24 февраля 2018

Про аудио и USB-C

По материалам androidcentral.com

Переход на USB-C – плохо это или хорошо? Почему он происходит и что несет любителям послушать музыку со своего мобильного устройства?

Вполне возможно, что следующий смартфон, который вы купите, будет поддерживать передачу аудио по USB-C, даже если у него сохранится «обычный» разъем 3.5 мм. А значит, вскоре появится больше наушников с кабелем USB-C, потому что все именно так и работает: добавьте поддержку чего-либо – и компании начнут это производить. Однако использование нового разъема для аудио вызывает массу сомнений и вопросов, как этот опыт будет отличаться от того, что у нас был на протяжении многих лет.

Порт новый, детали те же

Аудиоконтент любого типа может проигрываться на наших смартфонах благодаря слаженной работе ряда особых деталей. Переход от 3.5 мм к USB-C ничего в этом плане не изменит. Однако могут сильно измениться сами детали.

Для того, чтобы превратить файлы на вашем смартфоне в звук, вам потребуются цифроаналоговый преобразователь, усилитель и динамик(и). Динамики за счет вибраций создают волну, которая воздействует на наши барабанные перепонки, а работа их движущихся частей возможна за счет электромагнетизма. Эта волна соответствует тому, что называется аналоговым сигналом, а разновидности этого сигнала представляют собой звуки различного тона. Итак, волновая природа сигнала заставляет вибрировать динамик, эта вибрация порождает волны, которые посылаются на наши барабанные перепонки, а те, в свою очередь, вибрируют в нашей голове, производя звук. Если отбросить биологическую составляющую вопроса, все действительно происходит вот так вот просто. Если вы взглянете на график колебаний аналогового звука и услышите сами звуки, то прекрасно увидите, как эти вещи связаны.

Файлы в вашем смартфоне или файлы, которые передаются через интернет, имеют цифровую природу. Это означает, что это всего лишь кучка единиц и нулей, собранных вместе так, чтобы компьютер мог их прочесть и знал, что с ними дальше делать. Цифровые файлы сами по себе не имеют никакой волновой природы, которая позволила бы динамикам производить звук. Поэтому нам требуется что-то, чтобы конвертировать одно в другое.

Для того, чтобы взять записанное аудио в аналоговом формате, конвертировать его в цифровой формат, например, в файл.mp3, для хранения на компьютере, а затем конвертировать обратно в аналоговый вид для проигрывания, используются сложные алгоритмы. Данные должны попасть в ЦАП для перевода их в волны нужного вида и затем в усилитель, делающий волну достаточно сильной, чтобы она могла работать в наушниках. Для того, чтобы «создавать звук», ученые и инженеры применяют самые разные ухищрения, но описанный процесс необходим для каждого телефона, портативного аудиоплеера и каждого набора динамиков.

Смартфон, например, какой-нибудь LG V30, обладает очень хорошими ЦАП и усилителем, а также аудиоразъемом 3.5 мм. Приложение проигрывает файл, ЦАП преобразовывает его в аналоговый вид, усилитель усиливает сигнал, и все это передается через аудиоразъем 3.5 мм на те наушники, что вы воткнули в устройство. Любой смартфон, имеющий разъем 3.5 мм, работает абсолютно одинаково, неважно, насколько премиальным с точки зрения аудио он является. А вот смартфон, который использует для аудио разъем USB, может работать иначе.

Попробуем объяснить это на примере Bluetooth. Вам не требуется физически подсоединять к чему-то Bluetooth наушники, так что схема организуется иначе, хотя и задействуются в ней все те же элементы. В ваших Bluetooth наушниках есть свои собственные встроенные ЦАП и усилитель. Цифровой файл передается с вашего смартфона, а все преобразования происходят прямо у вас на голове. На первый взгляд это выглядит сложно, но на самом деле – не особо. Происходит точно такой же процесс, разница только в том, где находятся его компоненты. Однако давайте перейдем к USB.

Есть два способа отправить аудио через порт USB, вы уже догадались – цифровой и аналоговый. Аналоговое аудио может быть конвертировано во встроенных ЦАП и усилителе вашего смартфона, а затем отправлено через порт на пассивные наушники или адаптер. Для того, чтобы это произошло, устройство должно поддерживать то, что называется работой в режиме аналогового аудио, и в данном случае наушники или адаптер – это просто проводник сигнала.

