Est-ce que mon téléphone a un dac? expliquer les dacs et les amplis dans les smartphones aujourd'hui

On nous pose souvent cette question, et maintenant que beaucoup de téléphones n’ont plus de prise casque, c’est encore plus courant: mon téléphone est-il doté d’un DAC? Qu'est-ce qu'un DAC et que fait-il? Qu'en est-il d'un ampli?

Voyons si nous pouvons trouver les réponses et, plus important encore, comprendre comment cela fonctionne et pourquoi nous avons besoin de ce DAC avec son drôle de nom et comment un ampli le fait sonner mieux ou pire.

Plus: l'état de l'audio sur smartphone: DAC, codecs et autres termes à connaître

Qu'est-ce qu'un CAD?

Image reproduite avec l'aimable autorisation de LG.

Un DAC prend un signal numérique de son entrée et le convertit en un signal analogique à sa sortie. Un signal audio numérique est facile à expliquer mais un peu plus difficile à comprendre. C'est un signal électrique qui est converti en bits. Les bits sont dans un modèle qui a une valeur spécifique à chaque point, et plus le signal original a été échantillonné, plus ce modèle et ces valeurs sont précis.

Un signal analogique correspond à ce que vous imaginez dans votre tête lorsque vous pensez à une forme d'onde. C'est un signal continu dont l'amplitude varie le long d'une ligne de temps.

Le son est converti en copie numérique car il est plus facile à compresser et les objets électroniques que nous aimons, comme nos téléphones, ne peuvent pas stocker un signal analogique comme une cassette. Ils ne peuvent pas non plus en lire une au dos, au cas où vous songeriez à connecter un lecteur de bande magnétique à votre téléphone. Un signal numérique est très différent d'un signal analogique et la meilleure façon de comprendre ceci est un petit diagramme pratique.

Le signal numérique suit des lignes très rigides et calculées, alors que le signal analogique est plus libre. C'est à cause des temps d'échantillonnage; plus de temps d'échantillonnage seraient rapprochés le long de l'axe inférieur (TIME) et produiraient un signal numérique plus lisse, plus proche de la forme analogique. L'axe de droite mesure l'amplitude d'une onde audio. Lorsque vous voyez le signal entre le troisième et le quatrième temps d'échantillonnage dans notre exemple, vous pouvez voir en quoi les deux signaux sont différents, ce qui signifie que le son produit sera différent.

La physique et les limitations inhérentes à l’être humain signifient que ce n’est pas aussi important pour la reproduction qu’il apparaît. Mais c'est très important pour le travail en studio et pour préserver la qualité originale d'un enregistrement. La conversion est une procédure très complexe et un DAC fait beaucoup de travail. L'important est de reconnaître pourquoi un fichier audio numérique peut sembler différent d'un enregistrement analogique.

L'ampli

Un amplificateur ne fait qu'une chose - génère un signal analogique (les amplis dont nous parlons, de toute façon), donc il est plus intense et sera plus fort lorsqu'il sortira d'un haut-parleur. Un signal analogique n'est que de l'électricité. Augmenter l'électricité est vraiment très facile et vous utilisez ce qui revient à un transformateur (les ingénieurs installateurs, cela doit être simple) pour prendre l'entrée, prendre de l'énergie ailleurs et la mettre en marche. Cela transforme la source.

Construire un ampli est facile. Construire un bon ampli ne l’est pas.

Quelques détails peuvent montrer la partie facile. Pour amplifier un signal fluctuant - comme tout type d'audio - vous utilisez un composant à trois fils appelé transistor (ou son équivalent dans un circuit intégré). Les trois connexions s'appellent la base, le collecteur et l'émetteur. L'alimentation d'un signal faible entre la base et l'émetteur crée un signal plus intense sur l'émetteur et le collecteur lorsqu'il est alimenté par une source d'alimentation externe. Le signal original est attaché à la base et le haut-parleur est attaché au collecteur. Vous pouvez faire la même chose avec un tube à vide, mais cela ne rentrera pas dans votre téléphone.

Le plus difficile est de faire tout cela en maintenant la fréquence et l'amplitude d'origine. Si l'ampli ne peut pas reproduire la fréquence du signal d'entrée, sa réponse en fréquence ne correspond pas et certains sons sont amplifiés plus que d'autres et tout sonne mal. Si l'amplitude d'entrée (appelons ce volume) augmente jusqu'à atteindre un niveau auquel la sortie ne peut pas correspondre (un transistor ne peut émettre autant de puissance), le volume de l'ampli s'éteint et votre son commence à écraser et à se déformer. Enfin, si vous écoutez pendant l’enregistrement (nous appelions cela un appel), un ampli doit faire attention à ne pas amplifier le signal suffisamment haut pour que le microphone le détecte ou vous obtiendrez un retour. Cela ne s'applique pas uniquement à la sortie que vous pouvez entendre, mais au signal lui-même. Electricité = magnétisme.

