数字模拟转换器的工作原理是什么

在任何的数字音频系统中，模数和数模转化器都是其中的重要组成部分，但通常情况下，它们都得不到应有的关注。在您的声卡将音频传输到您的DAW时，您可以能不会去想是模数转化器或者是数模转化器驱动的您的监听音箱；并且当您在演奏数字合成器时，是数模转化器将您的音频传输给音箱的这点可能也没有得到过您的过多关注。

但转换器其实真的非常重要——将笔记本电脑直接发出的声音与通过数字端口(如USB)连接了优质的外置转换器的笔记本电脑所发出的声音进行比较，会听到非常明显的区别，连接了外置转换器的声音听起来肯定会好很多。

想要弄明白模数和数模转换器，我们就需要先了解一些基本的音频基础知识。声音由气压的变化组成，有像海浪一样的波峰和波谷，与我们耳朵的听觉机制相互作用。我们的耳朵会将接收到的声波信息传递到大脑，大脑则负责处理这些信息。从恼人的狗吠声到交响乐团的演奏声等等所有的声音，实质上都是形状和高度各异的波。通常情况下，声音越复杂，波的形状就越复杂。从视觉上看，在振幅(水平)与时间的关系图中，音频看起来像一条弯曲的线，我们称之为波形。

在黑胶唱片上刻下波形的轮廓就形成了唱片的律动，当我们播放这张唱片时，唱针会跟随这个波形进行播放，这会使唱机匣产生电压变化，产生类似于声音的原始波形，最终驱动扬声器发声。由于扬声器音盆会跟随波形运动，所以它能复制最初压入黑胶唱片的波形。因为上述的每个阶段都会传输一个模拟输入信号的信号——因此便有了“模拟音频”这个术语。

不幸的是，跟乐队成员一样，模拟音频也有局限性。例如，黑胶唱片的爆裂声、滴答声、扭曲的声音和表面噪声会作为不受欢迎的音频“瑕疵”被添加到原始声音中。录音磁带会添加音染，磁带上的灰尘会导致砰砰声和滴答声，磁带录音会有嘶嘶声，等等。因此，尽管扬声器输出的信号与原始录制的信号相似，但由于模拟录制、处理和回放中固有的错误，也不太可能和原始声音一模一样。

数字音频通过将音频转换为一串数字从录制和播放过程中删除了许多变量，之后通过音频链传递这些数字（我们稍后会为大家解释为什么这会改善声音质量）。 模数转换器会将模拟信号转换为数字。 最终将转换为数字数据的波形。

计算机每隔几微秒就会抓拍一次信号，然后将这一系列抓拍或样本转换成代表信号电平变化的电压电平。 之后，计算机会对电平进行测量并将它们转换成一串数字（以数字数据的形式）来定义这些电压变化。 转换器每秒测量的次数就是采样率，也称为采样频率。

我们将其与典型的音频系统结合起来进行说明。麦克风会拾取音频信号并将其发送到模数转化器来将音频信号转化成数字信号。计算机接收到这一串数字信息后会对其进行处理 - 例如，在播放之前将其延迟以创建数字延迟，或将其存储在硬盘上进行数字录制。

到目前为止一切都没有任何问题，但由于我们听不了数字信号，所以必须将录制或处理的数字数据转换回可以通过扬声器或耳机播放的模拟信号。 因此，就需要数模转换器将数字串转换回一系列电压电平。

到这儿也还没结束，因为我们还需要将这一系列离散电压平转换成连续的波形。 我们将低通滤波器与数模转换器配合使用，来对阶梯信号进行过滤，从而使尖锐的波形边缘变得平滑，之后我们就可以将转换好的模拟信号发送到放大器/扬声器组合中了。