Если вы используете активные наушники или адаптер, аудиосигнал, который передается через порт USB, остается в цифровом виде. Это означает, что ЦАП и усилитель находятся внутри наушников или донгла и преобразование происходит там, а не в смартфоне.

Это может вызвать определенные проблемы. Вам нужно удостовериться, что вы используете правильное сочетание гаджетов. Если у вас пассивные наушники или адаптер, ваш смартфон должен поддерживать работу в режиме аналогового аудио, а многие его не поддерживают. И загвоздка в том, что большая часть донглов, адаптеров и наушников никак не маркированы на предмет своей «активности» или «пассивности», нигде не обозначено, как они сделаны.

Pixel 2 имеет встроенный ЦАП в своем чипсете Snapdragon 835 от Qualcomm, однако не поддерживает работу в режиме аналогового аудио. Это значит, что вам потребуются активные наушники или адаптер, такие как донгл, который идет в комплекте. То же самое с HTC U11 и Essential Phone, а единственным смартфоном с поддержкой USB, в котором был заявлен режиме аналогового аудио, был LeEco Le Pro3. Тем не менее, все они должны поддерживать активные наушники или адаптер.

И еще одно: не все аудиоаксессуары с USB работают со всеми смартфонами, поскольку не все производители используют несколько дополнительных проводов USB-C соединения для внедрения дополнительных функций, как сделала HTC в наушниках к U11 для обеспечения активного шумоподавления.

Так что прежде чем купить какие-либо USB-C наушники или адаптер, убедитесь, что они работают с вашим смартфоном

USB-C – лучше или нет?

Ответ – да, но вместе с тем и нет. Реальный звук не улучшается просто от замены порта. Как говорилось выше, вам по-прежнему нужны все те же детали, и производители вольны выбирать среди них как топовые, так и бюджетные. USB-C ничего не меняет, кроме способа подключения.

Но есть и некоторая польза. Стандарт USB Type-C 1.0 был представлен на USB-IF (USB Implementers Forum) в 2014 вместе со спецификациями стандарта USB 3.1. Хотя они и не являются обязательными, у USB-C есть множество фишек, касающихся соединения и подключения. Порт USB-C может поддерживать одновременно следующие функции:

  • Режим аналогового аудио. Для пассивного аудио или передачи звука.
  • Альтернативные режимы. Требуется несколько дополнительных проводов для USB соединения, обеспечивающего прямую передачу на устройство-хост для альтернативных протоколов передачи данных. На 2016 год включает протоколы Thunderbolt, DisplayPort, Mobile High-Definition Link (MHL) и HDMI.
  • Billboard Device Class. Отвечает за передачу данных об альтернативных подключениях или же попросту за передачу информации о подключенных устройствах (с обеих сторон).
  • Стандарт Audio Device Class 3. Передает аналоговую или цифровую (или и ту и ту) аудиоинформацию через порт.
  • USB Power Delivery. Не только обеспечивает быструю зарядку по USB, но и поддерживает DRP (Dual Role Power) для быстрой зарядки вашего смартфона и обеспечения питания подключенного устройства одновременно.

Спецификации USB Type-C не требуют этих функций, но они поддерживаются. Это означает, что с портом USB-C в вашем смартфоне вы можете гораздо больше, чем просто слушать музыку или заряжать его – конечно, в случае, если компания захочет внедрить какой-то из этих дополнительных режимов. Некоторые из них выглядят классно: HDMI или DisplayPort подразумевает, что вы можете подключить свой телефон к аудиосистеме и наслаждаться качественным звуком и изображением на большом экране. И заряжать его, и отправлять данные, и заряжать другой USB-C аксессуар при помощи нужного кабеля – и все это одновременно.

Android наряду с Chrome, Windows, macOS и Linux полностью поддерживают стандарт USB Type-C. И несмотря на то, что звук вовсе не обязательно улучшится, вам могут быть доступны очень полезные функции.

