Nyhets- og analytisk portal "elektronikk tid". Trenger du en separat DAC? Hva du skal bruke som DAC

En åpenbar trend innen moderne husholdningslydutstyr er ulike bærbare høyttalere og hodetelefoner; det er i disse produktkategoriene det største antallet varer er representert i dag. Det er veldig vanskelig å konkurrere med dem i popularitet, men det er en enhet som behovet for stadig øker - en DAC, en digital-til-analog-omformer. Hvorfor trengs det?

La oss bruke metoden "ved motsetning". Hvis du er en ortodoks konservativ og ikke hører på noe annet enn FM-radio, plater og andre magnetiske album, så trenger du IKKE en DAC. For alle andre, fra spillere til filminteresserte, er dette definitivt et must, med mindre du selvfølgelig er vant til å være fornøyd med favoritthobbyen din.

Hvorfor blir musikk i det hele tatt tatt opp, lagret og overført digitalt? Tross alt, i sin natur er det analogt. Først av alt er det praktisk, siden du egentlig ikke kan bære en plate eller snelle under armhulen. Da innebærer det digitale formatet tapsfri overføring og kopiering. Så hovedoppgaven til DAC er å produsere konverteringen så effektivt som mulig.

Det enkleste eksemplet er en typisk smarttelefon. De fleste av oss har blant annet mange sanger lagret i den, eller har muligheten til å streame fra Internett. Det ser ut til at alt du trenger å gjøre er å koble til hodetelefonene og nyte musikken. Men standard-DAC-en til en smarttelefon er ikke bare oftest utviklet av ikke-audiofiler, men også, som hovedpoenget med de tekniske spesifikasjonene, har den lavt strømforbruk, som ikke korrelerer med lydkvalitet i det hele tatt. Løsningen er å bruke en ekstern omformer, bærbar og langvarig (på grunn av eget batteri), som vil kunne «pumpe opp» selv de strammeste hodetelefonene.

Men hva med hjemme, hvor problemet med å spare energi er, ærlig talt, sekundært? La oss si at du liker en TV-kanal eller et program, spiller på en konsoll eller ser en film. Lydsystemet til de aller fleste moderne flatskjerm-TV-er er utviklet i henhold til restprinsippet, opp til kategorien "ytelsesovervåking", omtrent som med standardkabler eller hodetelefoner - sørg for at enheten fungerer og legg dem til side . Situasjonen er den samme med analoge utganger - de er der, men ærlig talt - "for show". Digitale utganger, hvis de er forskjellige i kvalitet, er innenfor mye mindre grenser. Dermed er det mulig å koble TV-en fullt ut til et eksisterende stereoanlegg, og dette er igjen oppgaven til DAC.

For personer hvis arbeid foregår direkte ved datamaskinen, er DAC også en seriøs hjelp og til og med glede. Ved å koble til høyttalere eller hodetelefoner gjennom den, kan du gi deg musikk av høy kvalitet parallelt med arbeidsprosessen. Det er mange lignende eksempler på bruk, så spørsmålet "bør/bør ikke" dukker ikke opp her, oppgaven er utelukkende å velge en passende enhet.

Så uansett hva man kan si, i dag kan du rett og slett ikke klare deg uten en god DAC.

Digital til analog omformere (DACer) — designet for å konvertere digitale signaler til analoge. En slik konvertering er nødvendig, for eksempel når du gjenoppretter et analogt signal som tidligere har blitt konvertert til digitalt for langdistanseoverføring eller lagring (spesielt et slikt signal kan være lyd). Et annet eksempel på bruken av en slik konvertering er å oppnå et styresignal ved digital styring av enheter hvis driftsmodus bestemmes direkte av et analogt signal (som spesielt oppstår ved styring av motorer).

(xtypo_quote)Hovedparametrene til DAC inkluderer oppløsning, utligningstid, ikke-linearitetsfeil osv.(/xtypo_quote)

Oppløsning er den gjensidige av det maksimale antallet kvantiseringstrinn for det analoge utgangssignalet. Etableringstiden t satt er tidsintervallet fra applikasjonen av koden til inngangen til øyeblikket da utgangssignalet går inn i de spesifiserte grensene bestemt av feilen. Ikke-linearitetsfeil er det maksimale avviket til grafen for avhengigheten av utgangsspenningen på spenningen spesifisert av det digitale signalet i forhold til den ideelle rette linjen over hele konverteringsområdet.

I likhet med de som vurderes, er DAC-er en "kobling" mellom analog og digital elektronikk. Det er ulike prinsipper for å konstruere en ADC.

DAC-krets med summering av vektstrømmer

I fig. Figur 3.88 viser en DAC-krets med summering av vektstrømmer.

Nøkkel S 5 er kun lukket når alle nøkler S 1 ... S 4 er åpne (i dette tilfellet u ut = 0). U 0

— referansespenning. Hver motstand i inngangskretsen tilsvarer en bestemt bit av et binært tall.

I hovedsak er denne DAC en inverterende forsterker basert på en operasjonsforsterker. Analyse av en slik ordning er ikke vanskelig. Så hvis en nøkkel er lukket

S1, så u ut = −U 0 R oc / R

som tilsvarer den første og nullene i de resterende sifrene.

