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您是否需要DAC?
发布时间:2021-04-04 17:54:13  阅读次数:

您是否需要DAC?(图1)

如果您是从发烧级音响的入门者那里钻出来的,那么您可能会遇到很多人在劝说您购买数模转换器(DAC)。有人告诉您您没有正确的设备,这可能会有些令人吃惊,但是在您急忙想找出要花多少钱之前,请先阅读这篇文章,以了解您是否真的需要一个。您完全可以保持原样很好。


什么是DAC?

DAC只是将数字音频信号转换为模拟信号,以便您可以通过耳机或扬声器播放声音。就这么简单!DAC芯片可以在您正在收听的源组件中找到,无论是笔记本电脑,便携式音乐播放器还是智能手机,尽管模拟耳机插孔似乎是一种垂死的功能。


DAC只是将数字音频信号转换为模拟信号,以便您的耳机即可产生声音。


就像耳机放大器一样,独立的DAC就是为了应对消费者水平的音频质量差而产生的。高端耳机和扬声器可以揭示源组件,其DAC和输出级,这是音频链中最薄弱的环节。当消费者开始将其PC用作音频源时,这一点尤其明显。有时,DAC的滤波效果较差,屏蔽效果不佳(会引入噪声),或者电源的调节性可能较差,从而影响了渲染输出的质量。较低的采样率,MP3编码不正确……90年代的孩子在音频方面要处理很多事情。谁想听低质量的音乐?


但是从那时起,数字音乐已经走了很长一段路。更好的技术甚至使最便宜的芯片的缺点几乎听不见,而数字音乐的质量已经飞涨,超过了收益递减的地步。在过去,您的数字随身听或笔记本电脑的内部DAC芯片不适合高比特率收听的事实,如今,有很多便携式设备可以正常使用。


我什么时候需要DAC?

您是否需要DAC?(图2)

购买外部DAC意味着您的计算机中嘈杂的环境不会干扰您的音乐,尽管改善很小。


您今天获得外部DAC的主要(实际)原因是您的信号源(无论是计算机、智能手机还是家庭系统)都会引入噪声,令人反感的失真或伪像,或者无法以音频的比特率进行操作文件。


否则,如果您说服自己现有的DAC是播放系统的限制因素,并且对其进行升级将带来有价值的改进,那么这也可能被视为挥霍的原因。这也将归为“寻找可以花钱的东西”类别,这不是就升级机会而言最好地利用您的资金。


由于DAC是主要由规格驱动的产品,因此您几乎总是可以通过查看包装来挑选所需的产品。FiiO以低廉的价格制造了很多不错的产品,如果您希望放大器与DAC搭配使用,那么您就不必担心两者之一,他们的E10K绝对是100美元以下的不错选择。您还可以决定通过购买ODAC或O2放大器+ ODAC组合来解决这个问题,但这可能是过大了。但是,严重的是,不要为此花太多钱。只是不值得。


DAC如何工作?

您是否需要DAC?(图3)

较低的比特率(a)可能会使波形有些混乱,但是较高的比特率(b)在某些情况下听起来会更好。


播放时,所有音频(无论是存储在黑胶唱片上还是MP3中)均会形成压缩波。当计算机记录模拟信号时,通常会以所谓的波形或波的表示形式显示该信号,其中Y轴是振幅(波形的强度),而X轴是时间。每个波都有波峰和波谷(称为一个周期),在一秒钟内有多少个周期称为频率 (显示为Hz)。如果您以前听过这个词,您就会知道声音的频率也对应于它的音符。频率越高,音符越高。


DAC的工作是获取构成存储记录的数字样本,然后将其转换为良好的连续模拟信号。为此,它需要以每秒数千次的设置时间将数字文件中的数据位转换为模拟电信号,也就是称为样本。然后,本机输出与所有这些点相交的波。现在,由于DAC并不完美,因此有时会导致问题。这些问题是:抖动、高频镜像、动态范围窄和比特率受限。


在深入探讨一切工作原理之前,您需要了解三个术语:比特率、比特深度和采样率。比特率仅指每秒表达多少数据。采样率是指一秒钟内要采集多少个数据采样,位深度是指每个采样中记录了多少数据。


什么是抖动?

您是否需要DAC?(图4)

您无需担心20kHz附近声音的轻微瑕疵,因为很可能您无论如何也听不到它们。


在抖动这一点上,主要是一个理论上的问题,并且在过去十年中制造的任何设备中都不太可能抬起头来。但是,知道它是什么以及何时可能是个问题仍然有用,所以让我们深入。


抖动是引起很多关注但又不是很多理解的抖动。抖动是一种现象,当时钟告诉DAC何时转换每个采样的时钟不如应有的准确时,就会发生这种现象。当采样点不应该转换时,这可能会导致音高在很短的时间内发生变化。重现的音符越高,音高误差就越大。


如果您的硬件较新,则不太可能出现明显的抖动。


但是,应该指出的是,这是另一个不再常见的问题,因为今天的DAC单元比过去的要好得多。甚至客观地讲,抖动往往只对超高频有任何影响,因为这些音符的波长最短。但是,使高频声音更容易受到此类错误影响的原因也使得它们不太可能被听到:大多数20岁以上的人听不到最容易出现抖动的声音。


什么是混叠?

