Introducción a los DAC: Guía para entusiastas de los auriculares | Parte 1

En la Parte 1 de esta guía DAC, aprendemos cómo los archivos digitales se convierten a audio analógico, incluidos los formatos de archivo, alta resolución, entradas y salidas.

Escucho música, así que necesito un CAD

?

En resumen, sí, y si tienes un teléfono, un portátil o un ordenador, ya lo tienes.

Esperar. ¡Esperar! No dejes de leer ahora.

La verdadera pregunta es: ¿Necesito comprar un externo? CAD

?

Y esa pregunta es un poco más complicada. Sigue leyendo…

A CAD , o Convertidor digital a analógico , es (como dice) un dispositivo que convierte señales digitales en señales analógicas. El audio que comienza como una serie de 1 y 0 eventualmente termina como música proveniente de sus auriculares. Es el DAC (y algunos otros pequeños componentes en el camino) lo que hace que suceda la magia.

Mientras que la nomenclatura popular es ' CAD

', un convertidor digital a analógico puede abreviarse como ' D/A ', ' D2A ', o ' D a A '.]

Fuentes analógicas, como caseteras , carrete a carrete , tocadiscos o Radios AM/FM no requieren conversión de digital a analógico, simplemente porque no son digitales. DAC se utilizan para convertir fuentes y archivos de audio digital (como streaming, mp3, FLAC, ALAC, CD, SACD, DVD-Audio, etc.) en una señal analógica que se alimenta a un amplificador para la reproducción.

¿Ya tengo un DAC?

¿Escuchas música desde un teléfono o un reproductor de CD? Entonces sí, ya tienes un DAC.

Barato CAD chips (que van desde unos pocos dólares a decenas de dólares) se incluyen en casi todas las fuentes digitales, o al menos aquellos con un toma de auriculares . Como la mayoría de las cosas en este pasatiempo de audio personal, la preocupación es la calidad de esos componentes y su capacidad para reproducir sonido de alta fidelidad.

DAC

generalmente se basan en un chip de computación electrónico y, como cualquier cosa basada en computadora, Ley de Moore implica que, con el tiempo, la potencia informática mejora continuamente (se vuelve más pequeña, más rápida y más barata).

Esto significa que los primeros DAC encontrado en la primera gama alta Los reproductores de CD no suelen sonar muy bien, pero el minúsculo chip del económico Apple iPhone dongle de auriculares tiene notable buen rendimiento .

Nos vamos a centrar en la adición de un externo CAD a su dispositivo de reproducción de audio digital y si necesita comprar uno. Este DAC externo pasa por alto el económico interno dentro de su fuente digital.

Este artículo se divide en dos partes:

1. Parte 1 examinará cómo se crean los archivos de audio digital y cómo conectar un DAC externo . Esto incluye discutir las conexiones de entrada digital (desde la fuente) y las salidas de audio analógicas.
2. Parte 2 del artículo será explorar cómo funcionan los DAC incluidos problemas, características, conjuntos de chips, muestras y filtros.

Se requiere una comprensión básica de cómo se crea el audio digital para comprender las diferencias entre las entradas digitales como USB, óptica y coaxial. Entonces, sin más preámbulos, analicemos cómo convertir el sonido analógico en un archivo digital.

Fundamentos del audio digital

Conversión de música a bits: conversión de analógico a digital (ADC)

La típica cadena de un músico a ti se ve así (de AudioAdvice.com ):

• Durante el proceso de grabación, un artista establece una pista. Los micrófonos captan los sonidos de las voces y los instrumentos como señales de audio analógicas.

• Los ingenieros de grabación almacenan las señales analógicas como digitales. El equipo de grabación utiliza convertidores de analógico a digital para transformar las señales analógicas en señales digitales para su almacenamiento. Hoy en día, esto generalmente significa almacenarlos como señales digitales como un archivo de audio digital.

• Durante la reproducción, un CAD decodifica las señales digitales almacenadas. Al hacerlo, el DAC convierte esas señales nuevamente en audio analógico.

• A CAD envía las señales analógicas convertidas a un amplificador . El amplificador, a su vez, envía música a través de tus auriculares o altavoces estéreo.

Centrémonos ahora en la parte que te permite escuchar una grabación de audio en tus auriculares. El proceso de conversión que toma la música y te permite escucharla no es tan complicado. La reproducción comienza en el ámbito analógico o en el digital.

