Как работает цап для смартфона

Hi-Fi-аудиоплеер или мобильный ЦАП к смартфону: что выбрать? 8 причин за и против

Вместе со стремительным развитием мобильных технологий сильный толчок получили не только полноценные Hi-Fi аудиоплееры, но и все остальные направления портативного звука. ЦАПы стали резко уменьшаться в размерах и значительно снижать требования по питанию. Отчего сегодня на одной чаше весов оказались аудиоплееры, а на другой — мобильные ЦАПы, позволяющие получить тот же самый плеер в связке с вашим же смартфоном. Что же выбрать? Какие у каждой из сторон есть достоинства и недостатки? Во всем этом мы и постараемся с вами разобраться.

Для начала стоит определиться, что мы имеем в виду под мобильным ЦАПом. Портативные цифро-аналоговые преобразователи существуют уже давно. Как правило они содержат в себе собственный элемент питания и довольно внушительные габариты. Настолько, что хотя это все еще портативно, но далеко не мобильно. Как пример такого устройства я могу привести ЦАП: xDuoo XD05 Basic. Кстати, просто превосходный аппарат в своей ценовой категории. Так вот, устройства подобного формата мы в рамках этого сравнения рассматривать не будем. Сейчас, когда все тоньше и легче эдакие бронтозавры решают очень уж специфические задачи. Мобильными ЦАПами я называю «свистки», они же небольшие устройства, подключаемые через Type C, Micro USB или Lightning разъем к вашему смартфону. Своего аккумулятора у данных устройств, как правило нет. И тут мы подходим к первому элементу сравнения.

1. Расход батареи

Да, мобильные ЦАПы откушивают заряд аккумулятора вашего смартфона, выступающего в виде цифрового источника. Заметьте, «цифрового». На этом моменте сразу развеем миф о том, что ЦАП не работает если у вашего смартфона есть аналоговый 3.5 мм. выход и что это «просто усилитель». Это совсем не так. Так вот, первое превосходство плеера над ЦАПом заключается в том, что заряд вашего смартфона остается неизменным и вы, возможно не пропустите какой-то важный звонок. В этом плане Hi-Fi аудиоплеер действительно на коне. Как ответный ход, современные ЦАПы показывают просто микроскопический расход энергии, до 0.04 ампер на 5 вольт. Что, естественно, заметно выравнивает ситуацию. В качестве примера такого сверхэкономичного устройства можно привести Shanling UA1.

2. Нагрузка на разъемы

Следом же можно указать еще один значительный минус ЦАПов: сама батарея, как и разъем смартфона, получают новую дополнительную нагрузку, способствующую их более скорому выходу из строя. Тут уж крыть совсем нечем. Современные мобильные ЦАПы все время меняют форму, что-то в них додумывают, однако нагрузка есть и от этого никуда не деться. Оправдание тут может быть только одно, скорость устаревания смартфонов намного выше, чем износостойкость аккумулятора и соединительного порта.

3. Габариты и удобство использования

Но посмотрим на ситуацию и с другой стороны, «свисток» намного универсальнее и имеет очень скромные габариты. Мобильный ЦАП способен улучшить звук вообще любого более-менее актуального смартфона. В пределах последних 6 лет точно. При этом сам девайс на подключенных к нему проводных наушниках практически незаметен. А следовательно, не занимает лишнего места у вас в карманах. Таскать сегодня и телефон, и плеер — процесс довольно напряжный, поскольку в карманы все это уже не вмещается. А вот ЦАП решает вопрос легко и лаконично. Словно у вас смартфон и проводные наушники к нему. В качестве примера такого сверхкомпактного девайса можно привести, например, Sonata HD II. С подобной проблемой я сам неожиданно столкнулся на отдыхе. Взяв с собой в путешествие довольно приличный аудиоплеер он все время оказывался не к стати: когда я его брал с собой он просто грузом лежал в сумке или кармане, а когда забывал — буквально сразу был нужен. В следующую поездку я взял с собой уже мобильный ЦАП и в смотке наушников он всегда был при мне. Карман не оттягивает, нужно — пользуйся, а не нужно — кушать он не просит. Для тех, кто постоянно в пути — чрезвычайно важный момент.

4. Цена и доступность

Еще одним добивающим плееры моментом является цена. Hi-Fi аудиоплееры заметно дороже в производстве: у них есть хороший цветной, а зачастую и загнутый сенсорный экран, полноценный блок для Wi-Fi, блютуз, память, процессор, крутящаяся на них переработанная операционная система, требующая обновлений и исправлений багов и всякое такое прочее. Понятно, что все это стоит денег, в отличии от единственного чипа с минимальной обвязкой в ЦАПе. Оттого за реально хороший плеер с вас могут попросить от 500 долларов и выше, а лучший на рынке ЦАП стоит всего 190 баксов. И это самый ТОП. Я, конечно же, говорю о Lotoo PAW S1 и Luxury & Precision W1. Следовательно выбор мобильного ЦАПа вам позволяет не только остаться в рамках своего любимого смартфона и установленного на нем софта, но еще и серьезно так сэкономить. Причем практически любой меломан может себе позволить самые топовые модели. С плеерами данный фокус у вас скорее всего не удастся, там максимальный ценник уходит за несколько тысяч долларов.