Fra analysen av kretsen følger det at modulen til utgangsspenningen er proporsjonal med tallet, hvis binære kode bestemmes av tilstanden til tastene S 1 ... S 4. Strømmene til tastene S 1 ... S 4 summeres ved punkt "a", og strømmene til forskjellige taster er forskjellige (har forskjellige "vekter"). Dette bestemmer navnet på ordningen.

Av ovenstående følger det at u ut = − (U 0 R oc / R) S 1 − (U 0 R oc / (R/2)) S 2 - − (U 0 R oc / (R/4)) · S 3 − (U 0 R oc / (R/8)) · S 4 = = − (U 0 R oc / R) · (8S 4 + 4S 3 + 2S 2 + S 1)

hvor S i ,i = 1, 2, 3, 4 har verdien 1 hvis den tilsvarende nøkkelen er lukket, og 0 hvis nøkkelen er åpen.

Tilstanden til nøklene bestemmes av den inndatakonverterte koden. Kretsen er enkel, men har ulemper: betydelige endringer i spenning over bryterne og bruk av motstander med svært forskjellige motstander. Det er vanskelig å sikre den nødvendige nøyaktigheten til disse motstandene.

DAC basert på resistiv matrise R - 2R

La oss vurdere en DAC basert på en resistiv matrise R - 2R (konstant motstandsmatrise) (fig. 3.89).

Kretsen bruker såkalte skiftebrytere S 1 ... S 4, som hver er koblet til et felles punkt i en av tilstandene, så spenningene på tastene er lave. Nøkkel S 5 er kun lukket når alle nøkler S 1 ... S 4 er koblet til et felles punkt. Inngangskretsen bruker motstander med kun to forskjellige motstandsverdier.

Fra analysen av kretsen kan du se at modulen til utgangsspenningen er proporsjonal med tallet, hvis binære kode bestemmes av tilstanden til tastene S 1 ... S 4. Analysen er enkel å utføre gitt følgende. La hver av tastene S 1 ... S 4 kobles til et felles punkt. Så, som det er lett å se, er spenningen i forhold til fellespunktet ved hvert påfølgende punkt "a" ... "d" 2 ganger større enn ved det forrige. For eksempel er spenningen ved punkt "b" 2 ganger større enn ved punkt "a" (spenningene U a, U b, U c og U d ved disse punktene bestemmes som følger:

La oss anta at tilstanden til de angitte nøklene har endret seg. Da vil ikke spenningene ved punktene "a" ... "d" endres, siden spenningen mellom inngangene til operasjonsforsterkeren er praktisk talt null.

Av ovenstående følger det at:

u ut = − (U 0 R oc / 2R) S 4 − ((U 0 /2) R oc / 2R) S 3 - ((U 0 /4) R oc / 2R) S 2 − (( U 0 / 8) R oc / 2R) S 1 = − (U 0 R oc / 16R) (8S 4 + 4S 3 + 2S 2 + S 1)

hvor Si, i = 1, 2, 3, 4 har verdien 1 hvis den tilsvarende nøkkelen er lukket, og 0 hvis nøkkelen er åpen.

DAC for BCD-konvertering

La oss vurdere en DAC for å konvertere binære-desimaltall (fig. 3.90).

En separat R − 2R matrise (angitt med rektangler) brukes til å representere hver desimal. Z 0 …Z 3 angir tallene bestemt av tilstanden til tastene til hver matrise R − 2R. Operasjonsprinsippet blir klart hvis vi vurderer at motstanden til hver matrise er R, og hvis vi analyserer fragmentet av kretsen vist i fig. 3,91. Av analysen følger det at

Ordninger for bruk av digital-til-analog-omformere gjelder ikke bare feltet kode-til-analog konvertering. Ved å bruke egenskapene deres kan du bestemme produktene til to eller flere signaler, bygge funksjonsdelere, analoge lenker kontrollert av mikrokontrollere, for eksempel attenuatorer, integratorer. Signalgeneratorer, inkludert vilkårlige bølgeformer, er også et viktig bruksområde for DAC-er. Nedenfor er noen signalbehandlingskretser som inkluderer D-A-omformere.

Håndtering av signerte tall

Inntil nå, når man beskriver digital-til-analog-omformere, var digital input-informasjon representert i form av naturlige tall (unipolare). Behandling av heltall (bipolar) har visse funksjoner. Vanligvis er binære heltall representert ved å bruke tos komplementkode. På denne måten, ved å bruke åtte sifre, kan du representere tall i området fra -128 til +127. Når du legger inn tall i DAC, blir dette tallområdet forskjøvet til 0...255 ved å legge til 128. Tall større enn 128 anses som positive, og tall mindre enn 128 anses som negative. Gjennomsnittstallet 128 tilsvarer null. Denne representasjonen av signerte tall kalles en forskjøvet kode. Å legge til et tall som er halvparten av hele skalaen til en gitt bit (i vårt eksempel er det 128) kan enkelt gjøres ved å invertere den mest signifikante (tegn)biten. Korrespondansen mellom de betraktede kodene er illustrert i tabell. 1.