Un ampli de qualité peut atténuer toute la distorsion qu'il crée.

Lorsque vous parlez de gros amplis utilisés sur scène, il y a beaucoup d'autres choses dans le mix, comme des préamplis, des amplis à plusieurs étages ou même des configurations compliquées d'ampli-op pouvant affecter le son. Mais les petits amplis ont leurs propres difficultés si vous voulez en fabriquer un bon également. Vous ne pouvez pas amplifier un signal analogique sans affecter le gain (volume), la fidélité (reproduction fidèle du son) ou l'efficacité (consommation de la batterie). Faire un bon ampli pour un téléphone est difficile. Bien plus difficile que d’utiliser un bon DAC, c’est pourquoi nous voyons des téléphones avec un bon DAC 24 bits qui ont toujours un son de qualité médiocre par rapport à un téléphone comme le LG V30 qui dispose également d’un excellent amplificateur.

Profondeur de bits et taux d'échantillonnage

Nous ne pouvons pas entendre l'audio numérique. Mais nos téléphones ne peuvent pas stocker l'audio analogique. Ainsi, lorsque nous jouons, notre musique doit passer par un CAD. Notre petit diagramme ci-dessus montre combien il est important d'échantillonner un signal analogique autant de fois qu'il est raisonnablement possible de le convertir en fichier numérique. Mais la profondeur de votre échantillonnage fait également une différence.

Sans être trop technique, plus vous voulez que chaque échantillon soit précis, plus la profondeur de bits à utiliser est élevée. La profondeur de bits est représentée par un nombre qui peut être trompeur. La différence de taille entre 16 et 24 et 32 ​​est plus que vous ne le pensez. Beaucoup plus.

Lorsque vous ajoutez un bit, vous doublez le nombre de modèles de données.

Un bit ne peut stocker que deux valeurs (0 et 1), mais vous pouvez les utiliser comme vous le feriez avec des chiffres "normaux". Commencez à compter à 0 et vous frappez 9; vous ajoutez une autre colonne au nombre et obtenez 10. À l'aide de bits, vous commencez à 0 et lorsque vous appuyez sur 1, vous ajoutez une autre colonne pour obtenir 00 qui devient un nombre à 2 bits. Un nombre à deux bits peut avoir quatre modèles de données ou points différents (00, 01, 10 ou 11). Lorsque vous ajoutez un seul bit, vous doublez le nombre de points de données et un nombre de 3 bits peut avoir huit modèles de données différents (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 ou 111).

Ne t'inquiète pas. Nous en avons fini avec les mathématiques. Il est simplement important de comprendre ce que représente vraiment la profondeur de bits. Un signal 16 bits contient 65 536 points de données distincts, un signal 24 bits, 256 fois plus de données, avec 16 777 216 points par échantillon, et un signal 32 bits, 4 294 967 294 points par échantillon. C'est 65 536 fois plus de données qu'un fichier 16 bits.

Les taux d'échantillonnage sont mesurés en hertz et 1 hertz signifie une fois par seconde. Plus vous échantillonnez un fichier, plus vous pouvez capturer les données d'origine. L'encodage audio de qualité CD enregistre les données à un taux de 44 100 fois par seconde. L'encodage haute résolution peut échantillonner de manière réaliste à 384 000 fois par seconde. Lorsque vous capturez plus de données avec une profondeur de bits plus élevée et que vous le faites plus de fois par seconde, vous pouvez recréer l'original plus précisément.

Construire un bon DAC et un bon ampli n’est pas la seule partie compliquée du processus: l’encodage audio utilise des millions et des millions de calculs chaque seconde.

Ces mêmes facteurs importent également pour l'audio en continu (qui est numérique), mais l'audio en continu ajoute une couche supplémentaire de complication car sa qualité dépend également du débit binaire - bits traités par unité de temps. Nous mesurons cela de la même manière que nous mesurons les vitesses Internet: kbps (kilobits par seconde). Plus c'est haut, mieux c'est. Le codec utilisé pour compresser un signal audio numérique est également important. Les codecs sans perte tels que FLAC ou ALAC conservent davantage de données numériques que les codecs avec perte tels que MP3. Beaucoup de travail est nécessaire pour que le son passe par le haut-parleur ou le casque.