5. Железо у плеера и ЦАПа

Чем же кроет эту карту рынок аудиоплееров? Ну, для начала, куда более развитой хардварной начинкой. Здесь у ЦАПа не разгуляться — габариты ограничивают. Но тут пришли на помощь те самые производители микросхем и все уменьшающиеся технологии производства. То есть часть обвязки то и дело встраивается уже непосредственно в чип. ЦАПом со встроенным усилителем на наушники сегодня никого не удивить, но в ESS пошли еще дальше и встроила полностью все интерфейсы, включая даже подключение по USB. То есть с минимальной обвязкой мы получаем полноценный по качеству аппарат с довольно серьезным звуком. Для примера можно привести Hillidac Beam 2se или HiBy FC3. Обе модели прекрасно звучат, мало потребляют энергии и к тому же очень недороги.

6. Программное обеспечение

С точки зрения софта вроде как паритет, устанавливайте те программы, что вам нужны и просто пользуйтесь ими. Однако ЦАП, в этом случае, все таки проигрывает. Я говорю о системном микшере. В Hi-Fi аудиоплеерах эта часть, отвечающая за заметное ухудшение сигнала, устранена на корню. А вот при подключении ЦАПа к смартфону звук пойдет конкретно через данный микшер. И, как итог, звук будет хуже. Есть, конечно, обходные пути вроде приложений, поддерживающих BitPerfect режим, но таковых не так уж и много, ну и стримминговые сервисы ими не охватываются в полном объеме. То есть на плеере все будет в шоколаде, а на ЦАПе, за некоторым исключением, все не столь радужно. Да, разработчики сегодня прикладывают все силы и Tidal уже появился в HiBy Music и USB AudioPlayer, но это пока капля в море. Все остальное по качеству будет звучать лучше аналогового выхода вашего смартфона, но заметно проще плеера. В качестве уточнения нужно сказать, что этот момент сильно зависит от реализации микшера на конкретно вашем аппарате. В моем Samsung Galaxy S8 он просто ужасен, а про недорогие трубки от Xiaomi лучше вообще не вспоминать.

Инструкция по включению Bit-Perfect режима в плеере HiBy Music.

7. Выходная мощность и наушники

Еще довольно спорный момент касается разъемов и непосредственно выходной мощности. Действительно, пару лет назад лишь несколько моделей мобильных ЦАПов могли прокачать тугие полноразмерные наушники. Сегодня же получить из «свистков» до 200 мВт на 32 ома нагрузки не является проблемой. Нагрузка на аккумулятор, естественно, увеличится, но то уже ваш осознанный выбор. Слишком тугие наушники далеко не лучшая идея для мобильной связки. При этом, даже некоторые совсем недешевый аудиоплееры могу иметь те же 200 мВт на выходе. Другой вопрос, что зачастую они имеют куда больше, но здесь спасают внутриканальные наушники. Ходить по улице в изодинамических полноразмерах могут только совсем уж маргинально настроенные личности, а для большинства меломанов внутриканалки просто прекрасны. И я всецело разделяю это мнение. На них мощности точно хватит и у плееров любого ценового сегмента и у ЦАПов. Так что это такой, довольно спорный момент. Как пример довольно мощного ЦАПа можно привести E1DA 9038D.

8. Качество звучания

Хотя тут появляется новый вопрос: можно ли с мобильного ЦАПа выйти на качество звучания современного аудиоплеера? Мое мнение по этому вопросу таково: и да, и нет. Если сравнивать с бюджетными плеерами (до 200 долларов), то ЦАП за 40 будет звучать на их фоне просто гениально. Особенно, если говорить о бюджетниках прошлых лет. Среднесегментные Hi-Fi плееры (от 200 до 400 долларов) уже вполне могут побороться с мобильными ЦАПами. Но успех будет то на стороне одних, то на стороне других. Противостоять же плеерам дороже 400 долларов мобильные ЦАПы пока еще не в силах. Прогресс до такого не дошел. Отсюда, если ваши средства ограничены, то я рекомендую остановиться на хороших наушниках и приличном мобильном ЦАПе, например iBasso DC03 или даже балансном iBasso DC04. Если же вы располагаете бюджетом на покупку дорогого плеера, то выигрыш в качестве звучания будет бесспорным.