Он уже здесь

Похоже, что ряд смартфонов, например, V-серия от LG, в ближайшее время сохранят разъем 3.5 мм. Это хорошая новость для людей, обладающих аудиоаксессуарами старого стандарта и желающих, чтобы их смартфон выступал в роли классного аудиоплеера. Однако переход на USB-C в аудио уже произошел. И очевидно, что все носимые (и, возможно, самостоятельные) аудиоустройства будут использовать USB-C. А все потому, что это выгодно компаниям, производящим наши любимые гаджеты.

Отказавшись от 3.5 мм, вы больше не обязаны делать свои смартфоны такими же толстыми, как раньше, плюс вы выигрываете несколько квадратных сантиметров на плате для размещения других компонентов. С развитием искусственного интеллекта и машинного обучения на плате требуется место для множества мелких деталей, и теперь это место можно выгадать. Сам по себе разъем под наушники не особо дорог (хотя каждый цент играет роль), но если компания обеспечит устройство режимом аналогового аудио в USB-C подключении, то ей не нужно будет разрабатывать, изготавливать и внедрять какой-либо усилитель сигнала. Это может составить существенную экономию при производстве смартфонов от начала до конца.

Кому-то из нас будет не хватать разъема 3.5 мм. Кто-то привязан к любимым наушникам гораздо больше, чем к плееру или смартфону. Но в конечном итоге выиграют пользователи, если компании предпочтут внедрять полноценный USB-C. А более умное и быстрое подключение – это, безусловно, хорошо.

Читайте также

  • Anton Yachnyj

    И таскать вместе с наушниками увесистую габаритную коробочку? Чудес не бывает — ЦАП и ОУ надо куда-то прятать. Посмотри сколько места занимают цапы, оу и обвязка на хороших звуковых платах. И посмотри на внешние компактные усилители для наушников — вот такую байду придется таскать с собой. Хороший звук с компа через внешний ЦАП? Оригинально, может проще хорошую звуковую поставить? С хорошими цапами, операционками и удобной коммутацией. Она не только в наушниках звук улучшит, но и на внешние динамики. Ещё раз, от джека домашнее и студийное аудио ещё долго не откажется по вполне объективным причинам, и это правильно. На всей аппаратуре свои цапы, местами даже съёмные. Так что новые интерфейсы ради новых интерфейсов затронут только мобильники. И да, пока тайп си не научится вращаться в гнезде, а этого не будет никогда, он ненужен.

  • Семен Киселев

    Про то, что наушники живут меньше сматрфонов — спорно. Мне кажется, главное, к чему стремятся в этом вопросе производители — это привязать пользователя к своим продуктам. Дали в комплекте абы-какие usb наушники. Сломались или хочется лучше? Идем и покупаем наушники Samsung/Xiaomi, а не Sennheiser, потому что у нас же цЫфра. Ну или хоть от рынка плееров урвать кусок за счет внешнего ЦАПа под брендом смартфона.

  • Семен Киселев

    из реального в плюс тайп-си — возможность сделать относительно дешевые многополосные наушники с идеальным цифровым кроссовером. Скажем, за 50$. Но стоит только посмотреть, сколько у айфонов родные кабели живут — и уже не очень хочется.

  • Lecron

    Несомненно, бывают разные наушники, разные пользователи, с разной кривизной рук, и разными условиями эксплуатации, но в среднем — бесспорно.
    С чего вы взяли, что Сенны не станут выпускать цифровых ушей. Стандарты открыты и прозрачны. Никакой привязки не выйдет априори.

    ЗЫ. Прямо сейчас слушаю с ноута через колонки, подкюченные к классическому USB. Обоим больше 5 лет.

  • Val Brusenson

    Чтобы батарею побольше поставить! Но производители и батареи стараются послабее поставить. Кроме китайских разработок типа oukitel k10000 pro/max и прочих.

  • Val Brusenson

    Вот именно по всему этому в 2018 году я покупаю топовый аппарат 5 летней давности galaxy note4

  • Сергей Двойных

    Ставлю жирный дизлайк

  • Sevilho

    Есть колонки ближнего поля, которые устанавливаютс

  • GrishaTav

    Знаю, знаю. Я себе такие M-Audio купил на работу. Только стол пришлось от стены отодвигать и низов все же маловато. Плюс колхоз с внешней звуковухой.
    И все равно наушники лучше.