Tabell 1

01111111

00000001

00000000

11111111

10000001

10000000

11111111

10000001

10000000

01111111

00000001

00000000

127/255

1/255

0

-1/255

-127/255

-128/255

For å få et utgangssignal med riktig fortegn, er det nødvendig å reversere skift ved å trekke fra strømmen eller spenningen som er halve skalaen til omformeren. Dette kan gjøres på forskjellige måter for forskjellige typer DAC-er. For eksempel, med DAC-er basert på strømkilder, er variasjonsområdet for referansespenningen begrenset, og utgangsspenningen har en polaritet motsatt polariteten til referansespenningen. I dette tilfellet implementeres den bipolare modusen enklest ved å inkludere en ekstra forspenningsmotstand R cm mellom DAC-utgangen og referansespenningsinngangen (fig. 18a). Motstand R cm er produsert på en IC-brikke. Motstanden er valgt slik at strømmen I cm er halvparten av maksimalverdien av DAC-utgangsstrømmen.

I prinsippet kan problemet med utgangsstrømforspenning løses på samme måte for DAC-er basert på MOS-svitsjer. For å gjøre dette må du invertere referansespenningen, og deretter generere en forspenningsstrøm fra -Uop, som skal trekkes fra DAC-utgangsstrømmen. For å opprettholde temperaturstabilitet er det imidlertid bedre å sikre at forspenningsstrømmen genereres direkte i DAC. For å gjøre dette, i diagrammet i fig. 8a introduseres en andre operasjonsforsterker og den andre utgangen til DAC-en kobles til inngangen til denne operasjonsforsterkeren (fig. 18b).

Den andre utgangsstrømmen til DAC, ifølge (10),

eller, tatt i betraktning (8)

(23)

(24)

(25)

I tilfelle av N=8, faller dette sammen med dataene i tabellen opp til en faktor på 2. 6, tatt i betraktning det faktum at for en omformer basert på MOS bytter maksimal utgangsstrøm

Hvis motstandene R2 er godt tilpasset i motstand, vil en absolutt endring i deres verdi med temperatursvingninger ikke påvirke utgangsspenningen til kretsen.

For digital-til-analog-omformere med et utgangssignal i form av spenning, bygget på en invers resistiv matrise (se fig. 9), kan den bipolare modusen lettere implementeres (fig. 18c). Vanligvis inneholder slike DAC-er en utgangsbufferforsterker på brikken. For å betjene DAC-en i en unipolar forbindelse, er den frie terminalen til den nedre motstanden R i kretsen ikke koblet til, eller koblet til et felles punkt i kretsen for å doble utgangsspenningen. For å operere i en bipolar forbindelse, er den frie utgangen til denne motstanden koblet til referansespenningsinngangen til DAC. I dette tilfellet fungerer op-ampen i differensialtilkobling og dens utgangsspenning, med hensyn til (16)

(26)

Multiplikatorer og delere av funksjoner

Som nevnt ovenfor tillater D-A-omformere basert på MOS-svitsjer endringer i referansespenningen innenfor et bredt område, inkludert en endring i polaritet. Fra formlene (8) og (17) følger det at DAC-utgangsspenningen er proporsjonal med produktet av referansespenningen og den digitale inngangskoden. Denne omstendigheten gjør det mulig å bruke slike DAC-er direkte til å multiplisere et analogt signal med en digital kode.

Når DAC er koblet unipolært, er utgangssignalet proporsjonalt med produktet av et bipolart analogt signal og en unipolar digital kode. En slik multiplikator kalles en to-kvadrant multiplikator. Når DAC er koblet bipolært (fig. 18b og 18c), er utgangssignalet proporsjonalt med produktet av et bipolart analogt signal og en bipolar digital kode. Denne kretsen kan fungere som en fire-kvadrant multiplikator.

Deling av inngangsspenningen med en digital skala M D =D/2 N utføres ved å bruke en to-kvadrant delekrets (fig. 19).

I diagrammet i fig. 19a, fungerer en MOS-svitsjomformer med en strømutgang som en spenning-til-strøm-omformer kontrollert av kode D og inkludert i tilbakekoblingskretsen til op-ampen. Inngangsspenningen påføres den ledige terminalen til DAC-tilbakemeldingsmotstanden som er plassert på IC-brikken. I denne kretsen er utgangsstrømmen til DAC-en

at når betingelsen R os = R er oppfylt, gir det

Det skal bemerkes at med koden "alle nuller" åpnes tilbakemeldingen. Denne modusen kan forhindres ved enten å deaktivere slik kode i programvare, eller ved å koble en motstand med en motstand lik R·2 N+1 mellom utgangen og den inverterende inngangen til op-ampen.

En delekrets basert på en DAC med en spenningsutgang bygget på en invers resistiv matrise og inkluderer en buffer op-amp er vist i fig. 8.19b. Utgangs- og inngangsspenningene til denne kretsen er relatert av ligningen

(27)

dette innebærer

I denne kretsen er forsterkeren dekket av både positiv og negativ tilbakemelding. For at negativ tilbakemelding skal råde (ellers vil op-ampen bli til en komparator), må betingelse D være oppfylt<2 N-1 или M D <1/2. Это ограничивает значение входного кода нижней половиной шкалы.

