在任何的數字音頻系統中，模數和數模轉化器都是其中的重要組成部分，但通常情況下，它們都得不到應有的關注。在您的聲卡將音頻傳輸到您的DAW時，您可以能不會去想是模數轉化器或者是數模轉化器驅動的您的監聽音箱；並且當您在演奏數字合成器時，是數模轉化器將您的音頻傳輸給音箱的這點可能也沒有得到過您的過多關注。
但轉換器其實真的非常重要——將筆記本電腦直接發出的聲音與通過數字端口(如USB)連接了優質的外置轉換器的筆記本電腦所發出的聲音進行比較，會聽到非常明顯的區別，連接了外置轉換器的聲音聽起來肯定會好很多。
想要弄明白模數和數模轉換器，我們就需要先了解一些基本的音頻基礎知識。聲音由氣壓的變化組成，有像海浪一樣的波峰和波谷，與我們耳朵的聽覺機制相互作用。我們的耳朵會將接收到的聲波信息傳遞到大腦，大腦則負責處理這些信息。從惱人的狗吠聲到交響樂團的演奏聲等等所有的聲音，實質上都是形狀和高度各異的波。通常情況下，聲音越複雜，波的形狀就越複雜。從視覺上看，在振幅(水平)與時間的關係圖中，音頻看起來像一條彎曲的線，我們稱之為波形(如圖1所示)。
在任何的數字音頻系統中，模數和數模轉化器都是其中的重要組成部分，但通常情況下，它們都得不到應有的關注。在您的聲卡將音頻傳輸到您的DAW時，您可以能不會去想是模數轉化器或者是數模轉化器驅動的您的監聽音箱；並且當您在演奏數字合成器時，是數模轉化器將您的音頻傳輸給音箱的這點可能也沒有得到過您的過多關注。
但轉換器其實真的非常重要——將筆記本電腦直接發出的聲音與通過數字端口(如USB)連接了優質的外置轉換器的筆記本電腦所發出的聲音進行比較，會聽到非常明顯的區別，連接了外置轉換器的聲音聽起來肯定會好很多。
想要弄明白模數和數模轉換器，我們就需要先了解一些基本的音頻基礎知識。聲音由氣壓的變化組成，有像海浪一樣的波峰和波谷，與我們耳朵的聽覺機制相互作用。我們的耳朵會將接收到的聲波信息傳遞到大腦，大腦則負責處理這些信息。從惱人的狗吠聲到交響樂團的演奏聲等等所有的聲音，實質上都是形狀和高度各異的波。通常情況下，聲音越複雜，波的形狀就越複雜。從視覺上看，在振幅(水平)與時間的關係圖中，音頻看起來像一條彎曲的線，我們稱之為波形(如圖1所示)。
圖1：這張圖顯示的是一支管絃樂隊演奏的貝多芬交響曲在被麥克風轉換成不同的電壓後所產生的氣壓變化。注意，這是一個非常短的音頻片段，通過放大可以更清楚地顯示波形的形狀。
在黑膠唱片上刻下波形的輪廓就形成了唱片的律動，當我們播放這張唱片時，唱針會跟隨這個波形進行播放，這會使唱機匣產生電壓變化，產生類似於聲音的原始波形，最終驅動揚聲器發聲。由於揚聲器音盆會跟隨波形運動，所以它能複製最初壓入黑膠唱片的波形。因為上述的每個階段都會傳輸一個模擬輸入信號的信號——因此便有了“模擬音頻”這個術語。
不幸的是，跟樂隊成員一樣，模擬音頻也有侷限性。例如，黑膠唱片的爆裂聲、滴答聲、扭曲的聲音和表面噪聲會作為不受歡迎的音頻“瑕疵”被添加到原始聲音中。錄音磁帶會添加音染，磁帶上的灰塵會導致砰砰聲和滴答聲，磁帶錄音會有嘶嘶聲，等等。因此，儘管揚聲器輸出的信號與原始錄製的信號相似，但由於模擬錄製、處理和回放中固有的錯誤，也不太可能和原始聲音一模一樣。
耶!數字音頻確實存在!