• Archivo de audio digital → DAC → Salida analógica
• Grabación analógica → ADC → Archivo de audio digital → DAC → Salida analógica

Como puede ver, la única diferencia es que una grabación analógica debe convertirse en un archivo digital antes de almacenarse y enviarse al CAD

.

Señales análogas

No hace mucho tiempo, no había digital en la cadena. Los micrófonos captaron la Señal analoga y lo almacenó en formato analógico en un carrete a carrete cinta. A partir de ahí, se creó un disco y la aguja de un tocadiscos se movió físicamente para crear el sonido a medida que viajaba a través de los surcos del disco. (¿Puede haber algo más analógico?)

Entonces, la pregunta es, ¿Cómo se convierte una señal analógica en un archivo digital? ?

Tasa de muestreo, profundidad de bits y tasa de bits

Un Señal analoga Representa continuamente el sonido a través de una onda de voltaje que varía continuamente. Cada ola tendrá una cresta y un valle (una período ) y cuantos periodos hay por segundo es el frecuencia (medido en Hz).

Para convertir esa señal en un flujo de bits de 1 y 0, la onda analógica es muestreado (se mide la altura) a intervalos específicos de tiempo (la frecuencia de muestreo ).

Para audio de CD, la frecuencia de muestreo estándar es de 44.100 muestras por segundo y se almacena como binario de 16 bits ("palabras"), lo que se conoce como profundidad de bits . La profundidad de bits indica cuántos datos se graban por muestra y es una medida de la precisión con la que se representa un sonido en el audio digital.

Es posible que haya visto esos números antes: 16 bits/44,1 kHz, o a veces solo 16/44, es la forma abreviada común de audio de CD.“Una mayor profundidad de bits proporciona una grabación de sonido más detallada. Una profundidad de bits baja hace que se pierdan los sonidos bajos... Por cada aumento de 1 bit, la precisión de la grabación se duplica. Cuanto mayor sea la profundidad de bits, mejor sonará la grabación”. – cable de vida

Tasa de bits , sin embargo, es una medida de ancho de banda (datos a lo largo del tiempo) expresada en miles de bits por segundo (Kbps). La tasa de bits afecta directamente el tamaño del archivo digital. A diferencia de la profundidad de bits, que determina el nivel de detalle de una grabación y es una medida de precisión, la velocidad de bits determina la calidad general del archivo de audio.

Comprender los números

Nombre	Profundidad de bits	/	Frecuencia de muestreo	Tasa de bits

Nombre	Profundidad de bits	/	Frecuencia de muestreo	Tasa de bits
Unidades	poco	/	kHz	kbps
Medida de	Cantidad	/	Frecuencia	Banda ancha
Responsabilidad	Dinámica y Detalle	/	Exactitud	Calidad general y tamaño de archivo

Obviamente, en todos estos casos, se prefieren números más altos. Mayor calidad, precisión, detalle y rango dinámico mejorado son objetivos claros para la reproducción de música de alta fidelidad. pero cuanto es suficiente?

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Los límites de la audición y el estándar del Libro Rojo

Aquí nos topamos con las limitaciones del oído humano. Los humanos tienen un rango limitado de audición en comparación con otros animales (como perros y murciélagos ) y (desafortunadamente para nosotros que ya no somos jóvenes) empeora con el tiempo.

“El rango de frecuencias auditivas 'normales' de una persona joven y sana es de unos 20 a 20.000 Hz. Y aunque un rango audible 'normal' para el volumen es de 0 a 180dB, cualquier cosa por encima de 85dB se considera perjudicial, por lo que debemos tratar de no pasarnos por ahí.

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A medida que envejecemos, son las frecuencias superiores las que perdemos primero. Entonces, cuando lleguemos a la mediana edad, podemos esperar escuchar hasta alrededor de 14,000 Hz”. – Cuidado Nacional de la Audición

En el corazón mismo de la conversión digital está la teorema de Nyquist ( nombrado después de ingeniero electrónico harry nyquist ). Sin insistir demasiado en esto, el teorema de Nyquist establece que la frecuencia de audio máxima que se puede representar en cualquier frecuencia de muestreo dada es igual a la mitad de la frecuencia de muestreo.

Para capturar todas las frecuencias audibles, es necesario (como mínimo) muestrear a una tasa del doble de la percepción humana. Si elegimos un rango superior (22 kHz) que está ligeramente por encima del promedio (20 kHz), esto se vería así:

2 x 22 kHz = frecuencia de muestreo de 44 kHz

“Espera”, dices, “¡he visto ese número hace muy poco!”.