Выводы

Суммарно, по удобству, комфорту использования и чтобы отличный звук всегда был под рукой — Hi-Fi аудиоплеер в большинстве вариантов пасует. Носить в одном кармане смартфон, а в другом плеер мало кто согласится. Только в какие-нибудь разъезды, офис и то носить его придется в рюкзаке или какой-нибудь барсетке.

Что же выбираю я сам и мои близкие друзья меломаны? Дома в связке с компьютером лучше всего себя чувствует полноразмерный стационарный ЦАП, в случае длительных поездок и перелетов- хороший Hi-Fi аудиоплеер вне конкуренции, а в остальных моментах — исключительно мобильный ЦАП.

Полностью расстаться с хорошим аудиоплеером я оказался не в силах, но в рамках ограниченного бюджета и набегу, смысла в нем, реально, немного. Мы действительно, получается, покупаем то же самое, что у нас уже есть в смартфоне. Который, к слову, всегда под рукой и на который, в отличии от плеера, не надо раздавать интернет. В сухом остатке, точного ответа, что же лучше на текущий момент нет. У всего есть свои достоинства и недостатки, из которых нужно вычленить именно то, что подходит непосредственно вам. Прямо сесть и прикинуть: где, как и при каких условиях я буду слушать музыку, насколько высокое качество мне при этом необходимо и, как вишенка на торте, сколько денег я готов потратить. У подавляющего числа меломанов последний вопрос всегда решающий: хочу супер звук за минимальный прайс. Ну в таком случае это точно не про плеер, а значит пора присмотреться к тому самому мобильному сегменту ЦАПов. Поверьте, я прослушал их уже не один десяток и в 99% случаев за свою цену звучат они почти гениально. Подробнее ознакомится и подобрать себе музыкального друга можно из моей актуальной подборки мобильных ЦАПов.

На этом, наверное, и закончим. Выбирайте практично и делайте это не только с умом, но и с оглядкой на перспективу.

Анатомия смартфона: слагаемые звука

Что значит «музыкальный» смартфон? Что такое выделенный ЦАП и аппаратный кодек? У каких девайсов хорошие внешние динамики? И почему одни гаджеты выдают ужасный звук даже в сочетании с первоклассными наушниками, а другие звучат не хуже плееров Hi-Fi? Эти и другие музыкальные вопросы затронем в сегодняшнем разборе.

ЦАП или кодек?

Каким образом мы слышим воспроизводимую смартфоном музыку? Всё просто: излучатели в наушниках или во внешних динамиках создают колебания воздуха, которые улавливаются нашим слуховым аппаратом.

Чем больше длина волны, тем ниже частота звука, и мы воспринимаем её как бас. Звуки от средних частот к высоким соответственно представляют собой волны с меньшей длиной. Среднестатистический человек с идеальным слухом воспринимает звуки (или, как мы уже выяснили, колебания воздуха) с частотой от 20 Гц (нижний бас) до 20 кГц (высокие).

Важно, чтобы «железо» смартфона могло точно «переводить» данные из MP3- или FLAC-файлов с «языка» нулей и единиц на «язык» аналоговый, или, другими словами, конвертировать «на лету» двоичный код в напряжение, которое управляет излучателями в наушниках и порождает звук. Собственно, для описанного процесса преобразования и нужен ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь.

ЦАП в смартфоне может быть выделенным, то есть реализованным в виде отдельного высококачественного чипа, либо составной частью аппаратного кодека. Под кодеком в смартфоне подразумевается решение «всё в одном» — универсальный компонент на плате с ЦАП, АЦП, усилителем и другими элементами, отвечающими за координацию всего, что связано со звуком в устройстве.

Если же в девайсе помимо кодека есть отдельный ЦАП специально для прослушивания музыки в наушниках, то это говорит о том, что производитель не искал дешёвых решений — от такого аппарата можно ожидать более высокого качества звука. Правда, справедливости ради следует отметить, что бывают и исключения из правил, когда, например, хорошо реализованные аппаратные кодеки в дорогих смартфонах тоже обеспечивают весьма неплохое звучание со многими наушниками.

ES9018K2M — один из мощнейших ЦАП, устанавливаемых в смартфоны. Технически аудиочип не сильно уступает «полноразмерным» версиям ES9018, применяемым в серьёзной аппаратуре, но при этом может быть размещён в компактных девайсах.

Усилители

Говоря о звуке в наушниках, всегда уделяют очень много внимания маркировке ЦАП и его характеристикам, но часто забывают про не менее важный компонент — усилитель. Дело в том, что недостаточно преобразовать код в напряжение — сигнал ещё нужно правильно усилить. Поэтому от установленного в смартфоне усилителя сильно зависит в целом качество звука, запас по громкости и совместимость с наушниками. Если он слабый (выдаёт недостаточный уровень напряжения и тока), то про высокоомные наушники можно забыть — смартфон их не «раскачает», да и звук будет тихим даже при выставлении максимальной громкости.