數字音頻通過將音頻轉換為一串數字從錄製和播放過程中刪除了許多變量，之後通過音頻鏈傳遞這些數字（我們稍後會為大家解釋為什麼這會改善聲音質量）。 模數轉換器會將模擬信號轉換為數字。 圖2A顯示了最終將轉換為數字數據的波形。
在任何的數字音頻系統中，模數和數模轉化器都是其中的重要組成部分，但通常情況下，它們都得不到應有的關注。在您的聲卡將音頻傳輸到您的DAW時，您可以能不會去想是模數轉化器或者是數模轉化器驅動的您的監聽音箱；並且當您在演奏數字合成器時，是數模轉化器將您的音頻傳輸給音箱的這點可能也沒有得到過您的過多關注。
但轉換器其實真的非常重要——將筆記本電腦直接發出的聲音與通過數字端口(如USB)連接了優質的外置轉換器的筆記本電腦所發出的聲音進行比較，會聽到非常明顯的區別，連接了外置轉換器的聲音聽起來肯定會好很多。
想要弄明白模數和數模轉換器，我們就需要先了解一些基本的音頻基礎知識。聲音由氣壓的變化組成，有像海浪一樣的波峰和波谷，與我們耳朵的聽覺機制相互作用。我們的耳朵會將接收到的聲波信息傳遞到大腦，大腦則負責處理這些信息。從惱人的狗吠聲到交響樂團的演奏聲等等所有的聲音，實質上都是形狀和高度各異的波。通常情況下，聲音越複雜，波的形狀就越複雜。從視覺上看，在振幅(水平)與時間的關係圖中，音頻看起來像一條彎曲的線，我們稱之為波形(如圖1所示)。
圖1：這張圖顯示的是一支管絃樂隊演奏的貝多芬交響曲在被麥克風轉換成不同的電壓後所產生的氣壓變化。注意，這是一個非常短的音頻片段，通過放大可以更清楚地顯示波形的形狀。
在黑膠唱片上刻下波形的輪廓就形成了唱片的律動，當我們播放這張唱片時，唱針會跟隨這個波形進行播放，這會使唱機匣產生電壓變化，產生類似於聲音的原始波形，最終驅動揚聲器發聲。由於揚聲器音盆會跟隨波形運動，所以它能複製最初壓入黑膠唱片的波形。因為上述的每個階段都會傳輸一個模擬輸入信號的信號——因此便有了“模擬音頻”這個術語。
不幸的是，跟樂隊成員一樣，模擬音頻也有侷限性。例如，黑膠唱片的爆裂聲、滴答聲、扭曲的聲音和表面噪聲會作為不受歡迎的音頻“瑕疵”被添加到原始聲音中。錄音磁帶會添加音染，磁帶上的灰塵會導致砰砰聲和滴答聲，磁帶錄音會有嘶嘶聲，等等。因此，儘管揚聲器輸出的信號與原始錄製的信號相似，但由於模擬錄製、處理和回放中固有的錯誤，也不太可能和原始聲音一模一樣。
耶!數字音頻確實存在!
數字音頻通過將音頻轉換為一串數字從錄製和播放過程中刪除了許多變量，之後通過音頻鏈傳遞這些數字（我們稍後會為大家解釋為什麼這會改善聲音質量）。 模數轉換器會將模擬信號轉換為數字。 圖2A顯示了最終將轉換為數字數據的波形。
圖2A. 原始音頻
在任何的數字音頻系統中，模數和數模轉化器都是其中的重要組成部分，但通常情況下，它們都得不到應有的關注。在您的聲卡將音頻傳輸到您的DAW時，您可以能不會去想是模數轉化器或者是數模轉化器驅動的您的監聽音箱；並且當您在演奏數字合成器時，是數模轉化器將您的音頻傳輸給音箱的這點可能也沒有得到過您的過多關注。
但轉換器其實真的非常重要——將筆記本電腦直接發出的聲音與通過數字端口(如USB)連接了優質的外置轉換器的筆記本電腦所發出的聲音進行比較，會聽到非常明顯的區別，連接了外置轉換器的聲音聽起來肯定會好很多。
想要弄明白模數和數模轉換器，我們就需要先了解一些基本的音頻基礎知識。聲音由氣壓的變化組成，有像海浪一樣的波峰和波谷，與我們耳朵的聽覺機制相互作用。我們的耳朵會將接收到的聲波信息傳遞到大腦，大腦則負責處理這些信息。從惱人的狗吠聲到交響樂團的演奏聲等等所有的聲音，實質上都是形狀和高度各異的波。通常情況下，聲音越複雜，波的形狀就越複雜。從視覺上看，在振幅(水平)與時間的關係圖中，音頻看起來像一條彎曲的線，我們稱之為波形(如圖1所示)。