Buen viejo CD de audio digital de 16 bits/44,1 kHz. (¡Así es como se les ocurrió la frecuencia de muestreo!) Esto se describe en el ' libro Rojo estándar', que define todos los parámetros y propiedades del formato de CD.

Se decidió una profundidad de bits de 16 para capturar un rango dinámico de 96dB .

Tenga en cuenta que una conversación a gritos en el metro o el sonido de un Canal de televisión británico es de unos 95 decibelios y que cualquier cosa por encima de 85dB se considera potencialmente dañina para su audición.

Aunque en la gran mayoría de los casos, un rango dinámico de 96 dB debería poder capturar el audio correctamente, las distinciones de la música más exigente (como la música clásica) requieren más rango dinámico que una canción pop.

Las diferencias entre los pasajes más silenciosos y los más ruidosos son mayores, por lo que para encapsular mejor estos matices, las resoluciones más altas (profundidad de 24 bits y 32 bits) han ganado popularidad.

El audio digital de 16 bits tiene una profundidad máxima de bits de 96 dB, el de 24 bits tiene un máximo de 144 dB y el de 32 bits tiene un máximo de 192 dB.

Compresión sin pérdida y con pérdida

Arriba, mencionamos el tamaño del archivo y su correlación con la tasa de bits. Si alguna vez ha copiado un CD a mp3, sabe que una tasa de bits más alta dará como resultado archivos de mayor tamaño. En los primeros días del audio digital, para combatir el tamaño de archivo cada vez mayor y el costo de almacenamiento, la gente descubrió formas inteligentes de almacenar audio digital en tamaños reducidos.

Se considera un formato de compresión perfecto que almacena todos los datos de audio, cada bit de cada muestra. sin pérdidas . Los archivos de audio sin pérdida se pueden convertir a cualquier otro tipo de archivo sin pérdida sin pérdida de calidad porque se conservan todos los datos originales.

La forma más obvia de ahorrar espacio es comprimir el audio para almacenarlo y luego descomprimirlo para reproducirlo. Esto requiere un tipo especial de programa de computadora llamado códec ( co der- dic oder).

Otra forma de ahorrar espacio es analizar el audio y eliminar cualquier fragmento que no sea audible. Por lo tanto, la ' con pérdidas nació el formato de compresión de audio. La copia con pérdida no es perfecta; es un compromiso de calidad vs tamaño. Esta es la razón por la cual la selección de la tasa de bits es importante al crear un archivo con pérdida.

La única razón para usar un formato con pérdida de tasa de bits más baja es ahorrar espacio de almacenamiento si está dispuesto a sacrificar la calidad del sonido.

Los archivos de audio digital creados con velocidades de bits más bajas serán más pequeños pero sonarán peor (y viceversa). El consenso general es que si debe elegir un tipo de archivo con pérdida en lugar de sin pérdida, seleccionar una velocidad de bits de 320 Kbps dará como resultado un archivo de audio digital que generalmente no se puede distinguir de la fuente original sin pérdida (como un CD).

En el experimento de escucha de Lifehacker, concluido :

“…nadie puede oír la diferencia entre un archivo de audio CBR de 320 kbps y el CD. Y los resultados VBR de 192 kbps tienen unapenasdiferencia estadísticamente significativa en comparación con el audio de CD sin formato con un nivel de confianza del 95 %. estoy hablando absolutamenteoblea delgadaaquí."

El audio digital en un CD está sin comprimir y sin pérdidas. Se puede comprimir en un archivo digital sin pérdida o con pérdida. Un archivo comprimido sin pérdida puede tener la mitad del tamaño del archivo de audio digital original, mientras que un archivo comprimido con pérdida puede tener una décima parte del tamaño del original. (Estas son generalizaciones aproximadas a modo de ejemplo).

La compresión de archivos de audio no tiene que fijarse en una 'tasa de bits constante' ( CBR ) pero puede ser una 'velocidad de bits variable' o cambiante ( VBR ). La ventaja de VBR es reducir aún más el tamaño del archivo (por supuesto, con una pequeña penalización de calidad) ya que el códec reduce automáticamente la tasa de bits para pasajes tranquilos y la aumenta para pasajes complejos.

En el mundo actual, el almacenamiento es barato y los archivos de música son relativamente pequeños. ¿Por qué comprometer la calidad y utilizar un formato con pérdida cuando los formatos sin pérdida ofrecen copias perfectas de la música original?