Бывают и исключения из правил — Highscreen Boost 3 SE Pro имеет первоклассный ЦАП ESS9018K2M и достаточно мощный для высокоомных наушников усилитель Analog Devices ADA4897-2.

К сожалению, подробную информацию об усилителях в смартфонах не всегда легко найти в открытом доступе. Но, как правило, если в гаджете стоит выделенный ЦАП, а модель позиционируется как «музыкальная», то и проблем с громкостью не возникает.

Audioquest DragonFly — один из самых компактных USB-усилителей с собственным ЦАП, с помощью которого можно «прокачать» звук почти в любом смартфоне.

Разная «обвязка» с оригинальным усилителем бывает также и у смартфонов без выделенного ЦАП. Этим, например, объясняется то, что даже «встроенный» звук на девайсах с одинаковым SoC иногда сильно отличается по качеству и запасу громкости при подключении наушников. Кроме того, к аппаратам без выделенного ЦАП всегда можно при необходимости подсоединить внешний USB-усилитель с собственным ЦАП на борту — это и качество звучания улучшит, и даст возможность пользоваться высокоомными наушниками с хорошим запасом по громкости. Подобных внешних модулей в продаже довольно много, они существенно отличаются между собой качеством и особенно — ценой. Топовые варианты очень дорогие. А среди популярных моделей таких внешних «усилков» стоит отметить девайсы Fiio E7, Meridian Explorer и, например, Audioquest DragonFly.

В iPhone 7 и iPhone 7 Plus звук обрабатывается через ЦАП, встроенный в переходник для наушников, либо через чип внутри корпуса фирменных наушников, подключаемых через Lightning разъём.

Базовые характеристики

Хотя оценивать звук по цифрам — дело неблагодарное, знать основные характеристики полезно для «ориентировки на местности» в мире музыкальных девайсов.

Так, в специализированных тестах можно найти сравнительные таблицы для различных смартфонов, где указывают результаты тестирования выходного аудиотракта. Как правило, в них учитываются следующие, самые главные параметры.

Соотношение сигнал/шум — упрощённо говоря, отвечает за «чистоту» сигнала.

Динамический диапазон — это соотношение между самым громким неискажённым сигналом на выходе и уровнем на выходе при отсутствии воспроизведения для конкретной модели ЦАП.

Stereo crosstalk (перекрёстные помехи) показывает паразитную «утечку» части сигнала из левого канала в правый и наоборот.

Чем лучше показатель сигнал/шум, больше динамический диапазон и меньше stereo crosstalk, тем лучше.

Помимо вышеупомянутого на качество звука также сильно влияют такие параметры аудиочипов, как поддерживаемая частота дискретизации и разрядность. Стандартные минимальные значения, эквивалентные CD-качеству — 44,1 кГц и 16 бит. Этого достаточно, чтобы комфортно слушать MP3.

Чем выше разрядность и больше частота дискретизации, тем теоретически больше звуковых «нюансов» можно передать.

Однако при прослушивании высококачественных lossless-файлов, даже при возможности их воспроизведения, смартфон будет вынужден для многих треков выполнять даунсэмплинг и передискретизацию, что способно негативно сказываться на качестве звучания. А прослушивание музыки в форматах высокого разрешения (Hi-Res) вообще зачастую невозможно на многих гаджетах, кроме «музыкальных». Таким образом, для прослушивания музыки в «тяжёлых» форматах с максимальным качеством стоит обращать внимание на частоту дискретизации и разрядность: например, некоторые смартфоны LG имеют 32-битный ЦАП с частотой дискретизации 384 кГц,что позволяет на таких аппаратах воспроизводить музыку в одном из самых «тяжёлых» форматов — DSD512.

Samsung Galaxy S7 построен на базе небезызвестного 24-битного чипа Cirrus Logic CS47L91 с поддержкой частот дискретизации до 192 кГц.

Стерео- или монодинамики?

Если в наушниках от смартфона можно добиться весьма качественного звука с почти полным спектром слышимых человеком частот, то с внешними динамиками ситуация обстоит иначе. Малые габариты корпуса не позволяют устанавливать большие по диаметру излучатели, а это означает, что низкие частоты (очень большие по длине волны) такая АС просто физически не способна создать по объективным причинам. Следовательно, любой внешний динамик в смартфоне страдает от полного отсутствия самых низких частот, но в зависимости от качества и способа реализации может неплохо справляться со спектром на стыке низких и средних частот, а также без труда воспроизводить верхние частоты.