Dempere og integratorer på DAC-er

Dempere, dvs. Digitalt styrte signalnivåregulatorer er mye mer pålitelige og holdbare enn tradisjonelle dempere basert på variable motstander. Det anbefales å bruke dem i måleinstrumenter og andre enheter som krever justering av parametere, spesielt automatiske. Slike attenuatorer kan enklest bygges på grunnlag av en multipliserende DAC med en invers resistiv matrise og en bufferforsterker. I prinsippet er enhver DAC av den angitte typen egnet for dette formålet, men noen selskaper produserer omformere som er optimalisert for å utføre denne funksjonen. I fig. Figur 20a viser en attenuatorkrets som bruker en variabel motstand, og fig. 20b - en lignende krets på en multipliserende DAC.

Hvis inngangssignalet er unipolært, er det tilrådelig å bruke en DAC med enkelt forsyning, men buffer op-amp må ha en skinne-til-skinne utgang, dvs. dens utgangsspenning må nå null og forsyningsspenningen. Hvis DAC-en er flerkanals, må hver omformer på brikken ha en individuell referansespenningsinngang. Disse kravene oppfylles i varierende grad av slike DAC-ICer som 2-kanals 12-bit MAX532, 4-kanals 8-bit MAX509, 8-kanals 8-bit AD8441, 8-kanals 8-bit DAC-8841, etc.

For å bygge en integrator med digital innstilling av integrasjonstidskonstanten kan man bruke den grunnleggende integratorkretsen, og bruke en DAC med spenningssummering som inngangsmotstand (fig. 12). Basert på en slik krets kan det bygges filtre, inkludert filtre basert på tilstandsvariabelmetoden, avstembare pulsgeneratorer, etc.

Systemer for direkte digital signalsyntese

Et viktig bruksområde for DAC-er er syntesen av analoge signaler med den nødvendige formen. Analoge signalgeneratorer - sinusformede, trekantede og rektangulære former - har lav nøyaktighet og stabilitet, og kan ikke kontrolleres av en datamaskin. De siste årene har det blitt utviklet systemer for direkte digital signalsyntese, som gir høy nøyaktighet ved innstilling av frekvens og startfase til signaler, samt høy nøyaktighet i reprodusering av formen. Dessuten gjør disse systemene det mulig å generere signaler av en lang rekke former, inkludert brukerdefinerte former. Et forenklet blokkskjema av en direkte digital signalsyntesegenerator er vist i fig. 21.

I prinsippet er direkte digitale syntesesystemer enkle. Dessuten har teorien og de grunnleggende metodene for å konstruere slike systemer vært kjent i ca. 30 år. Riktignok har det først nylig dukket opp DAC-er og spesialiserte analog-til-digitale IC-er som er egnet for å syntetisere signaler over et bredt frekvensbånd.

Den direkte digitale syntesekretsen inneholder tre hovedblokker: en fasevinkelgenerator, minne og en DAC. Fasevinkelgeneratoren er typisk en akkumulator med et register. Det fungerer ganske enkelt som et faseregister, hvis innhold økes med en viss fasevinkel ved angitte tidsintervaller. Fasetilveksten Dj lastes inn som en digital kode i inngangsregistrene. Minne spiller rollen som en funksjonstabell. Koden til gjeldende fase sendes til dens adresseinnganger, og fra datautgangen til inngangen til DA-omformeren sendes en kode som tilsvarer gjeldende verdi for den spesifiserte funksjonen. DAC genererer på sin side et analogt signal.

Registeret inneholder den nåværende fasen av utgangssignalet som et heltall, som, når det deles med 2N, hvor N er sifferet til addereren, er lik brøkdelen av perioden. Å øke registerbitdybden øker bare oppløsningen til denne delen. Frekvensen til utgangssignalet er lik produktet av klokkefrekvensen f klokke og faseøkningen i hver klokkeperiode. Ved bruk av en N-bit adderer vil frekvensen til utgangssignalet være lik

Direkte syntesegeneratorer er tilgjengelige i form av IC-er. Spesielt AD9850-brikken, hvis forenklede struktur er vist i fig. 21, inneholder en 32-bits fasevinkelgenerator og en 10-bits DAC. Fasetilveksten lastes via 8-bits databussen, byte-for-byte, inn i fire inngangsregistre. Minnet inneholder en sinustabell. Maksimal tillatt klokkefrekvens er 125 MHz. I dette tilfellet er frekvensoppløsningen 0,0291 Hz. Det raske grensesnittet lar deg endre utgangssignalets frekvens opptil 23 millioner ganger per sekund.

La oss se nærmere på dette emnet og finne ut selv en gang for alle om du trenger en separat DAC eller ikke.

Jeg tror du har lest mer enn en gang på forum eller hørt fra venner at for å lytte til høykvalitetslyd må du ganske enkelt kjøpe en separat DAC. Om dette er sant eller ikke, vil vi finne ut. Trenger du virkelig en DAC, hvor mye koster den og hvordan fungerer den - jeg vil fortelle deg om alt dette i denne artikkelen. En liten spoiler - det kan vise seg at du ikke trenger en separat DAC i det hele tatt.

Så hva er en DAC?