Tipos de archivos de audio digital

Como comentamos, los archivos de audio digital se pueden guardar con pérdida o sin pérdida y en una variedad de velocidades y profundidades de bits. Al igual que con todo lo demás, existen formatos de archivos digitales que compiten entre sí. Algunos formatos de archivo son de código abierto y otros son propiedad de empresas.

Una ventaja de muchos tipos de archivos de audio digital es la inclusión de metadatos (carátula del álbum, información del título de la canción y del artista, etc.) dentro del propio archivo.

Formatos de audio con pérdida

Los formatos con pérdida más comunes en audio digital son el universal Capa de audio MPEG-1 III (MP3) y su sucesor planeado Codificación de audio avanzada ( CAA ) . Ambos son extremadamente populares con la alternativa AAC que tiene una ligera ventaja en la calidad del sonido a la misma velocidad de bits.

MP3 es el estándar de código abierto, mientras que AAC se usa en Apple iTunes, Apple Music streaming y YouTube streaming.

Ogg Vorbis (OGG) es otro formato de archivo con pérdida que es popular debido a que es de uso gratuito y sin patente. Se utiliza para la música del juego en muchos videojuegos y es el formato en el que se Spotify flujos de servicio de música.

Audio de Windows Media ( AMM ) es una serie de códecs de audio patentados desarrollados por microsoft . Incluyen varias versiones diferentes: WMA (con pérdida), WMA Voice (con pérdida solo para voz), WMA Pro (multicanal) y WMA Lossless.

Calidad maestra autenticada ( MQA ) fue lanzado en 2014 por audio meridiano y es un híbrido de compresión con pérdida y sin pérdida. Es un formato controvertido debido a las restricciones de licencia y las afirmaciones de audio discutibles frente a los resultados. MQA es utilizado predominantemente por el Servicio de transmisión TIDAL .

“No hay duda de que MQA degrada la calidad del audio para los usuarios que no tienen un decodificador MQA. La parte compatible de la señal MQA equivale a unos 13 a 15 bits a una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz o 48 kHz.

La pérdida de resolución se debe a la disminución de la resolución, el ruido difuminado y el ruido pseudoaleatorio del canal de compresión de alta frecuencia que ocupa los 8 a 11 bits inferiores. Cuando está completamente decodificado, la resolución de MQA está limitada a 17 bits a 96 kHz. – BenchMarkMedia.com

Formatos de audio sin pérdida sin comprimir

Formato de archivo de audio de forma de onda ( WAV ) fue desarrollado por microsoft y IBM , y es el método de codificación de formato de CD estándar. No está comprimido y, por lo tanto, requiere mucho más espacio de almacenamiento que los formatos comprimidos sin pérdidas.

Formato de archivo de intercambio de audio (AIFF ) fue desarrollado por Manzana en 1988 como una alternativa WAV (también sin comprimir) con soporte de metadatos mejorado.

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Los formatos de archivo de audio sin pérdidas son compatibles con audio estándar o de alta resolución.

Formatos de audio comprimidos sin pérdidas

Códec de audio sin pérdida gratuito (FLAC) es el estándar (casi) universal debido a su formato abierto y licencia libre de regalías. Apple no lo admite oficialmente, ya que tienen el suyo propio. Códec de audio sin pérdidas de Apple ( ALAC ) formato. Ambos pueden reducir el tamaño del archivo original sin comprimir en un 50 por ciento y conservar una copia idéntica de los datos de audio originales.

M4A es un archivo de audio digital guardado en formato MPEG-4 y codificado con AAC o ALAC (y como tal puede ser con pérdida o sin pérdida).

Transmisión directa digital (DSD) (formatos .dsf y .dff) fue creado por sony y Philips para ellos Súper CD de audio (SACD) formato. Los archivos DSD vienen en varias frecuencias de muestreo, desde DSD64 hasta DSD512, que muestrean frecuencias de audio de 2,8224 MHz a 22,5792 MHz (ocho veces la frecuencia SACD). También se conoce como flujo de bits SACD de 1 bit.

El estándar más común de Modulación de código de pulso ( PCM ) fue utilizado en el competidor de SACD DVD de audio y el tema de qué formato (DSD vs PCM) fue superior estaba en constante debate. Ambos formatos utilizan un enfoque diferente con respecto a la frecuencia de muestreo y la profundidad de bits.

Los formatos de archivo de audio digital menos comunes que puede encontrar incluyen WavPack (VIRGINIA OCCIDENTAL), TTA , ATRAC (Hurra minidisco !), OPUS y MONO .

