什么是 DAC,为什么需要它?

如果您曾经听过 MP3、在 Netflix 上看过电影或接过 Zoom 电话,那么您就使用过 DAC。数模转换器(简称 DAC)是数字音频时代的无名英雄。它们无处不在:在智能手机、电视、条形音箱无线耳塞耳机中,如果没有它们,这些设备将完全安静。

但是 DAC 到底是什么,它是如何工作的,以及为什么您想要购买专用 DAC,因为它们似乎已经存在于我们所有喜爱的设备中?

坏消息:这是一个有时会变得超级书呆子的技术主题。好消息:我们将逐步完成它,确保我们解释所有核心概念。准备好?以下是您需要了解的有关 DAC 的所有信息。

什么是DAC?

主板上的 ESS DAC 芯片。
由 ESS Technologies 制造的 DAC 微芯片焊接在电路板上。短信服务中心

顾名思义,数模转换器是基于微芯片的专用转换器,它将数字音频的零和一转换为所有扬声器或耳机为您提供可听声音所需的电脉冲。

尽管 DAC 非常复杂,但它们只是已经陪伴我们一百多年的音频技术的最新版本。

黑胶唱片将声波存储为黑胶唱片上的微小凹槽。当转盘的针(唱针)穿过这些凹槽时,它会振动,产生微小的电信号,一旦通过放大器和扬声器,就可以听到声音。

当播放音频盒式磁带时,它们会在播放头的表面移动,播放头可以读取磁带表面上的不同磁荷,并再次将它们转换为扬声器友好的信号,只需放大即可。

虽然这可能过于简单化,但 DAC 可以被视为相当于转盘手写笔的数字音频。

那么 DAC 是一个微芯片吗?我为什么要买芯片?

是的,将零和一转换为模拟信号的实际任务是由芯片执行的。不,除非您是音频产品设计师或工程师,否则您不会单独购买 DAC 芯片。就像没有汽车其他部分的内燃机一样,它不会很有用。

当我们谈论购买 DAC 时,我们指的是专用设备,旨在为您提供比所有已内置 DAC 的产品(智能手机、电视、无线耳机、我们在开始时提到过)。

这些专用设备的形状、尺寸和价格各不相同(我们稍后将讨论其中的许多设备),但由于它们都是围绕 DAC 芯片作为其核心技术构建的,因此我们通常将其称为“整体”。设备作为 DAC。

谁需要 DAC?

带有线耳机的 Wiim Ultra。
Wiim Ultra 是一款内置 DAC 和耳机放大器的网络音乐流媒体播放器。西蒙·科恩/数字趋势

说实话,很少有人需要DAC。对于我们大多数人来说,日常使用的设备中内置的 DAC 足以让我们听到高质量的音频。

如果您有笔记本电脑,则内部 DAC 适合处理从笔记本电脑扬声器发出的音频。如果它有耳机插孔,内部 DAC 可以让您使用有线耳机聆听 – 根据笔记本电脑和您的音频源,它的声音可能会非常好。同样的情况也适用于电视、连接到立体声音响的 CD 播放器或您最喜欢的蓝牙扬声器。

这也非常重要:即使是最好的 DAC 也不会让一套差劲的耳机或耳塞听起来明显更好。要欣赏专用 DAC 带来的差异,您需要高品质的耳机和/或扬声器。

因此,DAC 适合那些想要更好的东西或有特定格式兼容性需求的人。我们经常将这些人称为发烧友,但这个标签带有人们将数千美元投入极其复杂的音频设置的愿景。更准确的说法是,DAC 适合那些希望获得尽可能好的音频体验(无论他们愿意投入多少)的人们。

以下是购买 DAC 的一些示例场景:

  • 您可以访问高分辨率数字音频源,例如Qobuz 流媒体服务,但您的笔记本电脑或手机的内置 DAC 无法以其本机采样率(例如 192kHz)处理该音频。相反,音频会以较低的速率重新采样,这可能会对音质产生不利影响。
  • 您可以访问MQA或 DSD 等特殊格式的数字音频,这些格式无法由常规 DAC 进行本机解码。我们稍后将详细讨论音频格式。
  • 您最近升级了放大器/扬声器/耳机,并且您怀疑旧接收器或其他设备中内置的 DAC 现在是音频质量链中最薄弱的环节。
  • 您拥有一部 iPhone,您只是想听到完整品质的无损音频。