DAC-en konverterer det digitale signalet til analogt slik at hodetelefonene dine kan produsere lyd. Så enkelt er det! De fleste DAC-brikker finnes i kildene til det du kobler hodetelefonene til og koster vanligvis mellom $3 og $30 for produsenten. Dette er en veldig enkel og permanent komponent i enhver smarttelefon, selv om de prøver å drepe hodetelefonkontakten, hovedsakelig av Apple.

I likhet med hodetelefonforsterkere begynte separate DAC-er å dukke opp på salg for på en eller annen måte å kompensere for det lave nivået av lydgjengivelseskvalitet. Du vil bli overrasket, men på 80-tallet og til og med på 90-tallet kunne ikke alt forbrukerutstyr taklet selv enkle hodetelefoner, for ikke å nevne mer seriøst utstyr. Ganske ofte, selv om DAC-en var innebygd i den ferdige enheten, var den ikke koblet til den riktig eller var dårlig skjermet, så mens du lyttet, kunne du høre forstyrrelser eller forstyrrelser fra driften av selve utstyret. Legg her til den langt fra beste kvaliteten på musikkmateriale med lav samplingfrekvens av de første mp3-filene, og du kan forestille deg hvordan musikken på 90-tallet var. Enig, ingen vil høre på dette for sin egen glede.

DAC-en konverterer det digitale signalet til analogt slik at hodetelefonene dine kan produsere lyd. Så enkelt er det!

Men digital musikk har kommet langt siden den gang. Den betydelig økte kulturen for produksjon av musikkutstyr har ført til at selv billige chips begynte å gi ganske god lydkvalitet, og musikalsk materiale har blitt mye høyere kvalitet. I dag spilles musikk nesten overalt med en bitrate på 320 kb/sek, og mange har gått over til å lytte til materiale i eller i det nymotens . Og der det tidligere var nødvendig med seriøst utstyr for å oppnå god lydkvalitet, er nå i de fleste tilfeller egenskapene til en vanlig god smarttelefon tilstrekkelig.

Hvordan fungerer en DAC?

Enhver lyd, uansett hvordan den er lagret, i form av en vinylplate eller mp3-fil, er en lydbølge. Når en datamaskin registrerer et analogt signal, representerer det det i digital form, som ligner en analog bølge. Men hvis den analoge lydbølgen er jevn og kontinuerlig, er dens digitale versjon diskret. Dette betyr at bølgen ikke registreres kontinuerlig, men en gang i en viss tidsperiode. Y-aksen registrerer amplituden til bølgen (dvs. hvor høy den er), og X-aksen registrerer endringen over tid. Hver bølge har en viss periode som endres over tid, og dette kalles frekvens, målt i Hertz. Jeg tror du allerede har hørt et sted at frekvensen til en bølge bestemmer tonen i lyden du hører. Jo høyere frekvens (dvs. jo oftere per tidsenhet bølgen tar sine maksimums- og minimumsverdier), desto høyere er tonen i lyden.

DAC sin jobb er å motta digitalisert lydinformasjon og bruke den til å gjenskape den originale lyden i analog form, som deretter mates inn i hodetelefonene og du hører lyden. For å gjøre dette mottar DAC-en data om hver posisjon av lydbølgen mange ganger per sekund, denne verdien kalles samplingsfrekvensen, jo høyere den er, jo nærmere den digitale kopien er originalen og jo høyere er lydkvaliteten. På grunn av det faktum at DAC-er er ufullkomne, kan det oppstå ulike problemer under denne prosedyren for å konvertere et digitalt signal til analogt, disse er: urolig, smalt dynamisk område Og begrenset bitrate(lav prøvetakingshastighet).

DAC sin jobb er å motta digitalisert lydinformasjon og bruke den til å gjenskape den originale lyden i analog form, som deretter mates inn i hodetelefonene og du hører lyden.

Før du fortsetter, bør du huske følgende vilkår: bithastighet, lydopptak bithastighet Og Prøvetakingsfrekvens.

Bithastighet— viser hvor mye informasjon om lyd som er registrert for ett sekund med lyd.

— viser hvor mange ganger per sekund endringen i amplituden til lydsignalet ble målt.

Lydbithastighet— viser hvor mye data som ble registrert under én samplingshastighetsmåling.

Hva er jittering?

Men likevel, hva er jitter? Denne effekten er helt avhengig av samplingshastigheten, eller hvor ofte vi måler endringen i amplitude til en analog lydbølge. Tenk deg at vi gjør dette sjeldnere enn 44,1 Hz eller en gang per sekund. Hvis vi prøver å digitalisere lyden til en svært høy frekvens på denne måten, for eksempel trommesett cymbaler eller bjeller, vil vi ikke ha tid til å måle passasjen av hele amplituden til lyden av signalet, og hvis omstendighetene er mislykket, vil vi kun måle de lavere amplitudeverdiene eller de mellomste. Som et resultat får vi i stedet for en høy og klar lyd en utydelig skjelving av lyd, som slett ikke ligner på det vi spilte inn. Bare se på illustrasjonen og alt vil bli klart for deg.

Minste nødvendige samplingsfrekvens for fullstendig fravær av jitter er 44,1 Hz.