Кроме того, многие производители пытаются улучшить качество звучания внешних динамиков за счёт особой конструкции резонансной камеры, которая усиливает звук по принципу, схожему с тем, какой действует в корпусе акустической гитары.

Производители идут на всевозможные ухищрения, чтобы сделать резонаторную камеру динамиков как можно больше. На картинке — система HTC BoomSound

Некоторые модели щеголяют стереодинамиками, расположенными на фронтальной стороне корпуса. При грамотной реализации они способны дать некоторое ощущение стереозвука, которое, впрочем, всё равно будет упираться в чрезмерно близкое расположение излучателей друг к другу.

HTC BoomSound — пример одной из самых громких систем со стереодинамиками.

Hi-Res Audio по воздуху

При использовании беспроводных наушников добиться первозданного качества звучания непросто, особенно при прослушивании музыки в форматах Hi-Res. Чтобы слушать музыку в столь высоком качестве без потерь, следует убедиться, что смартфон и наушники поддерживают специальные кодеки, например, aptX, aptX HD или LDAC (фирменный кодек Sony). Данные стандарты обеспечивают скорость передачи данных от 96 кГц/24 бит и выше, которая требуется для отличного воспроизведения DSD-файлов.

HTC 10 имеет на борту высококачественный кодек Qualcomm Aqstic Codec, выделенный 24-битный ЦАП и предлагает сертифицированную поддержку формата Hi-Res Audio.

Итоги

Современные «музыкальные» смартфоны, оборудованные выделенным ЦАП, уверенно наступают на пятки многим плеерам Hi-Fi и способны удовлетворять запросы даже требовательных к звуку пользователей. Правда, чтобы насладиться поистине хорошим звуком, лучше отдать предпочтение девайсам с качественными кодеками, ЦАП с поддержкой высокой разрядности и высокими частотами дискретизации, а также ответственно подойти к подбору наушников.

Есть ли в моем телефоне ЦАП? Объяснение ЦАП и усилителей в смартфонах сегодня

Мы Мне часто задают этот вопрос, и теперь, когда у стольких телефонов больше нет разъема для наушников, он стал еще более распространенным: есть ли в моем телефоне ЦАП? Что такое ЦАП и для чего он нужен? А как насчет усилителя?

Посмотрим, сможем ли мы выяснить ответы и, что более важно, понять, как все это работает, и зачем нам нужен этот ЦАП с его забавным названием и как усилитель делает звук лучше или хуже.

Подробнее: состояние звука на смартфоне: ЦАП, кодеки и другие термины, которые вам необходимо знать

Что такое ЦАП?

Изображение любезно предоставлено LG.

ЦАП принимает цифровой сигнал со своего входа и преобразует его в аналоговый сигнал на своем выходе. Цифровой аудиосигнал легко объяснить, но немного сложнее осмыслить. Это электрический сигнал, преобразованный в биты. Биты находятся в шаблоне, который имеет определенное значение в каждой точке, и чем больше раз исходный сигнал был дискретизирован, тем точнее этот шаблон и эти значения.

Аналоговый сигнал — это то, что вы картинка в вашей голове, когда вы думаете о форме волны. Это непрерывный сигнал, амплитуда которого меняется на временной шкале.

Аудио преобразуется в цифровую копию, потому что его легче сжимать, а электроника, которую мы любим, например, наши телефоны, не может хранить аналоговую сигнал как кассета может. Они также не могут прочитать один обратно, если вы задумывались о том, чтобы подключить к телефону магнитофон. Цифровой сигнал очень отличается от аналогового сигнала, и самый простой способ понять это — это небольшая удобная диаграмма.

Цифровой сигнал следует очень жестким и рассчитанным линиям, в то время как аналоговый сигнал более произвольной формы. Это из-за времени выборки; большее время выборки будет ближе друг к другу по нижней оси (ВРЕМЯ) и сделает цифровой сигнал более плавным, который по форме ближе к аналоговому. Правая ось измеряет амплитуду звуковой волны. Когда вы видите сигнал между третьим и четвертым временем выборки в нашем примере, вы можете видеть, как эти два сигнала различаются, а это означает, что производимый звук будет другим.

Физика и возникающие ограничения быть человеком означает, что это не так важно для воспроизведения, как кажется. Но это очень важно для студийной работы и сохранения исходного качества записи. Преобразование — очень сложная процедура, и ЦАП выполняет много работы. Важно понять, почему цифровой аудиофайл может отличаться от аналоговой записи.