还在为最后一个问题挠头吗?自 iPhone 7 以来,每款 iPhone 都缺乏耳机插孔,这给 iPhone 用户带来了两种选择:购买一套无线耳塞或耳机,或者购买 Lightning(或 USB-C)转 3.5 毫米适配器用于有线收听。

由于 iPhone 对蓝牙编解码器的支持有限,蓝牙耳塞和耳机与 iPhone 一起使用时总是会收到“有损”音频。因此,聆听纯正无损音频的唯一方法是通过适配器使用有线耳机。每个适配器(从最便宜的 9 美元适配器到数百美元的适配器)内部都有一个 DAC。

等等,这是否意味着 DAC 始终是有线的?

Ifi Go Link 耳机放大器/DAC 插入 iPhone 14 和 Sennheiser HD 560S - 洋红色 LED 指示 MQA 播放。
西蒙·科恩/数字趋势

是的。如果您希望 DAC 发挥最佳性能,它至少需要一个有线输出,以便您可以将其直接连接到耳机或高保真设备(无论是什么)。一旦 DAC 完成其工作,您就可以处理模拟音频信号。如果您尝试将该信号无线发送到另一台设备,则必须首先将其转换回数字信号,这从一开始就违背了购买专用 DAC 的全部意义。一旦你是模拟的,你就想保持模拟。

DAC的输入更加灵活。一些 DAC 拥有自己的内置音乐流功能,例如Wiim Ultra 。在这种情况下,DAC 可以通过 Wi-Fi 甚至蓝牙接收数字音频。

但更典型的 DAC 场景使用有线输入和有线输出。该输入可以是来自 CD 播放器的光纤连接、来自蓝光播放器或电视的 HDMI 连接,或者来自手机、笔记本电脑、台式电脑或平板电脑的 USB 连接。这些有线输入的共同点是它们都是数字的。如果您碰巧遇到具有模拟输入的 DAC,则意味着该设备还具有 ADC(模数转换器),但我们将在另一篇文章中讨论该主题。

关于 DAC 和音频格式,我需要了解哪些信息?

用于耳机的 Ifi Go Bar DAC/放大器适配器。
Ifi Go Bar 原生支持各种 LPCM 采样率以及 MQA 和 DSD。西蒙·科恩/数字趋势

数字音频有多种风格。 MP3、AAC、WAV、FLAC、ALAC……等等。人们很容易认为您的 DAC 需要理解所有这些,但事实实际上要简单得多。

大多数 DAC 只能处理一种格式:LPCM。

LPCM 代表线性脉冲编码调制,它是几乎所有数字音频的基础。这是音频 CD 上的未压缩格式。无论您尝试播放的音乐是有损 MP3、来自 Spotify 的流媒体、翻录为 FLAC 的 CD 还是来自 Apple Music 的无损ALAC,这些都无关紧要 — 所有这些在接触 DAC 之前都会转换为 LPCM 。

因此,虽然您的 DAC 不需要理解这些其他格式,但您选择的音乐应用程序确实需要理解它们,以便将它们转换为 LPCM。例如,好的 iTunes 就无法识别 FLAC。如果您尝试在 iTunes 中播放 FLAC 文件,则无法播放。不是因为您的 DAC 无法识别 FLAC(没有 DAC 可以识别 FLAC),而是因为 iTunes 无法将 FLAC 转换为 LPCM。

然而,如果您想听到最完美的音质,还有另外两种数字音频格式必须由 DAC 直接处理:DSD 和MQA

DSD 是超级音频 CD 使用的高分辨率音频格式,许多数字音乐迷认为它是最好的格式。您可以找到将 DSD 转换为 LPCM 的软件,但这对于 DSD 爱好者来说是一个大问题。要本地播放这些文件,DAC 需要兼容 DSD。

MQA 与 DSD 类似,可以单独使用软件播放 MQA 格式。但 MQA 有多个称为折叠的层,并且只有第一层折叠可以由软件处理并转换为 LPCM。如果您想完全展开 MQA 流,您需要一个可以做到这一点的 DAC。

多年来,MQA 兼容的 DAC 一直很受欢迎,因为Tidal使用 MQA 作为其最高质量流的独家格式。然而,Tidal 此后将其整个无损音乐目录改用 FLAC ,并且没有其他流媒体服务添加了 MQA 支持。

Lenbrook 表示将推出一项带有 HDtracks 的新流媒体服务,该服务将提供 MQA ,但目前还没有理由去寻找兼容 MQA 的 DAC。

位和样本

在 iPhone 上的 Apple Music 中以无损音频播放的歌曲。
西蒙·科恩/数字趋势

好的,如果您不打算播放 DSD 或 MQA 文件,任何 DAC 都可以吗?