Audio de alta resolución (alta resolución)

Lo que constituye audio de alta resolución está bajo cierto debate. WhatHiFi proporciona cuál es probablemente la definición más segura:

“El Grupo de Entretenimiento Digital, la Asociación de Electrónica de Consumo y la Academia de Grabación, junto con los sellos discográficos, han audio de alta resolución formalmente definido como: “Audio sin pérdidas que es capaz de reproducir la gama completa de sonido de grabaciones que han sido masterizadas a partir de fuentes de música con mejor calidad que la de un CD”.

En sus términos más simples, el audio de alta resolución tiende a referirse a archivos de música que tienen una frecuencia de muestreo y/o profundidad de bits más alta que un CD, que se especifica en 16 bits/44,1 kHz”.

Es posible que haya notado la inclusión de "Audio de alta resolución" y "Audio inalámbrico de alta resolución" Certificación logotipos en muchos productos de audio últimamente. La definición de 'audio' fue anunciada por la Asociación de Industrias de Tecnología de la Información y Electrónica de Japón (JEITA) en 2014, mientras que la definición de 'inalámbrico' se anunció en 2018.

La certificación define condiciones mínimas que los productos ( amplificadores , micrófonos, parlantes, audífonos, etc.) deben cumplir para ser considerados “Hi-Res” por esta asociación y para exhibir el logo.

¿Dónde puedo comprar música de alta resolución?

Servicio	Género	Formatos de archivo admitidos

Servicio	Género	Formatos de archivo admitidos
7digital	Alternativa, Ambient, Africana, Americana, Blues, Clásica, Country, Cristiana, Navidad, Cámara, Infantil, Dance, Deep House, Drum Bass, Dancehall, Dubstep…	FLAC (24 bits).
Sonidos Acústicos Super HiRez	Blues, Pop/Rock, Clásica, Vocalistas Femeninas, Folk, Jazz...	DSD, FLAC y ALAC.
Pistas HD	Rock, Rock clásico, Pop, Jazz, Clásica, Country, Electrónica, Folk, Fusión...	AIFF, ALAC, WAV, FLAC y DSD. Frecuencias de muestreo de hasta 352/24 bits
iTrax	Acústica/Guitarra, Blues, Acústica/Instrumental, Rock/Pop, Jazz, Clásica, Country/Folk, Eléctrica/Instrumental, Mundo, Crossover, RB y Navidad.	FLAC y WAV.
Música DSD nativa y más allá	Big Band, Clásica, Compilación de Clásica, Crossover de Clásica, Gospel, Acústica Independiente, Jazz, Compilación de Jazz...	DSD.
Qobuz	Pop, rock, electrónica, soul, funk, R7B, rap, blues, country, folk, bandas sonoras, clásica, jazz, mundo e infantil.	FLAC (24 bits).
Maestros de ProStudio	Alternativa, Blues, Clásica, Country, Francófona, Vacaciones, Jazz, Pop, RB/Soul, Rock...	AIFF, ALAC y DSD (hasta 11,2896 MHz).

Si prefiere suscribirse a un servicio de transmisión de audio de alta resolución (en lugar de comprar y descargar archivos de música), sus mejores opciones son:

• Amazon Music Unlimited (Ultra HD)
• primofónico
• Qobuz Sublime+
• Maestros de mareas

Entradas digitales y salidas analógicas

Conexiones digitales por cable

Como se mencionó, un CAD

requiere una fuente digital (a veces denominada "transporte") que proporciona un archivo de audio digital como un flujo de 1 y 0. Esta fuente se puede conectar al DAC a través de un puerto digital y cable , o incluso de forma inalámbrica . Si bien hay varias interfaces digitales de audio menos comunes ( Wordclock , Firewire , Rayo , etc.) que omitiremos por brevedad, los tipos más comunes de conexiones digitales por cable que se encuentran en los DAC son:

AES3

AES3 (o AES/EBU) es un estándar creado por Audio Engineering Society para transferir una señal de audio digital estéreo (2 canales de audio PCM sin comprimir) a través de un solo XLR digital. cable . Si bien parece físicamente igual que un cable XLR estándar, es posible que no sea posible usar un cable XLR analógico en lugar de uno digital, pero funcionará al revés.

S/PDIF

El ' Interfaz digital Sony/Philips ' ( S/PDIF ) estándar ha existido durante décadas. De Wikipedia : “La señal se transmite a través de un coaxial cable con conectores RCA o un cable de fibra óptica con conectores TOSLINK. S/PDIF interconecta componentes en cines en casa y otros sistemas digitales de alta fidelidad”.