圖1：這張圖顯示的是一支管絃樂隊演奏的貝多芬交響曲在被麥克風轉換成不同的電壓後所產生的氣壓變化。注意，這是一個非常短的音頻片段，通過放大可以更清楚地顯示波形的形狀。
在黑膠唱片上刻下波形的輪廓就形成了唱片的律動，當我們播放這張唱片時，唱針會跟隨這個波形進行播放，這會使唱機匣產生電壓變化，產生類似於聲音的原始波形，最終驅動揚聲器發聲。由於揚聲器音盆會跟隨波形運動，所以它能複製最初壓入黑膠唱片的波形。因為上述的每個階段都會傳輸一個模擬輸入信號的信號——因此便有了“模擬音頻”這個術語。
不幸的是，跟樂隊成員一樣，模擬音頻也有侷限性。例如，黑膠唱片的爆裂聲、滴答聲、扭曲的聲音和表面噪聲會作為不受歡迎的音頻“瑕疵”被添加到原始聲音中。錄音磁帶會添加音染，磁帶上的灰塵會導致砰砰聲和滴答聲，磁帶錄音會有嘶嘶聲，等等。因此，儘管揚聲器輸出的信號與原始錄製的信號相似，但由於模擬錄製、處理和回放中固有的錯誤，也不太可能和原始聲音一模一樣。
耶!數字音頻確實存在!
數字音頻通過將音頻轉換為一串數字從錄製和播放過程中刪除了許多變量，之後通過音頻鏈傳遞這些數字（我們稍後會為大家解釋為什麼這會改善聲音質量）。 模數轉換器會將模擬信號轉換為數字。 圖2A顯示了最終將轉換為數字數據的波形。
圖2A. 原始音頻
圖2B. 用特定的採樣速率測量音頻電平。
在任何的數字音頻系統中，模數和數模轉化器都是其中的重要組成部分，但通常情況下，它們都得不到應有的關注。在您的聲卡將音頻傳輸到您的DAW時，您可以能不會去想是模數轉化器或者是數模轉化器驅動的您的監聽音箱；並且當您在演奏數字合成器時，是數模轉化器將您的音頻傳輸給音箱的這點可能也沒有得到過您的過多關注。
但轉換器其實真的非常重要——將筆記本電腦直接發出的聲音與通過數字端口(如USB)連接了優質的外置轉換器的筆記本電腦所發出的聲音進行比較，會聽到非常明顯的區別，連接了外置轉換器的聲音聽起來肯定會好很多。
想要弄明白模數和數模轉換器，我們就需要先了解一些基本的音頻基礎知識。聲音由氣壓的變化組成，有像海浪一樣的波峰和波谷，與我們耳朵的聽覺機制相互作用。我們的耳朵會將接收到的聲波信息傳遞到大腦，大腦則負責處理這些信息。從惱人的狗吠聲到交響樂團的演奏聲等等所有的聲音，實質上都是形狀和高度各異的波。通常情況下，聲音越複雜，波的形狀就越複雜。從視覺上看，在振幅(水平)與時間的關係圖中，音頻看起來像一條彎曲的線，我們稱之為波形(如圖1所示)。
圖1：這張圖顯示的是一支管絃樂隊演奏的貝多芬交響曲在被麥克風轉換成不同的電壓後所產生的氣壓變化。注意，這是一個非常短的音頻片段，通過放大可以更清楚地顯示波形的形狀。
在黑膠唱片上刻下波形的輪廓就形成了唱片的律動，當我們播放這張唱片時，唱針會跟隨這個波形進行播放，這會使唱機匣產生電壓變化，產生類似於聲音的原始波形，最終驅動揚聲器發聲。由於揚聲器音盆會跟隨波形運動，所以它能複製最初壓入黑膠唱片的波形。因為上述的每個階段都會傳輸一個模擬輸入信號的信號——因此便有了“模擬音頻”這個術語。
不幸的是，跟樂隊成員一樣，模擬音頻也有侷限性。例如，黑膠唱片的爆裂聲、滴答聲、扭曲的聲音和表面噪聲會作為不受歡迎的音頻“瑕疵”被添加到原始聲音中。錄音磁帶會添加音染，磁帶上的灰塵會導致砰砰聲和滴答聲，磁帶錄音會有嘶嘶聲，等等。因此，儘管揚聲器輸出的信號與原始錄製的信號相似，但由於模擬錄製、處理和回放中固有的錯誤，也不太可能和原始聲音一模一樣。
耶!數字音頻確實存在!