Усилитель

Усилитель делает только одно — управляет аналоговым сигналом (во всяком случае, усилителями, о которых мы говорим), так что он более интенсивный и будет громче, когда он выходит из динамика. Аналоговый сигнал — это просто электричество. Увеличить мощность электричества действительно очень просто, и вы используете то, что составляет трансформатор (успокойтесь инженеры, это должно быть просто), чтобы взять вход, получить немного энергии откуда-то еще и увеличьте вход. Он преобразует источник.

Создать усилитель легко. Создать хороший усилитель — нет.

Некоторые особенности могут показать простую часть. Чтобы усилить колеблющийся сигнал — как и любой другой звук — вы используете трехпроводной компонент, называемый транзистором (или его эквивалентом в интегральной схеме). называется базой, коллектором и эмиттером. Подача слабого сигнала между базой и эмиттером создает более интенсивный сигнал через эмиттер и коллектор при наличии внешнего источника питания. Исходный сигнал прикрепляется к базе, а динамик — к коллектору. Вы можете сделать то же самое с электронной лампой, но она не поместится в вашем телефоне.

Сложнее всего сделать все это с сохранением исходной частоты и амплитуды. Если усилитель не может воспроизводить частоту входного сигнала, его частотная характеристика не подходит, и некоторые звуки усиливаются сильнее, чем другие, и все звучит плохо. Если входная амплитуда (назовем эту громкость) увеличивается до уровня, с которым выход не может соответствовать (транзистор может выводить только такую ​​большую мощность), громкость усилителя выключается, и ваш звук начинает обрезаться и искажение . Наконец, если вы слушаете во время записи (мы раньше называли это телефонным звонком), усилитель должен быть осторожен, он не усиливает сигнал достаточно высоко, чтобы микрофон мог его уловить, иначе вы получите обратная связь . Это касается не только звука, который вы слышите, но и самого сигнала. Электричество = магнетизм.

Качественный усилитель может уменьшить все создаваемые искажения.

Когда вы говорите о больших усилителях которые используются на сцене, в миксе есть много других вещей, таких как предусилители или многоступенчатые усилители, или даже сложные настройки операционных усилителей, которые могут повлиять на звук. Но у маленьких усилителей есть свои трудности, если вы тоже хотите сделать хороший. Вы не можете усилить аналоговый сигнал, не повлияв на усиление (громкость), точность воспроизведения (точное воспроизведение звука) или эффективность (разряд батареи). Сделать хороший усилитель для телефона сложно . Намного сложнее, чем использовать хороший ЦАП, поэтому мы видим телефоны с хорошим 24-битным ЦАП, которые по-прежнему звучат плохо по сравнению с такими телефонами, как LG V30, которые также имеют отличный усилитель.

Битовая глубина и частота дискретизации

Мы не слышим цифровой звук. Но наши телефоны не могут хранить аналоговый звук. Поэтому, когда мы воспроизводим нашу музыку, она должна проходить через ЦАП. Наша небольшая диаграмма выше показывает, насколько важно отобрать аналоговый сигнал как можно больше раз при преобразовании его в цифровой файл. Но то, насколько «глубокий» вы семплируете, тоже имеет значение.

Не вдаваясь в слишком технические вопросы, скажу, что чем точнее вы хотите, чтобы каждый сэмпл был, тем большую битовую глубину вам нужно использовать. Битовая глубина представлена ​​числом, которое может вводить в заблуждение. Разница в размере между 16 и 24 и 32 больше, чем вы думаете. Намного больше.

Когда вы добавляете один бит, вы удваиваете количество шаблонов данных.

Бит может хранить только два значения (0 и 1), но вы можете считать, используя их так же, как и «обычные» числа. Начните отсчет с 0 и вы нажмете 9; вы добавьте еще один столбец к числу и получите 10. Используя биты, вы начинаете с 0 и когда нажимаете 1, вы добавляете другой столбец, чтобы получить 00, которое становится 2-битным числом. Двухбитовое число может иметь четыре различных шаблона данных или точек (00, 01, 10 или 11). Когда вы добавляете один бит, вы удваиваете количество точек данных, а 3-битное число может иметь восемь различных шаблонов данных (000, 001, 010, 011,100, 101, 110 или 111 ).

Не волнуйтесь. Мы закончили с математикой. Просто важно понимать, что на самом деле представляет собой битовая глубина. 16-битный сигнал имеет 65 536 отдельных точек данных, 24-битный сигнал содержит в 256 раз больше данных с 16 777 216 точками на выборку, а 32-битный сигнал имеет 4 294 967 294 точек на выборку. Это в 65 536 раз больше данных, чем в 16-битном файле.

Частота дискретизации измеряется в герцах, а 1 герц означает один раз в секунду. Чем больше раз вы семплируете файл, тем больше исходных данных вы можете захватить. При кодировании звука с качеством компакт-диска данные фиксируются со скоростью 44 100 раз в секунду. Кодирование с высоким разрешением может реально выполнять выборку со скоростью 384 000 раз в секунду. Когда вы захватываете больше данных с более высокой битовой глубиной и делаете это больше раз в секунду, вы можете воссоздать оригинал более точно.