S/PDIF es capaz de transmitir audio con una velocidad de hasta 24 bits.

Engatusar

Engatusar se refiere a una conexión eléctrica estándar del estándar S/PDIF, típicamente a través de un solo 75 ohm coaxial (2 conductores) cable. Suele conectarse mediante una única conexión RCA, aunque de 3,5 mm, BNC , o se puede usar una variedad de tomas y enchufes personalizados.

El uso de conectores RCA para señales coaxiales no es ideal, ya que RCA no puede mantener la clasificación de 75 ohmios especificada como un conector BNC; sin embargo, se convirtió en el estándar de la industria.

“Los conectores BNC hechos para video (¡pero no los hechos para otros usos!) están diseñados para características de 75 ohmios. impedancia

… ¿existe tal cosa como un verdadero conector RCA de 75 ohmios? No precisamente…

…las dimensiones del conector RCA y del conector son incorrectas para la característica de 75 ohmios impedancia … un conector RCA normal de tipo soldador se vuelve asimétrico y se aleja drásticamente de las dimensiones requeridas para mantener una impedancia de 75 ohmios…” – Cable de mezclilla azul

TOSLINK

TOSLINK (Toshiba Link) se diseñó originalmente para interconectar reproductores de CD Toshiba a sus amplificadores

. es un estandarizado conector de fibra óptica y un cable que generalmente se denomina simplemente "cable óptico". Los gatos se reconocen fácilmente por su forma cuadrada y su luz roja brillante.

La transmisión de luz cable por lo general, está hecho de plástico, lo que limita su longitud útil a 5-10 my puede dañarse fácilmente si se enrolla o dobla demasiado. Hay disponibles cables de vidrio o sílice más caros.

Hay un estándar de audio profesional. Tubo de luz ADAT que usa los mismos conectores que TOSLINK, pero no es compatible.

Los conectores TOSLINK eran muy comunes en los componentes de cine en casa (antes del estándar HDMI) para transmitir audio envolvente 5.1 o 7.1 (Dolby Digital o DTS). Admite hasta 2 canales de sin comprimir PCM audio (explicación del audio PCM a continuación). Óptico cabos

no son vulnerables a problemas de audio como bucles de tierra y Interferencia de radiofrecuencia .

Mini-TOSLINK

Mini-TOSLINK es (como habrás adivinado) un conector de fibra óptica estándar más pequeño. Desde el exterior, un conector mini TOSLINK parece idéntico a un conector de auriculares estéreo típico de 3,5 mm. De hecho, los zócalos combinados se utilizan en numerosos dispositivos (como en muchos modelos Apple MacBook Pro) que pueden aceptar un conector de 3,5 mm enchufe de auriculares o un enchufe mini TOSLINK.

El conector mini TOSLINK es 0,5 mm más largo que un conector de audio estándar de 3,5 mm, por lo que las conexiones eléctricas están separadas de las ópticas y no dañarán el LED de transmisión en el conector.

USB

Bus serie universal (USB) el audio es algo más complicado que las conexiones digitales anteriores, ya que viene en una variedad de sabores. A través de USB, la señal de audio se transfiere como paquetes en lugar de un flujo continuo de audio PCM.

Esto requiere una señal de reloj adicional para mantener todo a tiempo, así como un circuito en el CAD para decodificar los paquetes de nuevo en un flujo de audio.

No quiero dedicar demasiado tiempo a los detalles, sino tocar USB en un nivel superior, para que tengamos una comprensión básica de cómo funciona todo.

USB proporciona tres tipos de sincronización isócrona (ancho de banda fijo), todos los cuales son utilizados por dispositivos de audio:

• Asíncrono — El ADC o CAD no está sincronizado con el reloj de la computadora host en absoluto, operando con un reloj de ejecución libre local para el dispositivo.

• Sincrónico: el reloj del dispositivo se sincroniza con las señales USB de inicio de cuadro (SOF) o de intervalo de bus...

• Adaptativo: el reloj del dispositivo se sincroniza con la cantidad de datos enviados por cuadro por el host.

…en el de alta fidelidad mundo, donde el modo asíncrono se anuncia como una característica, y los modos adaptables/sincrónicos tienen mala reputación. En realidad, todos los tipos pueden ser de alta o baja calidad, según la calidad de su ingeniería y la aplicación.