您是否需要DAC?(图5)

混叠的演示:波形a和b相同,但是DAC b的低采样率使DAC认为频率减半。


当一组采样的数据点可能被误解时(每个周期少于两个采样),就会发生混淆。混叠仅在对信号采样时发生(在ADC中进行模数转换或在数字下采样时),并且指的是由于低于Nyquist速率采样而导致的信号频谱误差。


混叠不会在DAC的输出上发生。如果在DAC的输出端没有适当的低通重构(即插值)滤波器,则原始信号频谱的图像将以DAC输出频率的倍数重复。如果未正确滤除,则由高频镜像引起的这些图像频谱会在可听信号中产生互调失真。


由于人类听觉范围的最高上限被认为是20kHz(例如,每秒20,000个周期),因此将该速率加倍可以使您每秒获得40,000个样本。低通重建滤波器的滚降允许10%产生44kHz。最后一个数字听起来很熟悉?它应该:1980年制定标准时,选择44.1kHz作为CD的采样率。


什么是位深度和动态范围?

您是否需要DAC?(图6)

原始的消费者数字音频格式


如果您已经从旧的调音台上听了很旧的MP3文件或糟糕的MIDI音乐,您可能会注意到在给定的音乐曲目中音量没有太大变化,或者竞争乐器真的很难挑出来如果他们一次都去。这就是低动态范围的声音。在这种情况下,动态范围只是指最低和最高输出电平之间的差异。


决定音频文件动态范围的理论极限的是比特深度。基本上,每个样本(上面讨论过)都包含信息,并且每个样本拥有的信息越多,其潜在的输出值就越多。用外行的话来说,位深度越大,可能的音符范围就越广。在录制阶段或文件本身中的低位深度必然会导致低动态范围,从而使许多声音被错误地强调(或完全静音)。由于数字文件中可能有很多响度值,因此应注意,位深度越低,文件听起来越差。那么位深度越大越好,对不对?


您是否需要DAC?(图7)

这当然是一个令人印象深刻的装备,但过于矫枉过正。


好吧,这是我们再次陷入人类感知极限的地方。最常见的位深度是16,这意味着:对于每个样本,可能有16位信息或65,536个整数值。就音频而言,这是96.33dB的动态范围。从理论上讲,这意味着从峰值水平下降不到96dB的声音不会在噪声中丢失。


尽管这听起来可能并不十分令人印象深刻,但您确实需要认真考虑如何听音乐。如果您像我:99%以上的时间来自耳机,那么您将以比这低得多的音量收听音乐。例如,我尝试将会话限制在大约75dBSPL,这样我就不会过早地做饭。在那个水平上,增加的动态范围是不会被察觉的,否则任何告诉您的人都是错误的。此外,您的听力在所有频率上也不是同样敏感,因此您的耳朵是这里的瓶颈。


那么,为什么在16位就可以的情况下,那么多的人对24位音频发誓呢?因为那是位深度,理论上人类的耳朵永远不会有任何问题。如果您想收听超静音的录音(例如,管弦乐),并且需要真正调大音量才能听到所有声音,那么您所需要的动态范围要比制作过量的声音大得多,太大声的流行歌曲将被正确地听到。尽管您永远都不会摇晃放大器来产生144dB(SPL)峰值,但是24位编码将使您能够解决这一问题,而不会造成录音的本底噪声。


此外,如果您录制音乐,最好先以高采样率录制, 然后再降采样,而不是相反。这样,您就可以避免具有高比特率文件的低比特率动态范围,或者更糟的是:增加了噪音。


什么是好的比特率?

您是否需要DAC?(图8)

Spotify的最高传输速度为320kbps,对大多数听众来说都非常好。


尽管位深度很重要,但是大多数人在声音差的音频方面所熟悉的要么是有限的比特率,要么是激进的音频数据压缩。您曾经在YouTube上听音乐,然后立即注意到切换到iTunes曲目或高质量流媒体服务时的区别吗?您正在听到数据压缩质量的差异。


如果到此为止,您可能会意识到位深度越大,DAC必须立即转换和输出更多的信息。这就是为什么比特率(音乐数据的解码速度)如此重要的原因。


320kbps对于大多数应用程序来说是完美的……而事实是,大多数人无法分辨两者之间的区别。


那么多少就足够了?通常对于大多数应用程序,320kbps的速率非常合适,而事实是,大多数人都无法分辨两者之间的区别。你们中间有些人喜欢FLAC文件-归档目的很好-但是用于移动聆听?只需使用320kbps的MP3或Opus文件即可;在过去的20年中,音频压缩技术有了突飞猛进的发展,并且新的压缩标准能够以比以往更少的功能做更多的工作。低比特率并不能立即说明您的音频质量会很差,但这不是一个令人鼓舞的信号。


如果您有足够的空间,也许您并不在乎我们的文件有多大,但是智能手机通常并不都具有128GB的标准容量…。但是,如果您无法分辨出320kbps的MP3和1400 + kbps的FLAC之间的区别,那么为什么当您可以摆脱15MB的空间时又为什么要填充45MB的空间?


总结

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