再说一遍,这取决于您对获得最佳音频质量的认真程度。

LPCM 有两个主要特征:位深度和采样率。如果您曾经看过一篇文章将 CD 质量称为“16 位/44.1kHz”,那是因为这是标准 CD 上的 LPCM 音频所使用的位深度(16 位)和采样率(44.1kHz) 。

如果您想了解有关位深度和采样率的更多信息,我们有一份高分辨率音频的便捷指南可以回答您的问题。就我们现在的目的而言,您需要知道的是 LPCM 可以存在于更高(和更低)的位深度和采样率,一直高达 32 位/768kHz。

这就是普通 DAC 通常无法满足关键要求的地方:它们无法匹配某些高分辨率音频的位深度和采样率。在这种情况下,您要么听不到任何声音(流根本不会播放),要么您将获得已重新采样的模拟音频。如果您是纯粹主义者,则应避免重新采样。

一些内置 DAC 最多可以处理 24/48,其他的可能高达 24/96。虽然 24/96 被认为是出色的分辨率,但仍有大量高分辨率曲目和专辑以 24/192 形式存在 – Apple Music 、Tidal、Qobuz 和Amazon Music都保留 24/192 收藏。为了在不损失任何保真度的情况下播放这些曲目,您需要寻找能够本地处理它们的 DAC。

DSD 有点不同。它始终具有相同的位深度(1 位),但其采样率可以从 CD 质量的 64 倍 (DSD64) 到高达 1024 倍 (DSD1024) 不等。 DSD1024 非常罕见 – 典型的 DSD 文件是 DSD64、DSD128 和 DSD256。但同样的规则也适用:为了避免对 DSD 曲目进行重新采样,您的 DAC 本身应该支持您想要播放的 DSD 采样率。

超越格式

获得支持您所需的格式、位深度和采样率的 DAC 很重要,但这也只是实际音频质量的起点。

DAC 的设计和制造方式会对您听到的声音产生很大影响,这就是为什么 DAC 品牌、型号、风格(和价格)种类繁多。

噪声、失真和抖动——这些只是数模转换过程中一些不需要的副作用,DAC 设计人员所做的工程选择可以(在或多或少的程度上)减轻这些副作用。如果您的 DAC 主要设计用于驱动入耳式监听器 (IEM) 或耳机,则需要进一步考虑,例如放大功率、阻抗匹配以及平衡输出的可用性。

这些领域中的任何一个都可以填满整篇文章。您是否需要关心它们完全取决于您的聆听设备以及您对自己听出一个 DAC 与另一个 DAC 之间差异的能力的信念。

选择 DAC

由于 DAC 的形状、尺寸和价格各不相同,因此选择合适的 DAC 关键在于将您的预算与您听(或想要听)音乐的方式结合起来。

从 DAC/amp 适配器从小处开始

五个便携式耳机放大器/DAC 的集合。
加密狗式 DAC/放大器Simon Cohen / Digital Trends

到目前为止,进入 DAC 世界最简单、最经济的方式是通过 DAC/amp 加密狗。我们将这些小设备称为加密狗,因为它们经过严格设计,可用作计算机或智能手机/平板电脑的附加组件。例如,您不会使用带有高保真系统的手机,但它们非常适合将您的手机变成高分辨率的强大设备。它们的价格从 10 美元到 450 美元不等,这应该能让您了解您可以期待的各种功能和质量。

我们也将它们称为 DAC/放大器,因为它们不仅将数字音频转换为模拟音频,还放大输出信号,以便您可以通过有线耳塞或耳机听到它。大多数耳机只有一个 3.5 毫米耳机插孔,但我们越来越多地看到配备第二个 4.4 毫米平衡输出的型号,用于支持这种线缆的 IEM/耳机。

带适配器的 Ifi Go Link 耳机放大器/DAC。
59 美元的 Ifi Go Link 配有多个适配器。西蒙·科恩/数字趋势

DAC/放大器有两种主要类型:那些带有多个输入电缆和/或适配器的,以及那些只有一种输入的(通常是 USB-C 或 Lightning,但偶尔也有 USB-A)。由于设计的灵活性,多输入 DAC/放大器往往会更贵一些,但代价是它们几乎适用于所有设备和平台。