Asíncrono tiene la ventaja de estar desvinculado del reloj de la computadora, pero la desventaja de requerir conversión de frecuencia de muestreo al combinar múltiples fuentes.” – Wikipedia

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Basta entender que la música digital se envía como paquetes de datos desde la fuente (a través del USB cable

) hacia CAD , en marcos de tiempo periódicos definidos por el reloj. En estos días, la transferencia de datos asíncrona (donde la fuente no dicta el tiempo) suele ser el método preferido en las aplicaciones de audio de alta fidelidad.

Clases de audio USB

Hay tres clases de audio usb , abreviado como UAC (clase de audio USB) o ADC (clase de dispositivo de audio), y se nombran creativamente Clase 1 (o UAC 1) , Clase 2 y Clase 3 . Todos pueden transmitir audio de alta calidad, pero difieren en la resolución que admiten.

UAC 1 es capaz de admitir un máximo de 24 bits/96 kHz (profundidad de bits/frecuencia de muestreo) para audio estéreo. Las clases 2 y 3 son capaces de un máximo de 32 bits/384 kHz.

Antes de ventanas 10 versión 1703 en 2017, Windows solo admitía UAC 1 de forma predeterminada y requería la instalación de controladores adicionales para compatibilidad con Clase 2. Apple Mac OS admite Clase 1 y Clase 2 de forma predeterminada.

UAC 1, UAC 2 y UAC 3 difieren de las especificaciones USB 2.0, USB 3.0 o USB C comunes que definen velocidades, cables, conectores, etc. y no se refieren específicamente al audio (como UAC). Así se hace con la nomenclatura confusa.

“USB 2.0 y Audio funcionan bien juntos. Los flujos de datos de la más alta calidad de audio con 7 canales de audio a las tasas de bits más altas se adaptan fácilmente al ancho de banda USB 2.0 disponible. Lo que no fue perfecto fue el consumo de energía del estándar de audio USB existente”. – Sinopsis

El nuevo UAC 3 surgió con el advenimiento de la especificación USB C y está diseñado para ser más eficiente en el consumo de energía mediante la transmisión periódica de datos en lugar de estar siempre encendido. También permite a los fabricantes agregar funciones (como compatibilidad con la cancelación de ruido) y eliminar la toma de auriculares analógica tradicional de 3,5 mm de los dispositivos móviles para mejorar la resistencia al agua.

Solo para enturbiar un poco más el agua, todas las clases de USB admiten la transmisión de audio tanto analógico como digital. Esto solo afecta la conexión de los auriculares y no DAC que requieren una conexión digital.

Android y USB OTG

Android es siempre un poco del salvaje oeste en lo que respecta a los estándares y la transmisión de audio digital (desafortunadamente) no es diferente. La última vez que se actualizó oficialmente el conjunto de funciones de audio USB de Android fue en 2014 con la versión 5.0 (Lollipop). La mayoría de las actualizaciones recientes de audio de Android han sido para mejorar Bluetooth soporte de códec.

Android 4.1 y superior admite “ Modo accesorio de audio ” que tiene un máximo de 16 bits/44,1 kHz. Es la única forma de obtener audio analógico a través de una interfaz USB. Android 5.0 y superior admite un subconjunto de UAC 1 con un máximo de 24 bits/48 kHz.

Para proporcionar formatos de audio de mayor resolución, un USB especial cable llamado ' USB sobre la marcha ' ( OTG ) se debe utilizar el cable para activar el ' Puerto USB ' funcionalidad del dispositivo Android. Luego, se puede usar una aplicación personalizada y un controlador para permitir transmisiones estéreo y multicanal (resoluciones de hasta 32 bits y frecuencias de muestreo más altas).

La típica aplicación de reproductor de audio para emparejar con USB OTG es Reproductor de audio USB PRO . Admite la mayoría de los formatos de audio (como DSD, FLAC, MQA, APE, MP3, etc.), así como resoluciones y frecuencias de muestreo más altas.

Conexiones digitales inalámbricas: Bluetooth

Algunos más nuevos DAC apoyo inalámbrico conexiones desde la fuente además de las tradicionales cableadas. En concreto, estamos hablando Bluetooth soporte, pero es importante tener en cuenta que nuestro enfoque real está en la conexión desde la fuente a un dispositivo DAC externo y no a los auriculares habilitados para Bluetooth.

Estos DAC inalámbricos se conectan a la fuente, no con un cable, pero se conectan usando Bluetooth . Luego, los auriculares o un amplificador se conectan con cables al DAC.

