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            您是否需要DAC?
            發布時間:2021-04-04 17:54:13  閱讀次數:

            您是否需要DAC?(圖1)

            如果您是從發燒級音響的入門者那里鉆出來的,那么您可能會遇到很多人在勸說您購買數模轉換器(DAC)。有人告訴您您沒有正確的設備,這可能會有些令人吃驚,但是在您急忙想找出要花多少錢之前,請先閱讀這篇文章,以了解您是否真的需要一個。您完全可以保持原樣很好。


            什么是DAC?

            DAC只是將數字音頻信號轉換為模擬信號,以便您可以通過耳機或揚聲器播放聲音。就這么簡單!DAC芯片可以在您正在收聽的源組件中找到,無論是筆記本電腦,便攜式音樂播放器還是智能手機,盡管模擬耳機插孔似乎是一種垂死的功能。


            DAC只是將數字音頻信號轉換為模擬信號,以便您的耳機即可產生聲音。


            就像耳機放大器一樣,獨立的DAC就是為了應對消費者水平的音頻質量差而產生的。高端耳機和揚聲器可以揭示源組件,其DAC和輸出級,這是音頻鏈中最薄弱的環節。當消費者開始將其PC用作音頻源時,這一點尤其明顯。有時,DAC的濾波效果較差,屏蔽效果不佳(會引入噪聲),或者電源的調節性可能較差,從而影響了渲染輸出的質量。較低的采樣率,MP3編碼不正確……90年代的孩子在音頻方面要處理很多事情。誰想聽低質量的音樂?


            但是從那時起,數字音樂已經走了很長一段路。更好的技術甚至使最便宜的芯片的缺點幾乎聽不見,而數字音樂的質量已經飛漲,超過了收益遞減的地步。在過去,您的數字隨身聽或筆記本電腦的內部DAC芯片不適合高比特率收聽的事實,如今,有很多便攜式設備可以正常使用。


            我什么時候需要DAC?

            您是否需要DAC?(圖2)

            購買外部DAC意味著您的計算機中嘈雜的環境不會干擾您的音樂,盡管改善很小。


            您今天獲得外部DAC的主要(實際)原因是您的信號源(無論是計算機、智能手機還是家庭系統)都會引入噪聲,令人反感的失真或偽像,或者無法以音頻的比特率進行操作文件。


            否則,如果您說服自己現有的DAC是播放系統的限制因素,并且對其進行升級將帶來有價值的改進,那么這也可能被視為揮霍的原因。這也將歸為“尋找可以花錢的東西”類別,這不是就升級機會而言最好地利用您的資金。


            由于DAC是主要由規格驅動的產品,因此您幾乎總是可以通過查看包裝來挑選所需的產品。FiiO以低廉的價格制造了很多不錯的產品,如果您希望放大器與DAC搭配使用,那么您就不必擔心兩者之一,他們的E10K絕對是100美元以下的不錯選擇。您還可以決定通過購買ODAC或O2放大器+ ODAC組合來解決這個問題,但這可能是過大了。但是,嚴重的是,不要為此花太多錢。只是不值得。


            DAC如何工作?

            您是否需要DAC?(圖3)

            較低的比特率(a)可能會使波形有些混亂,但是較高的比特率(b)在某些情況下聽起來會更好。


            播放時,所有音頻(無論是存儲在黑膠唱片上還是MP3中)均會形成壓縮波。當計算機記錄模擬信號時,通常會以所謂的波形或波的表示形式顯示該信號,其中Y軸是振幅(波形的強度),而X軸是時間。每個波都有波峰和波谷(稱為一個周期),在一秒鐘內有多少個周期稱為頻率 (顯示為Hz)。如果您以前聽過這個詞,您就會知道聲音的頻率也對應于它的音符。頻率越高,音符越高。


            DAC的工作是獲取構成存儲記錄的數字樣本,然后將其轉換為良好的連續模擬信號。為此,它需要以每秒數千次的設置時間將數字文件中的數據位轉換為模擬電信號,也就是稱為樣本。然后,本機輸出與所有這些點相交的波?,F在,由于DAC并不完美,因此有時會導致問題。這些問題是:抖動、高頻鏡像、動態范圍窄和比特率受限。


            在深入探討一切工作原理之前,您需要了解三個術語:比特率、比特深度和采樣率。比特率僅指每秒表達多少數據。采樣率是指一秒鐘內要采集多少個數據采樣,位深度是指每個采樣中記錄了多少數據。


            什么是抖動?

            您是否需要DAC?(圖4)

            您無需擔心20kHz附近聲音的輕微瑕疵,因為很可能您無論如何也聽不到它們。


            在抖動這一點上,主要是一個理論上的問題,并且在過去十年中制造的任何設備中都不太可能抬起頭來。但是,知道它是什么以及何時可能是個問題仍然有用,所以讓我們深入。


            抖動是引起很多關注但又不是很多理解的抖動。抖動是一種現象,當時鐘告訴DAC何時轉換每個采樣的時鐘不如應有的準確時,就會發生這種現象。當采樣點不應該轉換時,這可能會導致音高在很短的時間內發生變化。重現的音符越高,音高誤差就越大。


            如果您的硬件較新,則不太可能出現明顯的抖動。


            但是,應該指出的是,這是另一個不再常見的問題,因為今天的DAC單元比過去的要好得多。甚至客觀地講,抖動往往只對超高頻有任何影響,因為這些音符的波長最短。但是,使高頻聲音更容易受到此類錯誤影響的原因也使得它們不太可能被聽到:大多數20歲以上的人聽不到最容易出現抖動的聲音。


            什么是混疊?

