblen millor a les persones que els comercialitzen. Saber el com i el perquè de tot això funciona realment, però és important conèixer el que necessites.

Un fitxer d’àudio digital codificat a 24 bits i 48 kHz, i un DAC que els pot convertir ofereix la millor qualitat que podem escoltar. Qualsevol cosa més elevada és un placebo i una eina de màrqueting.

Els límits físics dels nostres cossos i la manera com funciona la nostra tecnologia actual significa que les dades recopilades a una profunditat una mica més gran de 21 bits i mostrejades amb més freqüència de 42kHz són el límit de l’audició “perfecta”. És important tenir una còpia digital de l’àudio gravat a taxes de dades extremadament altes en cas que hi hagi un avenç tecnològic, però els fitxers que escolteu actualment i el maquinari que els pot reproduir tenen un límit raonable. Però aquest avenç no passarà mai amb el maquinari que utilitzem avui, de manera que el DAC de 32 bits al vostre LG V30 és un excés de massa.

Per tant, tornem a passar per aquest DAC i una altra cosa

Un DAC és un component d’àudio que s’utilitza per convertir els fitxers d’àudio digitals emmagatzemats als nostres telèfons en un senyal analògic. Hi ha moltes complicacions matemàtiques que intenten fer que la còpia de la còpia sembli molt propera a l'original, però moltes de les dades d'àudio són alguna cosa que no podem escoltar. Fins i tot podeu empitjorar les coses si intenteu fer-ho massa quan codifiqueu un fitxer.

Una aplicació reprodueix el fitxer. Un DAC el converteix en analògic. L’amplificador augmenta el senyal. I el formatge queda sol.

Un senyal analògic s'introdueix en un amplificador que augmenta la intensitat del senyal de manera que es fa més fort. Però fer més fort les coses sense fer que sonin malament és molt dur. Quan ho fas en una cosa tan petita com un telèfon, que també té una quantitat limitada de bateria, es torna especialment complicat. L’amplificador pot (i sol fer-ho) tenir més impacte en com sonen les coses a les nostres orelles que el que fa el DAC.

La sortida analògica del DAC i l’amper és una cosa que els nostres auriculars poden reproduir i les nostres oïdes poden escoltar, però els nostres telèfons no en poden emmagatzemar adequadament, de manera que cal un fitxer digital. I en cas que un enginyer tingui un avenç significatiu en la codificació i descodificació d'àudio digital, les obres originals es guarden amb quantitats astronòmiques de dades, bona part de les quals es produeixen quan es codifica un fitxer que soni millor.

Tot el que necessiteu és un DAC que pot convertir fitxers de 24 bits / 48 kHz, un amplificador que millora el senyal sense afegir distorsió ni soroll i fitxers d'alta qualitat per reproduir-los.

Whew.

El meu telèfon té un DAC i un amplificador?

Sona alguna cosa? En cas afirmatiu, té un DAC i un amplificador.

Hem parlat de per què l’àudio enregistrat es converteix en una còpia digital anteriorment, però, i què passa amb un senyal analògic? Per què és especial i per què hem de convertir l'àudio en analògic? A causa de la pressió.

Cada cosa electrònica que pot reproduir sons té un DAC.

Una forma de mesurar un senyal analògic és per la seva intensitat. Com més intensa (més allunyada del punt zero en forma d'ona) cada freqüència en un senyal és més forta quan serà recreada per un altaveu. Un altaveu utilitza un electroimant i paper o tela que es mou per convertir el senyal en so. El senyal analògic manté la bobina en moviment i els elements de paper o tela empenyen l’aire per crear una ona de pressió. Quan aquesta ona de pressió arriba als nostres timpans, fa sonar. Varia la intensitat i la freqüència de les ones de pressió i crea diferents sons.

Sembla gairebé màgia, i els científics que es van imaginar com gravar i reproduir l'àudio estaven a un nivell prou intel·ligent.