  • Sevilho

    вешаются коврики позади напротив ФИ. 15-20 см. хватает. На работу однозначно уши, чтобы не мешать другим. Для гурманов — Зенхайзеры этак 600 серии :). Для басов есть модели (у того же Адама) с 6» и даже 8» вуфером.

  • GrishaTav

    На работе я никому не мешаю, поэтому HD-650 лежат дома 🙂 Наушники на работе неудобны, обязательно какая-нибудь зараза позвонит по телефону и обломает весь кайф.

  • Sevilho

    есть открытые модели ушей, они даже лучше — нет бубнения. Более-менее слышно что вокруг, в т.ч. звонки. Когда предстоит напряженная работа, я выключаю телефоны 🙂

  • GrishaTav

    Я выключать телефон не могу — не дозвонятся, так тут же припрутся:) Поэтому на работе — только колонки.

  • Marina Zaytseva

    Что за шлак на полторы страницы чтения?
    Присоединюсь к адептам одновременного прослушивания и зарядки.
    И да, ясное дело, если убрать jack 3,5 то смартфон то намного тоньше станет…

  • Red Cat

    Золотые слова!
    Вот всё, что нужно вы кратко сформулировали в этих двух постах.
    Браво!

  • Red Cat

    Сони, к сожалению уже сделали этот шаг в новых флагманах XZ2/XZ2Compact… Ну, вы наверное уже знаете.
    Рыдаю кровавыми слезами 🙂

  • Red Cat

    Всё-таки S/PDIF изначально родом сугубо из мира аудиотехники, к компьютерам и смартфонам отношения не имел.

  • ArtZilla

    Да я знаю, слухи то уже давно ходили, я вполне ожидал подобный шаг. Мне сейчас интересно, каким будет следующий компакт, т.к. этот уже полностью провалился на самое дно в моих глазах.

  • ArtZilla

    К смартфонам да, но часть материнских плат имеет в дополнение к дешевому миниджеку ещё и цифровой выход. Просто дешевой техники с таким подключением мало, вот и не пользуется популярностью. Даже я сейчас внешнюю звуковуху подрубил по USB, т.к. одним кабелем и данные и питание идет, что удобно.

  • Red Cat

    Вернее, остальные производители (к счастью, пока не все) пытаются заработать какие-то копейки на продаже гарнитур и переходников к своим смартфонам, лишённым 3.5мм. Самое смешное, что такие же гарнитуры и переходники они кладут в комплект вышеозначенных смартфонов. То есть покупать это барахло люди будут вынужденны в случае поломки комплектных аксессуаров, а ломаться они будут часто, что не прибавит популярности такому решению. Жалкие потуги…
    С другой стороны, в плане надёжности и удобства эксплуатации у Эппл всё примерно также. Но они зарабатывают ещё на лицензировании своего лайтнинг разъёма сторонним производителям, а для себя не зря марку «битс» прикупили.
    К сожалению, всё больше злой маркетинг правит миром.
    Нам остаётся только не голосовать рублём за такие принудительно навязываемые решения.

  • Red Cat

    Так уже не первый год у ряда производителей флагманы с водозащитой и открытым USB-C, и вроде контроллеры интерфейса с ума не сходят.
    Более того, смартфоны уже научились определять наличие воды в разъёме и в этом случае не начинают процесс зарядки, выводя соответствующее сообщение.
    Кажется, у Самсунга такое есть, и возможно у других тоже.

  • Red Cat

    Про плюсы цифровых наушников согласен, но телефоны дешевле не становятся, к сожалению.

  • A.N.

    Тогда хорошо.