Under varen EN du ser den normale samplingsfrekvensen, som klarer å måle bevegelsen til lydbølgen i hver av dens posisjoner og i digitalisert form vil vi få samme lyd som vi hørte fra et levende instrument. På bildet B Vi ser at amplituden til lyden har tid til å endre seg fullstendig, men samplingsfrekvensen er ikke tilstrekkelig til å måle dette, og derfor vil vi høre et jitter av lyden ved en lavere frekvens enn den opprinnelige lyden.

Hvis du lytter til gamle mp3-filer eller dårlige MIDI-opptak, vil du legge merke til at det er vanskelig for deg å skille mellom musikkinstrumenter, hvis de spiller samtidig, smelter de rett og slett sammen til et "lydsøl" og det er umulig å skille ut noe. i det.

Dette er fordi opptaket har et smalt dynamisk område.. Jo større den er, jo dypere høres lyden, mer behagelig og realistisk. Det smale dynamiske området tillater rett og slett ikke at forskjellige instrumenter som lyder samtidig har ulikt volum og det ene instrumentet overdøver det andre, noe som resulterer i en gjørmete, ubehagelig lyd og du vil ikke høre på slik musikk i det hele tatt.

Den lave bithastigheten til lydopptaket er skyld i det smale dynamiske området.

Teoretisk sett er det dynamiske området bestemt av bitdybden til lyden under dens koding til digital form.. Jo høyere bithastighet, jo flere verdier kan en lydbølge ta per tidsenhet, og jo bredere kan det dynamiske området være. Men dette er i teorien, fordi... I tillegg til bithastigheten kan volumet påvirkes av mange andre faktorer, og bithastigheten begynner å påvirke det dynamiske området når alle andre faktorer ekskluderes.

For eksempel, nesten all moderne musikk utgis med betydelig komprimering for å øke basisvolumet av alt materiale, lider det dynamiske området sterkt fordi alle stille deler av komposisjonen strammes opp og blir høyere, og veldig høye instrumenttopper kuttes ned til middels verdi. Etter kompresjonsprosedyren spiller det derfor nesten ingen rolle hva bitdybden til opptaket var. Men hvis du lytter til materiale av høy kvalitet som ikke har blitt ødelagt i studio, begynner bitdybden virkelig å spille en betydelig rolle i det dynamiske området.

Husk at jo høyere bithastighet, jo flere verdier av lydbølgevolumnivået registreres per tidsenhet, og jo bredere er det dynamiske området.

Den vanligste verdien i dag er 16-bits opptak, men 24-bits musikk blir allerede populær, og snart vil 32-bits opptak av musikkverk begynne å komme i generell bruk. Med høykvalitets prosessering av musikalsk materiale i studio og uten forferdelig komprimering, er 16-biters opptaksnøyaktighet generelt tilstrekkelig for å unngå problemer med dynamisk rekkevidde.

Men når vi bestemmer lydkvalitet, står vi igjen overfor særegenhetene ved menneskelig oppfatning av lyd. Hva er 16 bit lydopptak? Dette betyr at én måling av endringen i amplitude til en lydbølge kan ta 65536 verdier, noe som gir oss et dynamisk område på opptil 96,33 dB. Dette betyr i sin tur at lyd med et volum på opptil 96,33 dB må tas opp uten forvrengning i volumnivå.

Hvis du er som meg, hører du mesteparten av tiden på musikk på hodetelefoner, og hodetelefoner kan være ganske farlige å høre på høy musikk i lange perioder, og tro meg, 96,33 dB er veldig høyt. Jeg prøver å ikke overstige 60-65 dB når jeg lytter, dette er nok til å nyte lyden fullt ut, men ikke nok til å skade hørselen. Og, som du kan se, har jeg fortsatt en betydelig volummargin opp til de ettertraktede 96,33 dB. Av denne grunn vil ikke opptak med 24-bits presisjon gi noen fordel for meg, jeg vil rett og slett ikke høre forskjellen på grunn av at jeg ikke hører på musikken høyt nok. Hvis noen du kjenner som hører på musikk på hodetelefoner forteller deg at det er forskjell på 16-bits opptak og 24-bits opptak, ikke tro ham. Han har blitt et offer for markedsføring og tror rett og slett at det er en forskjell, selv om han ikke kan høre det. La oss legge til dette at hørselen vår har ulik følsomhet i volum til forskjellige lydfrekvenser, så 16-bits opptak for å lytte på hodetelefoner er nok for alle situasjoner.

16-bits opptak lar oss registrere signalvolumet i form av 65536 verdier, noe som gir oss et volumnivå på 96,33 dB.

Så hvorfor tror mange at 24-bits musikkopptak er betydelig bedre enn 16-bit? For noen situasjoner er dette sant. For eksempel, hvis du lytter til et liveopptak av et symfoniorkester, trenger du virkelig et 24-bits opptak fordi... du må skru opp volumet betraktelig for å høre alle nyansene. Du skrur opp volumet, teknisk sett, på enheten din, men volumet du hører vil være normalt, fordi symfoniske musikkopptak holdes ganske stille bare slik at du kan høre alle nyansene i lyden. Men denne regelen fungerer ikke for moderne popmusikkinnspillinger, fordi... Allerede i studio gjøres opptak ekstremt høyt, og lytter du til det med samme volum som et orkesteropptak av høy kvalitet, risikerer du rett og slett å skade hørselen.