• Fuente → Conexión inalámbrica Bluetooth → DAC → Cables analógicos → Auriculares o amplificador

DAC inalámbricos y códecs Bluetooth

SBC es el códec básico de baja complejidad para Bluetooth que admite tasas de muestreo de hasta 48 kHz y tasas de bits de 345 kbps para transmisiones estéreo.

Bluetooth utiliza a menudo el aptX formato de compresión para transmitir un flujo de audio de mayor calidad de forma inalámbrica a un dispositivo. Originalmente desarrollado en la década de 1980, aptX es una familia de algoritmos de compresión de códec de audio patentados propiedad de Qualcomm .

El reciente HD aptX admite audio de alta definición con frecuencias de muestreo de hasta 24 bits/48 kHz y se considera "casi sin pérdidas" ya que retiene frecuencias de audio de hasta 20 kHz y un rango dinámico de al menos 120 dB. Su principal competidor es el Códec LDAC .

LDAC es también un códec con pérdida. Desarrollado por Sony, LDAC admite hasta 24 bits/96 kHz y es el primero inalámbrico códec con el ' Audio de alta resolución inalámbrico 'certificación (desde septiembre de 2019). Desde Android 8.0 (Oreo), LCAC es de código abierto y puede integrarse libremente en dispositivos Android.

LHDC significa códec de audio de baja latencia y alta definición. En comparación con el códec de audio SBC, LHDC permite casi 3 veces (900 kbps) los datos transmitidos.

CAA (o codificación de audio avanzada) es el inalámbrico códec elegido por los dispositivos portátiles de Apple. Los dispositivos Android tienden a evitarlo o no lo tratan de manera eficiente.

Es importante señalar que mientras inalámbrico Las conexiones digitales son capaces de enviar datos de audio de alta resolución a algunos DAC , a diferencia de cableado, Bluetooth no es una conexión digital sin pérdidas.

Bluetooth Los códecs no tienen la misma calidad que una conexión digital por cable directo. Sin embargo, los impactos audibles de esta conexión con pérdida continúan reduciéndose con cada lanzamiento estándar de Bluetooth sucesivo.

Salidas Analógicas

Ok, has conectado tu CAD a su fuente utilizando una de las conexiones digitales anteriores. Ahora es el momento de sacar ese dulce sonido analógico a tus auriculares o amplificador. Afortunadamente, el lado analógico de las cosas es un poco más simple de entender.

El análogo más común CAD Los resultados que es probable que encuentre son:

Rca

Rca (Radio Corporation of America) las salidas se han utilizado desde la década de 1940 para conexiones de fonógrafo, por lo que nació el omnipresente conector 'phono'. Ganó popularidad en la década de 1950 con los estéreos domésticos y se ha mantenido prácticamente sin cambios desde entonces.

Use los conectores RCA en su nuevo CAD para conectarse a sus auriculares amplificador o el estéreo de su casa, independientemente de la antigüedad de los otros componentes.

Siendo un poco entusiasta del audio vintage, con un amor por los equipos Marantz de la era de los 70, es una bendición que este estándar haya prevalecido. Todos los componentes estéreo son compatibles, utilizando el mismo cabos a través de sus conexiones RCA analógicas. ¡Hurra!

Los conectores RCA pueden tener una salida variable mediante un control de volumen o, más comúnmente, pueden ser ' nivel de línea ' producción. El estándar de salida de nivel de línea generalmente se define como una fuente impedancia de 100-600 ohmios y alcanzando los 2 voltios pico a pico.

Auricular

tomas de auriculares vienen en 3,5 mm (1/8") o en la variedad más grande de 6,3 mm (1/4"). La presencia de un conector para auriculares indica que hay un amplificador circuito también dentro del CAD (es una unidad integrada DAC/Amp).

XLR

Los conectores XLR se ven como un círculo que contiene 3-4 pines y usan un enchufe de conexión de micrófono estándar. Por lo general, estos se incluyen en gama alta DAC con un circuito de salida balanceado. Para obtener más información, sugiero dar nuestro Artículo equilibrado vs desequilibrado una lectura

Resumen

Esto nos lleva al final deParte 1. Ahora comprendemos bien la importancia de la calidad y los formatos de los archivos de audio digital. También hemos analizado las mejores formas de conectar un DAC a una fuente digital y a un amplificador o auriculares. Con esos fundamentos, estamos listos para Parte 2 de la “ Introducción a los DAC " guía y examine lo que sucede dentro del DAC para convertir ese archivo digital en música.