Numéros du monde réel

Nous avons mentionné précédemment que l'encodage d'un enregistrement pour le stockage (en tant que maître) est un peu différent de l'encodage pour la lecture. Les machines et les ordinateurs ne peuvent pas entendre et c'est tout un jeu de chiffres. Lorsque vous encodez et décodez un signal audio, vous faites beaucoup de calculs. Plus vous utilisez d'informations pour calculer l'amplitude d'un signal, plus les calculs seront précis. Mais nos oreilles ne sont pas des ordinateurs.

Même une audition parfaite ne vous aidera pas à tirer le meilleur parti d'un système sudio 32 bits. Pour le moment, en tout cas.

Un fichier audio est rempli de "sons" que nous ne pouvons pas entendre. La plupart des données d'un codage 32 bits ne sont d'aucune utilité lors de l'écoute, et une fréquence d'échantillonnage trop élevée peut sembler moins bonne car elle introduit trop de bruit électrique. La production d'un fichier audio numérique contenant la bonne quantité d'informations en tient compte, tout comme la conception d'un CAD. Mais comme toutes choses, les chiffres les plus élevés sont plus visibles pour ceux qui les commercialisent. Savoir comment et pourquoi tout cela fonctionne est vraiment cool, mais savoir ce dont vous avez besoin est plus important.

Un fichier audio numérique codé à 24 bits et 48 kHz, ainsi qu'un convertisseur numérique / analogique capable de les convertir, offrent la meilleure qualité audible. Tout ce qui est plus élevé est un placebo et un outil de marketing.

Les limites physiques de notre corps et le fonctionnement actuel de notre technologie impliquent que les données collectées à une profondeur de plus de 21 bits et échantillonnées à une fréquence supérieure à 42 kHz constituent la limite de l'audition "parfaite". Il est important de disposer d’une copie numérique de l’enregistrement audio enregistré à des débits extrêmement élevés au cas où une avancée technologique surviendrait, mais les fichiers que vous écoutez aujourd’hui et le matériel capable de les lire ont un plafond raisonnable. Mais cette percée ne se produira jamais avec le matériel que nous utilisons aujourd'hui, de sorte que le DAC 32 bits de votre LG V30 est excessif.

Alors, passons à nouveau par cette chose DAC et amp

Un DAC est un composant audio utilisé pour transformer les fichiers audio numériques stockés sur nos téléphones en un signal analogique. Il y a beaucoup de calculs compliqués en jeu qui essaient de rendre la copie d'une copie proche de l'original, mais une grande partie des données audio est quelque chose que nous ne pouvons pas entendre. Vous pouvez même aggraver les choses si vous essayez de trop en faire lors de l'encodage d'un fichier.

Une application lit le fichier. Un DAC le convertit en analogique. L'ampli amplifie le signal. Et le fromage reste seul.

Un signal analogique est introduit dans un ampli qui augmente l'intensité du signal pour qu'il soit plus fort. Mais rendre les choses plus fortes sans les faire sonner est très difficile. Cela devient particulièrement compliqué lorsque vous utilisez un appareil aussi petit qu'un téléphone disposant d'une batterie limitée. L'ampli peut (et a généralement) plus d'impact que le CAD sur le son de nos oreilles.

La sortie analogique du convertisseur numérique / analogique et de l'amplificateur est quelque chose que nos écouteurs peuvent jouer et nos oreilles peuvent entendre, mais nos téléphones ne peuvent pas en stocker une correctement. Un fichier numérique est donc nécessaire. Et si un ingénieur opère quelque part une avancée significative dans le codage et le décodage audio numérique, les œuvres originales sont stockées avec une quantité astronomique de données, dont une grande partie est éjectée lors du codage d'un fichier de qualité optimale.

Tout ce dont vous avez besoin est un DAC capable de convertir des fichiers 24 bits / 48 kHz, un amplificateur qui amplifie le signal sans ajouter de distorsion ni de bruit, et des fichiers de haute qualité à reproduire.

Ouf.

Mon téléphone a-t-il un DAC et un ampli?

Est-ce que ça fait du bruit? Si c'est le cas, il dispose d'un convertisseur N / A et d'un amplificateur.

Nous avons expliqué pourquoi l'audio enregistré est converti plus tôt en une copie numérique, mais qu'en est-il d'un signal analogique? Pourquoi est-ce spécial et pourquoi devons-nous reconvertir l'audio en analogique? À cause de la pression.

Chaque chose électronique qui peut jouer des sons a un CAD.