24-bits opptak er også egnet for lydopptak. Det er mye mer effektivt å ta opp med en høyere bithastighet og deretter, under sluttbehandling, redusere den til 16 enn omvendt. Hvis du tar opp i 16 biter og deretter kunstig øker det til 24, vil kvaliteten være enda lavere enn de originale 16 bitene, og det er mulig at fremmed bakgrunnsstøy vil dukke opp i lyden.

Hva bør bithastigheten være?

Mange av dere må ha lagt merke til en forskjell i lydkvaliteten til sanger hvis du først lyttet til dem på YouTube og deretter byttet til å lytte til CDer eller til og med iTunes. Denne forskjellen i kvalitet skyldes bithastigheten. Generelt, i hverdagen, i 95% av tilfellene, bestemmes kvaliteten på opptaket av bithastigheten.

Som vi husker, er bitrate mengden informasjon om en lydbølge som vi registrerer per tidsenhet, oftest per 1 sekund.

Du husker at jo høyere bithastighet på lyden, jo mer informasjon vi trenger å registrere per tidsenhet om hver verdi av lydamplitudemålingen, jo mer bitrate trenger vi. Det er derfor bitrate er så viktig, det spiller ingen rolle bithastigheten til lyden, hvis du har en liten bitrate, vil du rett og slett ikke kunne ta opp alle nødvendige data for avspilling av høy kvalitet.

Bare husk - jo høyere bitrate, jo høyere lydkvalitet. Så enkelt er det.

For de fleste tilfeller er 320 Kb/sek nok. Dessuten vil de fleste rett og slett ikke merke forskjellen hvis de hører på musikk med høy bitrate.

Jeg blir ofte spurt om hva bithastigheten bør være for lyd av høy kvalitet? Jeg svarer - 320 Kb/Sec vil være nok, forutsatt at du har et 16-bits opptak. Ja, når du hører på FLAC-filer med samme musikk, kan du høre forskjellen og FLAC vil høres bedre ut, men for å høre denne forskjellen trenger du gode hodetelefoner og lydutstyr, og også at det er stille rundt deg. De. du trenger gode hjemmeforhold. For hjemmebruk anbefaler jeg å lagre musikk i FLAC-format med høyere bitrate og bitrate, men for enhver mobilbruk (og de fleste av oss hører på musikk mens du er på farten) er en mp3-fil med en bitrate på 320 Kbps mer enn nok . I tillegg er minnet på mobilenheten begrenset, og å lytte til mp3 sparer den perfekt, eller mobiltrafikken din hvis du hører på musikk ved hjelp av strømmetjenester.

Så trenger jeg en DAC eller ikke?

Sannsynligvis ikke, du trenger ikke en separat DAC. Den eneste grunnen til å kjøpe en DAC i dag er at datamaskinen, smarttelefonen eller hjemmelydsystemet ikke har en, eller at enhetene dine bruker gamle og veldig billige innebygde DAC-er, og lydkvaliteten når du kobler til hodetelefoner er forferdelig. Så ja, du trenger en DAC. Men hvis du bruker moderne utstyr, trenger du ikke en separat DAC, du vil rett og slett ikke høre forskjellen.

Mest sannsynlig ikke, du trenger ikke en separat DAC.

En annen grunn til å kjøpe en separat DAC er at du bygger et ekte high-end lydsystem, hvor hvert element må være feilfritt. I dette tilfellet er jeg enig i at du trenger en separat DAC.

I de fleste tilfeller vil det som allerede er innebygd i telefonen, nettbrettet eller den bærbare datamaskinen være nok for deg, moderne DAC-er er gode nok slik at du ikke hører merkbar lydforvrengning og for 80 % av publikummet vårt kan jeg trygt si - ikke kjøp DAC-er, du vil bare ikke høre forskjellen.

Vinyl, selvfølgelig, er en fasjonabel ting nå, venner, men det vil aldri trenge å overvinne digital musikkdistribusjon. I mer enn et og et halvt tiår har digitale lydkilder hatt en solid dominerende posisjon i både den profesjonelle og forbrukerelektronikksektoren. La oss snakke om hvordan du kan presse den maksimale Hi-Fi-juicen ut av et utvalg frukt - fra Internett-radiostasjoner til 24-bits lyd.

En gang i tiden var CD-spilleren den eneste løsningen, og ble generelt sett på som kul High End i begynnelsen, men i dag ser dette temaet ut til å anses som moralsk utmattet. Ja, på gammeldags vis har mange fortsatt CD-er i samlingene sine, men som et fysisk medium er det dårligere enn vinyl, som rett og slett ser vakrere ut, og er teknisk dårligere når det gjelder parametere til HD-lyd, som allerede selges mye. på Internett, ikke bare av audiofile, men også av store merker. Så, i stedet for en CD-spiller, trenger vi en mer allsidig enhet med eksterne innganger som kan konvertere den binære koden til nuller og enere til et analogt signal som deretter vil bli matet til forsterkeren og høyttalerne til slutt.