            您是否需要DAC?(圖5)

            混疊的演示:波形a和b相同,但是DAC b的低采樣率使DAC認為頻率減半。


            當一組采樣的數據點可能被誤解時(每個周期少于兩個采樣),就會發生混淆?;殳B僅在對信號采樣時發生(在ADC中進行模數轉換或在數字下采樣時),并且指的是由于低于Nyquist速率采樣而導致的信號頻譜誤差。


            混疊不會在DAC的輸出上發生。如果在DAC的輸出端沒有適當的低通重構(即插值)濾波器,則原始信號頻譜的圖像將以DAC輸出頻率的倍數重復。如果未正確濾除,則由高頻鏡像引起的這些圖像頻譜會在可聽信號中產生互調失真。


            由于人類聽覺范圍的最高上限被認為是20kHz(例如,每秒20,000個周期),因此將該速率加倍可以使您每秒獲得40,000個樣本。低通重建濾波器的滾降允許10%產生44kHz。最后一個數字聽起來很熟悉?它應該:1980年制定標準時,選擇44.1kHz作為CD的采樣率。


            什么是位深度和動態范圍?

            您是否需要DAC?(圖6)

            原始的消費者數字音頻格式


            如果您已經從舊的調音臺上聽了很舊的MP3文件或糟糕的MIDI音樂,您可能會注意到在給定的音樂曲目中音量沒有太大變化,或者競爭樂器真的很難挑出來如果他們一次都去。這就是低動態范圍的聲音。在這種情況下,動態范圍只是指最低和最高輸出電平之間的差異。


            決定音頻文件動態范圍的理論極限的是比特深度?;旧?,每個樣本(上面討論過)都包含信息,并且每個樣本擁有的信息越多,其潛在的輸出值就越多。用外行的話來說,位深度越大,可能的音符范圍就越廣。在錄制階段或文件本身中的低位深度必然會導致低動態范圍,從而使許多聲音被錯誤地強調(或完全靜音)。由于數字文件中可能有很多響度值,因此應注意,位深度越低,文件聽起來越差。那么位深度越大越好,對不對?


            您是否需要DAC?(圖7)

            這當然是一個令人印象深刻的裝備,但過于矯枉過正。


            好吧,這是我們再次陷入人類感知極限的地方。最常見的位深度是16,這意味著:對于每個樣本,可能有16位信息或65,536個整數值。就音頻而言,這是96.33dB的動態范圍。從理論上講,這意味著從峰值水平下降不到96dB的聲音不會在噪聲中丟失。


            盡管這聽起來可能并不十分令人印象深刻,但您確實需要認真考慮如何聽音樂。如果您像我:99%以上的時間來自耳機,那么您將以比這低得多的音量收聽音樂。例如,我嘗試將會話限制在大約75dBSPL,這樣我就不會過早地做飯。在那個水平上,增加的動態范圍是不會被察覺的,否則任何告訴您的人都是錯誤的。此外,您的聽力在所有頻率上也不是同樣敏感,因此您的耳朵是這里的瓶頸。


            那么,為什么在16位就可以的情況下,那么多的人對24位音頻發誓呢?因為那是位深度,理論上人類的耳朵永遠不會有任何問題。如果您想收聽超靜音的錄音(例如,管弦樂),并且需要真正調大音量才能聽到所有聲音,那么您所需要的動態范圍要比制作過量的聲音大得多,太大聲的流行歌曲將被正確地聽到。盡管您永遠都不會搖晃放大器來產生144dB(SPL)峰值,但是24位編碼將使您能夠解決這一問題,而不會造成錄音的本底噪聲。


            此外,如果您錄制音樂,最好先以高采樣率錄制, 然后再降采樣,而不是相反。這樣,您就可以避免具有高比特率文件的低比特率動態范圍,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?(圖8)

            Spotify的最高傳輸速度為320kbps,對大多數聽眾來說都非常好。


            盡管位深度很重要,但是大多數人在聲音差的音頻方面所熟悉的要么是有限的比特率,要么是激進的音頻數據壓縮。您曾經在YouTube上聽音樂,然后立即注意到切換到iTunes曲目或高質量流媒體服務時的區別嗎?您正在聽到數據壓縮質量的差異。


            如果到此為止,您可能會意識到位深度越大,DAC必須立即轉換和輸出更多的信息。這就是為什么比特率(音樂數據的解碼速度)如此重要的原因。


            320kbps對于大多數應用程序來說是完美的……而事實是,大多數人無法分辨兩者之間的區別。


            那么多少就足夠了?通常對于大多數應用程序,320kbps的速率非常合適,而事實是,大多數人都無法分辨兩者之間的區別。你們中間有些人喜歡FLAC文件-歸檔目的很好-但是用于移動聆聽?只需使用320kbps的MP3或Opus文件即可;在過去的20年中,音頻壓縮技術有了突飛猛進的發展,并且新的壓縮標準能夠以比以往更少的功能做更多的工作。低比特率并不能立即說明您的音頻質量會很差,但這不是一個令人鼓舞的信號。


            如果您有足夠的空間,也許您并不在乎我們的文件有多大,但是智能手機通常并不都具有128GB的標準容量…。但是,如果您無法分辨出320kbps的MP3和1400 + kbps的FLAC之間的區別,那么為什么當您可以擺脫15MB的空間時又為什么要填充45MB的空間?


            總結

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