數字音頻通過將音頻轉換為一串數字從錄製和播放過程中刪除了許多變量，之後通過音頻鏈傳遞這些數字（我們稍後會為大家解釋為什麼這會改善聲音質量）。 模數轉換器會將模擬信號轉換為數字。 圖2A顯示了最終將轉換為數字數據的波形。
圖2A. 原始音頻
圖2B. 用特定的採樣速率測量音頻電平。
圖2C為每個測量樣本指定一個數值，存儲為數字數據
在任何的數字音頻系統中，模數和數模轉化器都是其中的重要組成部分，但通常情況下，它們都得不到應有的關注。在您的聲卡將音頻傳輸到您的DAW時，您可以能不會去想是模數轉化器或者是數模轉化器驅動的您的監聽音箱；並且當您在演奏數字合成器時，是數模轉化器將您的音頻傳輸給音箱的這點可能也沒有得到過您的過多關注。
但轉換器其實真的非常重要——將筆記本電腦直接發出的聲音與通過數字端口(如USB)連接了優質的外置轉換器的筆記本電腦所發出的聲音進行比較，會聽到非常明顯的區別，連接了外置轉換器的聲音聽起來肯定會好很多。
想要弄明白模數和數模轉換器，我們就需要先了解一些基本的音頻基礎知識。聲音由氣壓的變化組成，有像海浪一樣的波峰和波谷，與我們耳朵的聽覺機制相互作用。我們的耳朵會將接收到的聲波信息傳遞到大腦，大腦則負責處理這些信息。從惱人的狗吠聲到交響樂團的演奏聲等等所有的聲音，實質上都是形狀和高度各異的波。通常情況下，聲音越複雜，波的形狀就越複雜。從視覺上看，在振幅(水平)與時間的關係圖中，音頻看起來像一條彎曲的線，我們稱之為波形(如圖1所示)。
圖1：這張圖顯示的是一支管絃樂隊演奏的貝多芬交響曲在被麥克風轉換成不同的電壓後所產生的氣壓變化。注意，這是一個非常短的音頻片段，通過放大可以更清楚地顯示波形的形狀。
在黑膠唱片上刻下波形的輪廓就形成了唱片的律動，當我們播放這張唱片時，唱針會跟隨這個波形進行播放，這會使唱機匣產生電壓變化，產生類似於聲音的原始波形，最終驅動揚聲器發聲。由於揚聲器音盆會跟隨波形運動，所以它能複製最初壓入黑膠唱片的波形。因為上述的每個階段都會傳輸一個模擬輸入信號的信號——因此便有了“模擬音頻”這個術語。
不幸的是，跟樂隊成員一樣，模擬音頻也有侷限性。例如，黑膠唱片的爆裂聲、滴答聲、扭曲的聲音和表面噪聲會作為不受歡迎的音頻“瑕疵”被添加到原始聲音中。錄音磁帶會添加音染，磁帶上的灰塵會導致砰砰聲和滴答聲，磁帶錄音會有嘶嘶聲，等等。因此，儘管揚聲器輸出的信號與原始錄製的信號相似，但由於模擬錄製、處理和回放中固有的錯誤，也不太可能和原始聲音一模一樣。
耶!數字音頻確實存在!