Un DAC i un amplificador poden viure feliços sempre des dels auriculars o per cable.

Alguns telèfons tenen un DAC i un amplificador millors que d’altres, i els telèfons sense presa d’auriculars no han d’utilitzar una combinació DAC / amp per enviar àudio a un parell d’auriculars. Tots els telèfons els disposen per fer sonar el sistema i les trucades de veu, però un DAC i un amplificador també poden viure dins dels auriculars o fins i tot al cable que connecta els auriculars al port USB. USB-C pot enviar àudio analògic i digital i els dos auriculars regulars (amb un adaptador) es poden utilitzar per reproduir àudio analògic des del port i els auriculars amb el seu propi DAC poden rebre àudio digital per descodificar-se i convertir-se.

I és probable que tingueu auriculars amb un DAC i un amplificador al seu interior, perquè així funciona el Bluetooth.

Àudio Bluetooth

El DAC i l’amplificador s’han de situar en línia entre el fitxer digital que es reprodueix i les orelles. No hi ha cap altra manera que escoltem els sons. Quan utilitzem Bluetooth per escoltar música o una pel·lícula (o fins i tot una trucada telefònica), enviem un senyal digital des del nostre telèfon i als nostres auriculars Bluetooth. Un cop allà, es converteix en el vol (això és el que significa la transmissió d’àudio) en un senyal analògic, dirigit a través dels altaveus i transportat a l’aire com a ona de pressió a les orelles.

Bluetooth afegeix una altra capa de complicació a la barreja, però encara hi ha un DAC i un amplificador implicats.

La qualitat d’un ampli i DAC quan s’utilitza Bluetooth és tan important com ho és amb una connexió per cable, però altres components també poden afectar el so. Abans que l’àudio s’enviï mitjançant Bluetooth, es comprimeix. Això és perquè el Bluetooth és lent. Un fragment més petit d'un fitxer és més fàcil d'enviar que un més gran i comprimir l'àudio facilita la transmissió. Quan els auriculars rebin la part d’un fitxer d’àudio comprimit, primer s’ha de descomprimir i després enviar-la en l’ordre correcte mitjançant el DAC i l’amplificador dels auriculars. Hi ha diverses maneres diferents de comprimir, picar, transferir i muntar l'àudio a través de Bluetooth mitjançant diferents codecs d'àudio Bluetooth. Alguns aporten un fitxer digital millor (una profunditat de bit i una velocitat de mostra més elevada) que d’altres al DAC i l’amplificador dels auriculars, però un cop arribades les dades, els auriculars Bluetooth funcionen exactament de la mateixa manera que ho fan un DAC intern i un amplificador.

Un resum i què importa

Hi ha moltes maneres de fer arribar a les orelles la música d’una cançó que heu descarregat al telèfon. Però cadascun d’ells requereix un DAC i un amplificador.

No cal ser un audiòfil per gaudir d’escoltar música. El que importa és com et sona.

Els components d’àudio de gamma alta poden processar més dades d’àudio i oferir un so que soni millor, però tot a la vida té un compromís. Un DAC que pot convertir àudio de més de 16 bits és més car de comprar i incorporar a un telèfon perquè també és més sensible a la interferència d'altres parts. El mateix passa amb un amplificador: amplificadors especialment potents que poden conduir auriculars d’alta impedància. Fins i tot els fitxers d'àudio tenen un inconvenient, ja que els fitxers d'àudio "d'alta resolució" poden ser molt grans i ocupar més espai d'emmagatzematge o una connexió més ràpida per transmetre-la.

En realitat no heu de saber res per agradar-vos la manera de sonar el vostre telèfon. I aquesta és la clau: tu ets qui decideix el que sona bé. No deixeu cap discussió sobre el que és millor o el que fa mal amb el Bluetooth, influeix en allò que sentiu, especialment si esteu satisfets amb com sona.