DAC-er er overalt

En AV-mottaker, en CD og, i prinsippet, enhver mediespiller er utstyrt med en enhet med en digital-til-analog-omformer (DAC, omformer, DAC). Som en uavhengig enhet dukket DAC-er opp som en avansert oppgradering til en eksisterende CD-spiller. Designerne mente at det ville være lurere å skille spilleren i separate enheter med egen strømforsyning.

En av de første eksterne DAC-ene Sony DAS-R1, utgitt på slutten av 1987

I den første ble den faktiske mekaniske delen med et avlesningsoptisk system og en digital utgang installert. Det ble kalt CD-transport. I den andre blokken var det ikke lenger noen bevegelige noder - bare et DAC-kort, hvis betydning nå har vokst til tittelen en digital hub. Det hender forresten ofte at en moderne CD-spiller har et par digitale innganger for tilkobling av eksterne kilder.

Livssyklusen til lyd fra kilden, påfølgende opptak og digitalisering, prosessering og omvendt syklus - digital-til-analog konvertering

En moderne omformer samhandler med en rekke signalkilder - det viktigste er at det er passende bytte for alle. Kilden kan også være en gammel DVD-spiller - de er vanligvis koblet til via optisk TosLink eller koaksialkabel. Sistnevnte ser ut som en vanlig "tulipan" fra et stereopar. Dyre modeller kan også bruke XLR-kontakter. Ved å bruke USB-inngangen kan du koble en datamaskin eller bærbar lydkilde til DAC-en.

I tillegg er bærbare DAC-er gjort kompatible med kilder basert på iOS- eller Android-telefoner, iPoder, nettbrett og andre dingser. Faktisk blir omformeren i alle disse tilfellene en ekstern lydmodul med separat strømforsyning og god maskinvare, noe som er uhørt i standard multimedieutstyr. Og moderne DAC-er er ofte utstyrt med en hodetelefonforsterker.

Multi-bit og single-bit DAC-er

Fram til det 21. århundre håndterte digital-til-analog-omformere kun 16-bits lyd, i henhold til Red Book CD-formatet. Det var rett og slett ingen annen måte. Samplingsfrekvensen for CD-er var 44 kHz, mens den for profesjonelle DAT-opptakere var litt høyere – 48 kHz. Til å begynne med fungerte alle DAC-er på et "parallellt" prinsipp - alle 16-biter ble "vektet" på en R-2R-matrise (en stige-type motstandskrets).

Eksempel på en R/2R DAC-krets

Kjennere kjenner utenat og setter pris på sjetonger som Burr-Brown PCM63 eller Philips TDA1541. R-2R-matriser viste seg imidlertid å være litt dyre og lite teknologisk avanserte. Nøyaktig laserjustering av alle motstandsverdier var nødvendig. Ellers førte unøyaktig bitmåling under drift til brudd på signallineariteten.

Derfor ble R-2R erstattet av DAC-er med 1-bits konvertering, kalt "delta-sigma". Hvis multibitene produserte signalspenningen direkte, basert på alle 16-bits data mottatt på matrisen, så svingte spenningen i delta-sigma avhengig av om "nullen" kom til mottakeren eller "en". 1 betydde en økning i analog signalspenning, og 0 betydde en reduksjon.

Burr-Brown PCM63 multibit DAC-brikke

Gamle audiofiler vil huske musikaliteten til R-2R-brikker, men det er ingen steder å gå. Delta Sigma viste seg å være både mer praktisk å sette opp og billigere å produsere. Og kvaliteten på SACD-formatet har bevist at 1-bits konvertering er utmerket til å takle High-End-oppgaver. SACD-samplingsfrekvensen måles ikke lenger i kilohertz, men i megahertz, så kretsen kan brukes med veldig enkle analoge filtre.

I klassiske PCM-baserte kretser må du fortsatt filtrere ut kvantiseringsstøy digitalt – det er flere av dem, og noen DAC-modeller gir muligheten til å velge en av dem.

Delta-sigmas selv gikk videre mot hybridkretser, der strømmen ble behandlet i kaskader, både i 1-bits og parallelle kretser. Men viktigst av alt økte størrelsen på et digitalt ord i dem, først til 24 og deretter til 32 biter. I tillegg er DAC-er basert på feltprogrammerbare portarrayer (FPGA) et lovende område, hvor det ikke finnes tradisjonelle omformere i det hele tatt.

Moderne Mytek Manhattan DAC fungerer med PCM-strømmer 32 bit / 384 kHz, DXD, DSD-DS-DSD256 (11,2 MHz)

Hvorfor en så utvidet bitdybde? For autentisitet. Den profesjonelle industrien bruker i dag 24-bits opptak, som gir en mer nøyaktig beskrivelse av det originale signalet. Som allerede nevnt er en rekke musikktitler allerede tilgjengelige i HD-format. Så du kan selvfølgelig lytte til den nedstrippede versjonen på en CD eller MP3, men du må innrømme at det er mer interessant å komme et skritt nærmere lydteknikerne som fiklet med favorittalbumet ditt. Og derfor må DAC-en din være helt klar til å motta høyoppløselig innhold – både via USB og andre dataoverføringsprotokoller.