  • Red Cat

    Вот по вопросу возможной оптимизации качества, пожалуй с вами соглашусь.
    Действительно, в цифровых наушниках возможно создание максимально сбалансированной связки ЦАП-усилитель-динамики. Заманчива идея реализации балансной схемотехники, цифровых кроссоверов в многополосных конструкциях и т.д.
    И на этом поприще могут выиграть те самые «недобитые» производители Hi-Fi плееров, ведь у них необходимые компоненты уже имеются, осталось объединить их в новом устройстве. Именитые производители наушников должны заняться тем же. Возможно и сотрудничество между ними в различных вариантах.
    Но препятствий пока тоже много.
    Сложную продвинутую схемотехнику представляется возможным разместить только в полноразмерных наушниках. Для затычек придётся городить коробочки на проводе или какие-то оглобли на шею.
    И остаётся актуальным вопрос питания всего этого добра электричеством.
    Очевидно, что более-менее экономичной будет несложная схема с качественным аудиочипом из тех, что сейчас применяются в «музыкальных» смартфонах как выделенные «Hi-Fi» чипы.
    Более сложная и качественная схема будет кушать батарею телефона с гораздо большим аппетитом. Хорошо бы снабдить её собственной батареей…
    Стоп, но мы приходим в итоге к габаритной и увесистой коробке, а такие давно существуют и называются внешними ЦАП-усилителями.
    Возвращаемся к смартфонному Hi-Fi чипу, как к оптимальному варианту. Но зачем тогда выносить его в наушники, повышая их стоимость?
    Встаёт вопрос срока службы таких наушников, особенно учитывая менее надёжный чем джек, цифровой разъём.
    Покупая новые наушники, ещё раз платить за ЦАП?
    Нет, лучше пока ЦАП остаётся в смартфоне.
    И я всё же голосую за смарты с хорошими выделенными аудиочипами, в разных ценовых категориях, а не только у флагманов. Ведь это вполне осуществимо, но производители почему-то не хотят выпускать хорошие музыкальные аппараты.

  • GrishaTav

    Давайте разделим смартфонные аудиосистемы на три условные группы:
    1) Топовые решения. Сейчас они просто недоступны, никто не будет ставить такие комплектующие в смартфон, даже Айфон Х или Самсунг 9. Хочешь топового звука — покупай отдельный плеер.
    2) Среднее качество. Сейчас возможно в связке флагман + качественные наушники. Иногда флагманы даже комплектуются этими самыми более-менее качественными наушниками.
    3) Шлак. Все остальное.

    И что получается? Первая группа — без шансов.
    Для получения среднего качества звука надо переплачивать за флагман, даже если остальные его функции, как супер-пупер амолед, мегапроцессор и превосходящая зеркалку камера особо и не нужны. А в недорогие модели никто ничего приличного не поставит по определению.
    Таким образом, сейчас в выигрыше только непритязательные пользователи третьей группы. Они платят копейки за шлак и получают шлак. Все честно:)
    А вот с цифрой все будет иначе. Захотел топовый звук — купил топовые уши и неважно, какой у тебя мобильник. Можно даже китайца, лишь бы батарея побольше. Купил флагман — получил нормальные наушники. Купил бюджетник — выбирай, хочешь — топ за $500, хочешь — середнячка за 50-100, хочешь — шлак с Али за $1. Думаете, у Сенхайзера или Аудиотехники не хватит мозгов сделать компактные цапы и усилители? У Эппла получилось, а у них — нет? Или у китайцев не получится сделать компактный шлак?
    А почему производители не хотят выпускать музыкальные смартфоны — так ведь можно мимо рынка пролететь. Кто-то музыку не слушает, кто-то слушает в беспроводных наушниках, кому-то качество до лампочки, кто-то уже купил плеер. Остальные купили флагманы и не парятся.

  • Red Cat

    Ну что ж, поживём-увидим.
    Возможно, развитие персонального аудио пойдёт именно так, как описали вы.
    Я думаю, всё же наибольшее распространение получат беспроводные наушники.
    Качество звучания их топовых моделей устроит подавляющее большинство пользователей, время работы увеличится.
    А ещё есть идея, которую некоторые производители кажется, уже начали внедрять: беспроводные наушники можно подключить к смартфону или компьютеру цифровым (USB-C) кабелем, через который они будут одновременно подзаряжаться и принимать аудиоданные (блютус при этом выключится).
    То есть превратятся в проводные цифровые наушники с возможно ещё более высоким качеством звука, так как по проводу звуковые данные передаются естественно, без потерь, присущих каналу блютус.
    Но вот сейчас пока что другая беда — продвинутые кодеки блютус имеются почти исключительно во флагманах…

  • Vorobushek91

    >смартфон то намного тоньше станет

    Зачем только это нужно?)

  • Одна проблема — куда подключать микрофон, когда хочется хорошо записать аудио?

  • сергей

    от чего уходили к тому и пришли