Строительство хороший ЦАП и усилитель — не единственная сложная часть процесса — при кодировании звука каждую секунду используются миллионы и миллионы вычислений.

те же факторы имеют значение и для потокового аудио (которое является цифровым), но потоковое аудио добавляет еще один уровень сложности, потому что его качество также зависит от битрейта — битов, обрабатываемых за единицу времени. Мы измеряем это так же, как и скорость интернета: кбит/с (килобит в секунду). Чем выше, тем лучше. Кодек, используемый для сжатия цифрового аудиосигнала, также важен, и кодеки без потерь, такие как FLAC или ALAC, сохраняют больше цифровых данных, чем кодеки с потерями, такие как MP3.. Чтобы звук воспроизводился через динамик или наушники, требуется много работы.

Реальные числа

Ранее мы упоминали, что кодирование записи для хранения (как мастер) немного отличается от кодирования для воспроизведения. Машины и компьютеры не слышат, и все это игра в числа. Когда вы кодируете и декодируете аудиосигнал, вы занимаетесь математикой. Чем больше информации вы используете для расчета амплитуды сигнала, тем точнее будут вычисления. Но наши уши — не компьютеры.

Даже идеальный слух не поможет вам услышать какую-либо пользу от 32-битной системы Sudio. Во всяком случае, пока.

Аудиофайл заполнен «звуками», которые мы не слышим. Большая часть данных в 32-битном кодировании бесполезна при прослушивании, а слишком высокая частота дискретизации может на самом деле звучать хуже, поскольку вносит слишком много электрического шума. Это учитывается при создании цифрового аудиофайла, содержащего нужное количество информации, равно как и при проектировании ЦАП. Но, как и все остальное, более высокие цифры выглядят лучше для людей, которые их продают. Знать, как и почему все это работает, действительно здорово, но более важно знать, что вам нужно.

Цифровой аудиофайл, закодированный с частотой 24 бита и 48 кГц, и ЦАП который может их преобразовать, предлагает лучшее качество, которое мы можем слышать. Все, что выше, — это плацебо и маркетинговый инструмент.

Физические пределы наших тел и то, как работают наши текущие технологии, означают, что данные собираются с битовой глубиной более 21 бит и подвергаются выборке чаще чем 42 кГц — это предел «идеального» слуха. Важно иметь цифровую копию записанного звука с чрезвычайно высокой скоростью передачи данных на случай технологического прорыва, но файлы, которые вы слушаете сегодня, и оборудование, которое может их воспроизводить, имеют разумный потолок. Но этот прорыв никогда не произойдет с оборудованием, которое мы используем сегодня, так что 32-битный ЦАП в вашем LG V30 — это большой перебор.

Итак, давайте еще раз рассмотрим этот ЦАП и усилитель

ЦАП — это аудиокомпонент, который используется для преобразования цифровых аудиофайлов, хранящихся на наших телефонах, в аналоговый сигнал. Здесь задействовано много сложной математики, которая пытается сделать копию копии звуком, близким к оригиналу, но большая часть аудиоданных — это то, что мы не можем услышать. Вы можете даже ухудшить звучание, если попытаетесь сделать слишком много при кодировании файла.

Приложение воспроизводит файл. ЦАП преобразует его в аналоговый. Усилитель усиливает сигнал. И сыр стоит особняком.

Аналоговый сигнал подается на усилитель, который увеличивает интенсивность сигнала, поэтому он становится громче. Но делать вещи громче, не заставляя их звучать плохо, очень сложно.. Когда вы делаете это на таком маленьком устройстве, как телефон, который также имеет ограниченный заряд аккумулятора, это становится особенно сложным. Усилитель может (и обычно оказывает) большее влияние на то, как вещи звучат для наших ушей, чем ЦАП.

Аналоговый выход ЦАП и усилителя — это то, что могут воспроизводить наши наушники и наши уши. может слышать, но наши телефоны не могут правильно хранить его, поэтому необходим цифровой файл. И на случай, если инженер где-нибудь совершит значительный прорыв в кодировании и декодировании цифрового звука, оригинальные работы сохраняются с астрономическими объемами данных, большая часть которых теряется при кодировании файла, который звучит лучше всего.

Все, что вам когда-либо понадобится, — это ЦАП, который может преобразовывать файлы 24-бит/48 кГц, усилитель, усиливающий сигнал без добавления искажений или шума, и файлы высокого качества для воспроизведения.

Есть ли в моем телефоне ЦАП и усилитель?

Он вообще издает какие-нибудь звуки? Если да, то в нем есть ЦАП и усилитель.