Une façon de mesurer un signal analogique est son intensité. Plus la fréquence d'un signal est intense (plus loin du point zéro d'une forme d'onde) que plus elle est puissante lorsqu'elle sera recréée par un haut-parleur. Un haut-parleur utilise un électroaimant et du papier ou un tissu qui se déplace pour convertir le signal en son. Le signal analogique maintient la bobine en mouvement et les éléments en papier ou en tissu poussent l'air pour créer une onde de pression. Lorsque cette onde de pression atteint nos tympans, elle émet un son. Variez l'intensité et la fréquence des ondes de pression et créez des sons différents.

Cela semble presque magique, et les scientifiques qui ont découvert comment enregistrer et lire de l'audio étaient à un niveau plus intelligent.

Un DAC et un ampli peuvent vivre heureux à jamais dans vos écouteurs ou votre câble.

Certains téléphones ont un meilleur convertisseur numérique / analogique et un meilleur amplificateur que d'autres, et les téléphones sans prise casque n'ont pas besoin d'utiliser un combo convertisseur numérique / analogique pour envoyer de l'audio à un casque. Tous les téléphones les ont pour les sons du système et les appels vocaux, mais un DAC et un ampli peuvent également vivre dans votre casque ou même dans le câble qui relie le casque à votre port USB. USB-C peut envoyer des sorties audio analogiques et numériques. Les deux écouteurs normaux (avec un adaptateur) peuvent être utilisés pour lire de l'audio analogique à partir du port. Les écouteurs dotés de leur propre DAC peuvent recevoir l'audio numérique à décoder et à convertir eux-mêmes.

Et vous avez probablement des écouteurs avec un DAC et un ampli à l'intérieur, parce que c'est comme ça que Bluetooth fonctionne.

Audio Bluetooth

Un DAC et un ampli doivent s'aligner entre le fichier numérique en cours de lecture et vos oreilles. Il n'y a pas d'autre moyen d'entendre des sons. Lorsque nous utilisons Bluetooth pour écouter de la musique ou un film (ou même un appel téléphonique), nous envoyons un signal numérique à partir de notre téléphone et dans nos écouteurs Bluetooth. Une fois là-bas, il est converti à la volée (c'est ce que signifie la diffusion audio en continu) en un signal analogique, acheminé via les haut-parleurs et transmis dans les airs comme une onde de pression à vos oreilles.

Bluetooth ajoute une autre couche de complication au mélange, mais un DAC et un ampli sont toujours impliqués.

La qualité d’un DAC et d’un amplificateur lors de l’utilisation de Bluetooth est tout aussi importante que dans le cas d’une connexion filaire, mais d’autres composants peuvent également affecter le son. Avant que l'audio soit envoyé via Bluetooth, il est compressé. C'est parce que Bluetooth est lent. Un fragment de fichier plus petit est plus facile à envoyer qu'un fichier plus volumineux et la compression de l'audio facilite le flux. Lorsque le morceau d'un fichier audio compressé est reçu par votre casque, vous devez d'abord le décompresser, puis l'envoyer dans le bon ordre par le biais du DAC et de l'ampli de votre casque. Il existe différentes manières de compresser, découper, transférer et réassembler l'audio via Bluetooth à l'aide de différents codecs audio Bluetooth. Certains apportent un meilleur fichier numérique (profondeur de bits et taux d'échantillonnage) que d'autres au DAC et à l'ampli de votre casque, mais une fois que les données sont arrivées, votre casque Bluetooth fonctionne exactement de la même manière qu'un DAC et un ampli internes.

Un résumé et ce qui compte

Il existe de nombreuses manières d’obtenir de la musique à partir de la chanson que vous avez téléchargée sur votre téléphone. Mais chacun d'entre eux nécessite un DAC et un ampli.

Vous n'avez pas besoin d'être un audiophile pour écouter de la musique. Ce qui compte, c’est ce que vous pensez.

Les composants audio haut de gamme peuvent traiter plus de données audio et offrir un son de meilleure qualité, mais tout dans la vie doit faire l’objet d’un compromis. Un DAC capable de convertir plus de 16 bits audio coûte plus cher à l'achat et à intégrer à un téléphone, car il est également plus sensible aux interférences provenant d'autres composants. Il en va de même pour un ampli - des amplis particulièrement puissants pouvant piloter des écouteurs à haute impédance. Même les fichiers audio eux-mêmes ont un inconvénient, car les fichiers audio "haute résolution" peuvent être assez volumineux et prendre plus d'espace de stockage ou une connexion plus rapide pour la diffusion.

Vous n'avez vraiment pas besoin de savoir cela pour apprécier le son de votre téléphone. Et c'est la clé - c'est vous qui décidez ce qui sonne bien. Ne laissez aucune discussion sur ce qui est le meilleur ou ce qui ne va pas avec Bluetooth influencer ce que vous entendez, surtout si cela vous convient.