數字音頻通過將音頻轉換為一串數字從錄製和播放過程中刪除了許多變量，之後通過音頻鏈傳遞這些數字（我們稍後會為大家解釋為什麼這會改善聲音質量）。 模數轉換器會將模擬信號轉換為數字。 圖2A顯示了最終將轉換為數字數據的波形。
圖2A. 原始音頻
圖2B. 用特定的採樣速率測量音頻電平。
圖2C為每個測量樣本指定一個數值，存儲為數字數據
圖2D. 使用平滑濾波器恢復成波形形狀
圖2：模數轉換過程以一致的速率對波形進行採樣，並測量每個樣本的電平併為其指定數值。
計算機每隔幾微秒就會抓拍一次信號（如圖2B所示），然後將這一系列抓拍或樣本轉換成代表信號電平變化的電壓電平（如圖2C所示）。 之後，計算機會對電平進行測量並將它們轉換成一串數字（以數字數據的形式）來定義這些電壓變化。 轉換器每秒測量的次數就是採樣率，也稱為採樣頻率。
我們將其與典型的音頻系統結合起來進行說明。麥克風會拾取音頻信號並將其發送到模數轉化器來將音頻信號轉化成數字信號。計算機接收到這一串數字信息後會對其進行處理 - 例如，在播放之前將其延遲以創建數字延遲，或將其存儲在硬盤上進行數字錄製。
到目前為止一切都沒有任何問題，但由於我們聽不了數字信號，所以必須將錄製或處理的數字數據轉換回可以通過揚聲器或耳機播放的模擬信號。 因此，就需要數模轉換器將數字串轉換回一系列電壓電平。
到這兒也還沒結束，因為我們還需要將這一系列離散電壓平轉換成連續的波形。 我們將低通濾波器與數模轉換器配合使用，來對階梯信號進行過濾，從而使尖銳的波形邊緣變得平滑（如圖2D所示），之後我們就可以將轉換好的模擬信號發送到放大器/揚聲器組合中了。
在任何的數字音頻系統中，模數和數模轉化器都是其中的重要組成部分，但通常情況下，它們都得不到應有的關注。在您的聲卡將音頻傳輸到您的DAW時，您可以能不會去想是模數轉化器或者是數模轉化器驅動的您的監聽音箱；並且當您在演奏數字合成器時，是數模轉化器將您的音頻傳輸給音箱的這點可能也沒有得到過您的過多關注。
但轉換器其實真的非常重要——將筆記本電腦直接發出的聲音與通過數字端口(如USB)連接了優質的外置轉換器的筆記本電腦所發出的聲音進行比較，會聽到非常明顯的區別，連接了外置轉換器的聲音聽起來肯定會好很多。
想要弄明白模數和數模轉換器，我們就需要先了解一些基本的音頻基礎知識。聲音由氣壓的變化組成，有像海浪一樣的波峰和波谷，與我們耳朵的聽覺機制相互作用。我們的耳朵會將接收到的聲波信息傳遞到大腦，大腦則負責處理這些信息。從惱人的狗吠聲到交響樂團的演奏聲等等所有的聲音，實質上都是形狀和高度各異的波。通常情況下，聲音越複雜，波的形狀就越複雜。從視覺上看，在振幅(水平)與時間的關係圖中，音頻看起來像一條彎曲的線，我們稱之為波形(如圖1所示)。
圖1：這張圖顯示的是一支管絃樂隊演奏的貝多芬交響曲在被麥克風轉換成不同的電壓後所產生的氣壓變化。注意，這是一個非常短的音頻片段，通過放大可以更清楚地顯示波形的形狀。
在黑膠唱片上刻下波形的輪廓就形成了唱片的律動，當我們播放這張唱片時，唱針會跟隨這個波形進行播放，這會使唱機匣產生電壓變化，產生類似於聲音的原始波形，最終驅動揚聲器發聲。由於揚聲器音盆會跟隨波形運動，所以它能複製最初壓入黑膠唱片的波形。因為上述的每個階段都會傳輸一個模擬輸入信號的信號——因此便有了“模擬音頻”這個術語。
不幸的是，跟樂隊成員一樣，模擬音頻也有侷限性。例如，黑膠唱片的爆裂聲、滴答聲、扭曲的聲音和表面噪聲會作為不受歡迎的音頻“瑕疵”被添加到原始聲音中。錄音磁帶會添加音染，磁帶上的灰塵會導致砰砰聲和滴答聲，磁帶錄音會有嘶嘶聲，等等。因此，儘管揚聲器輸出的信號與原始錄製的信號相似，但由於模擬錄製、處理和回放中固有的錯誤，也不太可能和原始聲音一模一樣。
耶!數字音頻確實存在!
