什么是数模转换器？它的工作原理是什么？( 三 ) _数模转换器

幸运的是，不管怎样，失真在回放时的电平是非常低的，并且抖动也能进一步降低我们对低失真的感知。此外，录音/混音程序中的音频引擎也不受转换器硬件规则的约束，并且一旦信号进入计算机内，就可以提供本质上无限的分辨率。
为什么数字转换器的动态余量很重要？虽然您的软件的音频引擎具有几乎无限的动态范围，但处理进出您计算机的音频的转换器却没有。因此，我们要留出些动态余量 - 信号峰值与模数转化器或数模转化器可以处理的最大电平之间的电平差。例如，如果在您录音时信号的峰值在软件的虚拟电平表上达到0，那么说明音频接口的转换器中没有更多的可用动态余量。调高音频接口的电平将产生失真。但如果信号的峰值在软件的虚拟电平表上显示为-6dB，那么就表示在失真前我们有6dB的动态余量。在录音时，许多工程师都会将数字音频电平设置为低于0dBFS的6dB(或更低的峰值电平- 12db或- 15db也非常常见) 。这可以适应意料之外的峰值，但是有些人也觉得这些电平达到了模数转化器或数模转化器的“最佳点”，在最高和最低电平时表现可能都不那么好。
在混音时，主输出要留有几dB余量的一个原因是，大多数数字测量仪测量的是数字音频样本的电平。但是，将数字音频转换回模拟可能会产生比样本本身更高的电平值，这会造成样本间失真（如图4所示）。

文章插图
图4A：正在被采样的原始音频

文章插图
图4B：提高到0db后的最高采样电平

文章插图
图4C：经过平滑滤波器后，信号超过0db
图4：（A）中采样的模拟音频波形用红点表示被测样本电平。当通过平滑滤波器(C)重构模拟波形时，将数字音频样本的电平提高到最大可用动态余量(B)可以超过数模转换器的最大动态余量(C) 。因此，（C）中曲线的红色部分将被剪裁掉。
除非您通道的电平表具有能够提醒您采样间失真的功能，否则请留出几dB的余量来避免这种情况。此外，您也不需要将电平调到最高，因为在现今的流媒体世界中，诸如YouTube和Spotify等都会调整音频，使其达到一致的感知电平。
数字音频的限制和解决方案当CD第一次出现的时候，它的宣传口号是“永远完美的声音”—一个谁都会喜欢的营销口号。然而，虽然数字音频总体上要比模拟音频好，但它仍不是完美的。
采样率问题。如果系统不能以足够高的采样频率对信号电平进行采样的话，就很难准确地再现信号。采样率必须至少是进入系统的最高音频频率的两倍，因此44.1kHz是录音的最低的采样率。
输出滤波器音染。如上所述，post-DAC低通滤波器会将阶梯采样转换为平滑连续的信号。但是，滤波器可能会添加自己的音染。
分辨率（量化）错误。如果数字音频系统能够以1毫伏（mV或1/1000伏特）的精度测量电平，则1mV的电平将被指定为一个数字，2mV的电平将被指定为一个数字，3mV的电平将指定为一个数字，以此类推。现在假设计算机试图测量1.5mV信号 - 计算机无法解析该值，因此它必须指定一个1mV或2mV的值。在这两种情况下，样本与原始输入电平都不能完全对应，这就会产生错误。虽然实际的精确度要比这个例子好得多，但是仍然有可能出错。
非线性。非线性是用来描述如果不同的量化级别之间的间隔不是均等的，那么就会出现误差的情况。让我们回顾下前面的例子，我们假设能够测量到1毫伏的精度。回到前面的例子，我们假设能够测量到1毫伏的精度。但如果存在非线性，转换器可能会将1毫伏信号转换为1.001毫伏，2毫伏信号转换为1.978毫伏，等等。这些误差会改变波形形状，从而导致失真。
动态范围限制。从理论上讲，24位分辨率具有大约144dB的动态范围（每位大约6dB）。但在现实世界中，由于噪声，电路板布局问题，电源限制和制造公差等因素的影响，24位的转换超出了转换器解决高动态范围的能力，所以实际分辨率更可能是20到22位。
抖动。如果提供采样率的系统时钟不稳定，则不会以相同的时间间隔捕获或回放表示数字音频的样本。您可以将其视为“时间失真”，因为您没有在正确的时间听到正确的样本。这会导致细微的失真，这也是在两个不同的数模转换器上回放相同的数字音频可能听起来不同的原因之一 -- 一个可能具有更高的抖动，而另一个具有更低的抖动。