Мы говорили о том, почему записанный звук преобразуется в цифровую копию ранее, а как насчет аналогового сигнала? Почему это особенное и почему мы должны конвертировать аудио обратно в аналоговый? Из-за давления.

Каждая электронная вещь, которая может воспроизводить звуки, имеет ЦАП.

Один из способов измерения аналогового сигнала — это по интенсивности. Чем интенсивнее (дальше от нулевого пятна в форме волны) каждая частота в сигнале, тем громче она будет при воспроизведении динамиком. В динамике используется электромагнит и бумага или ткань, которые движутся, чтобы преобразовать сигнал в звук. Аналоговый сигнал заставляет катушку двигаться, а бумажные или тканевые элементы выталкивают воздух, создавая волну давления. Когда эта волна давления достигает наших барабанных перепонок, она издает звук. Изменяйте интенсивность и частоту волн давления, и вы создаете разные звуки.

Это почти похоже на волшебство, и ученые, которые выяснили, как записывать и воспроизводить звук, были на совершенно другом уровне умный.

ЦАП и усилитель могут жить долго и счастливо в ваших наушниках или кабеле.

У некоторых телефонов есть лучше ЦАП и усилитель, чем другие, и телефоны без разъема для наушников не должны использовать комбинацию ЦАП/усилитель для отправки звука на пару наушников. Все телефоны имеют их для системных звуков и голосовых вызовов, но ЦАП и усилитель также могут находиться внутри ваших наушников или даже в кабеле, который соединяет наушники с вашим USB-портом. USB-C может отправлять аналоговый и цифровой аудиовыход, и обычные наушники (с адаптером) могут использоваться для воспроизведения аналогового звука через порт, а наушники с собственным ЦАП могут принимать цифровой звук для декодирования и конвертируются сами.

И у вас, вероятно, есть наушники с ЦАП и усилителем внутри, потому что именно так работает Bluetooth.

Bluetooth audio

ЦАП и усилитель должны располагаться на одной линии между воспроизводимым цифровым файлом и вашими ушами. Другого способа мы не можем слышать звуки. Когда мы используем Bluetooth для прослушивания музыки или фильмов (или даже телефонных звонков), мы отправляем цифровой сигнал с нашего телефона в наши наушники Bluetooth. Оказавшись там, он преобразуется на лету (это то, что означает потоковая передача звука) в аналоговый сигнал, проходящий через динамики и переносимый по воздуху в виде волны давления к вашим ушам.

Bluetooth добавляет еще один уровень сложности в микс, но все еще задействованы ЦАП и усилитель.

Не менее важно качество ЦАП и усилителя при использовании Bluetooth. как и при проводном соединении, но другие компоненты также могут влиять на звук. Перед отправкой звука через Bluetooth он сжимается. Это происходит из-за того, что Bluetooth работает медленно. Меньший кусок файла легче отправить, чем большой, и сжатие аудио упрощает потоковую передачу. Когда фрагмент сжатого аудиофайла получен вашими наушниками, он должен быть сначала распакован, а затем отправлен в правильном порядке через ЦАП и усилитель в ваших наушниках. Существует несколько различных способов сжатия, разделения, передачи и повторной сборки звука через Bluetooth с использованием различных аудиокодеков Bluetooth. Некоторые передают цифровой файл лучшего качества (более высокая битовая глубина и частота дискретизации), чем другие, на ЦАП и усилитель ваших наушников, но как только эти данные поступают, наушники Bluetooth работают точно так же, как внутренний ЦАП и усилитель.

Резюме и главное

Есть много способов донести до ушей музыку из песни, которую вы загрузили на свой телефон. Но для каждого из них требуется ЦАП и усилитель.

Не обязательно быть аудиофилом, чтобы наслаждаться музыкой. Важно то, как это звучит для вас.

Высококачественные аудиокомпоненты могут обрабатывать больше аудиоданных и предлагать более качественное звучание, но у всего в жизни есть компромисс. ЦАП, который может преобразовывать более чем 16-битный звук, дороже покупать и встраивать в телефон, потому что он также более чувствителен к помехам от других частей. То же самое и с усилителем — особенно с мощными усилителями, которые могут работать с наушниками с высоким сопротивлением. Даже сами аудиофайлы имеют недостаток, так как аудиофайлы с высоким разрешением могут быть довольно большими и занимать больше места для хранения или более быстрое соединение для потоковой передачи.

Вам действительно не нужно знать об этом. любое из этого, чтобы понравиться, как звучит ваш телефон. И это ключ — вы сами решаете, что звучит хорошо. Не позволяйте обсуждению того, что лучше или что не так с Bluetooth, влияет на то, что вы слышите, особенно если вам нравится его звучание.