您还会发现,每种款式中可能都有多种 LED 指示灯。有些具有单个 LED,仅确认电源和正确操作,有些具有以不同颜色发光的单个 LED,以显示当前正在播放的各种格式和/或采样率,有些具有多个 LED 以提供更详细的信息。

请记住,这些 LED 可以为您提供 DAC/放大器正在做什么的视觉指示,但这不是必需的。您可以拥有一个功能强大的 DAC/放大器,仅具有单个 LED 供电,或者可能根本没有 LED。在内部,它仍然在做它需要做的事情。

另外值得记住的是,尽管您可以花 9 美元购买 Apple Lightning 至 3.5mm 适配器(技术上讲是 DAC/放大器),但它是一个非常有限的设备。它的最大位深度/采样率为 24/48,并且不处理 MQA 或 DSD。您在亚马逊上找到的许多 USB-C 转 3.5 毫米适配器也是如此。请务必阅读规格,最好也阅读专业评论。

DAC/amp 适配器示例:

便携式 DAC/放大器

带耳机的 Chord Mojo 2 和 iPhone 13 Pro
安迪·博克索尔/数字趋势

它们在尺寸、价格和性能方面都比加密狗有了进步。这些 DAC 通常具有内置可充电电池,因为它们需要的电量超出了智能手机或笔记本电脑所能提供的电量。

您可以期望找到更多的输入和输出(有些输入和输出非常有效地作为桌面 DAC – 见下文),并且它们有时具有高级功能,例如可选择的滤波器。

便携式 DAC/放大器示例:

桌面耳机 DAC/放大器

Ifi Zen DAC 3 桌面耳机 DAC/放大器。
伊菲音频

DAC/放大器适配器非常适合在旅途中使用,但如果您打算在家中进行大部分聆听,桌面 DAC/放大器可能会为您提供更多输入和输出选项。你也不需要在这里花一大笔钱——像样的台式机起价约为 50 美元,但对于那些想要终极版的人来说,也可以高达 5,500 美元。

这些设备通常需要自己的电源(加密狗从连接的播放设备获取电源),而且它们体积较大,占地面积从一副卡片到 Apple Mac mini 等小型计算机的尺寸不等。

您通常会发现多个有线数字输入(用于计算机音频的 USB-A/USB-C,以及用于 CD 播放器等其他来源的光纤/同轴),某些型号还添加了无线数字输入,例如 Wi-Fi、 AirPlay和蓝牙。混合。但人们选择桌面 DAC/放大器的最大原因是功率。这些设备上的内部放大器可能比适配器更大、更强大,这使得它们能够驱动更多种类的 IEM 和耳机,尤其是需要更多功率的高阻抗型号。

寻找具有各种耳机输出以及至少一个线路电平输出(通常是一组左/右 RCA 插孔)的产品,以便您可以将转换后的模拟信号发送到高保真组件或有源扬声器。

桌面 DAC/放大器示例:

专用高保真 DAC 或 DAC/放大器

剑桥音频 DacMagic 200M。
剑桥音响

如果您的目标是提升您的高保真游戏水平,那么没有什么比专用的高保真 DAC 或 DAC/放大器更好的了。它们设计用于与可能具有各种现有设备(例如 CD 播放器、A/V 接收器、集成放大器和专用放大器)的组件系统配合。其中一些产品严格来说是 DAC——没有耳机输出,也没有任何类型的放大器。但在某些情况下,这些设备本质上与桌面 DAC 相同,只是样式和形状更适合组件系统。价格差别很大,从 100 美元到数千美元不等。

剑桥音频 DAC 输入
剑桥音响

与台式机一样,您可以找到各种立体声数字输入(有线和无线),但有些还配备HDMI ARC/eARC ,可与电视的多通道输出配合使用。根据型号的不同,它可能有一组简单的 RCA 模拟输出插孔,或者还可能包括平衡 XLR 输出,以便与非常高端的下游组件一起使用。

如果您计划将这些 DAC 之一与流媒体音乐服务结合使用,并且您没有专用的网络音乐流媒体播放器,请考虑寻找一款支持 DLNA、AirPlay 和Google Cast over Wi-Fi 或以太网的型号。

高保真 DAC 示例


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