數字音頻通過將音頻轉換為一串數字從錄製和播放過程中刪除了許多變量，之後通過音頻鏈傳遞這些數字（我們稍後會為大家解釋為什麼這會改善聲音質量）。 模數轉換器會將模擬信號轉換為數字。 圖2A顯示了最終將轉換為數字數據的波形。
圖2A. 原始音頻
圖2B. 用特定的採樣速率測量音頻電平。
圖2C為每個測量樣本指定一個數值，存儲為數字數據
圖2D. 使用平滑濾波器恢復成波形形狀
圖2：模數轉換過程以一致的速率對波形進行採樣，並測量每個樣本的電平併為其指定數值。
計算機每隔幾微秒就會抓拍一次信號（如圖2B所示），然後將這一系列抓拍或樣本轉換成代表信號電平變化的電壓電平（如圖2C所示）。 之後，計算機會對電平進行測量並將它們轉換成一串數字（以數字數據的形式）來定義這些電壓變化。 轉換器每秒測量的次數就是採樣率，也稱為採樣頻率。
我們將其與典型的音頻系統結合起來進行說明。麥克風會拾取音頻信號並將其發送到模數轉化器來將音頻信號轉化成數字信號。計算機接收到這一串數字信息後會對其進行處理 - 例如，在播放之前將其延遲以創建數字延遲，或將其存儲在硬盤上進行數字錄製。
到目前為止一切都沒有任何問題，但由於我們聽不了數字信號，所以必須將錄製或處理的數字數據轉換回可以通過揚聲器或耳機播放的模擬信號。 因此，就需要數模轉換器將數字串轉換回一系列電壓電平。
到這兒也還沒結束，因為我們還需要將這一系列離散電壓平轉換成連續的波形。 我們將低通濾波器與數模轉換器配合使用，來對階梯信號進行過濾，從而使尖銳的波形邊緣變得平滑（如圖2D所示），之後我們就可以將轉換好的模擬信號發送到放大器/揚聲器組合中了。
為什麼數字音頻能夠保持保真度
我們以將數字信號存儲在塑料材質的圓盤上的光盤為例：當我們把光盤放進CD機後，激光就會讀取這些數據，然後將其發送到數模轉化器，之後數模轉換器就會將數字信號轉換回模擬信號。 因為CD都帶有糾錯功能，所以即使光盤上有輕微的劃痕，它也能識別出來並對丟失的數據進行替換，因此通常不會有跳讀的情況發生。 在您下載音樂時，即使您的互聯網連接中斷了，下載引擎也會將這些部分組合成一個可以不間斷播放的文件。
對音樂家來說，更重要的是，使用數字音頻可以讓音頻在通過信號鏈後的音質保持不變。 在模擬多軌錄音機的時代，當您將您的歌曲混縮到一個模擬雙軌錄音帶時，會引入了額外的嘶嘶聲和失真。 當您對磁帶進行母版製作時，會引入更過的雜音，將音頻傳輸到一個可以壓制唱片的金屬壓模上時，也會引入砰砰聲、研磨聲和扭曲的聲音。 在每個音頻傳輸階段，信號質量都會更加惡化。
使用數字錄音，您可以將數字信號混合到立體聲或環繞立體聲中，從而創建另一組數字。 （當然，這些數字也會通過數模轉換器進行監聽，因此您可以聽到正在混縮的內容。）因此，最終的立體聲混音將代表您混縮歌曲時所聽到的內容。 接下來，您可以將通過數字化混合的數字串傳到網上（希望是無損的），或將其複製到智能手機的內存中，或者將這些數字信號壓入光盤，等等。
您可以在信號鏈的最初想象模數轉化器把聲音“風乾”了起來，聲音直到回到播放系統的數模轉化器時才會被重構。 這也是數字音頻聽起來如此純淨的原因：它沒有遭受模擬信號所遭受的那些修整。
在任何的數字音頻系統中，模數和數模轉化器都是其中的重要組成部分，但通常情況下，它們都得不到應有的關注。在您的聲卡將音頻傳輸到您的DAW時，您可以能不會去想是模數轉化器或者是數模轉化器驅動的您的監聽音箱；並且當您在演奏數字合成器時，是數模轉化器將您的音頻傳輸給音箱的這點可能也沒有得到過您的過多關注。
但轉換器其實真的非常重要——將筆記本電腦直接發出的聲音與通過數字端口(如USB)連接了優質的外置轉換器的筆記本電腦所發出的聲音進行比較，會聽到非常明顯的區別，連接了外置轉換器的聲音聽起來肯定會好很多。
想要弄明白模數和數模轉換器，我們就需要先了解一些基本的音頻基礎知識。聲音由氣壓的變化組成，有像海浪一樣的波峰和波谷，與我們耳朵的聽覺機制相互作用。我們的耳朵會將接收到的聲波信息傳遞到大腦，大腦則負責處理這些信息。從惱人的狗吠聲到交響樂團的演奏聲等等所有的聲音，實質上都是形狀和高度各異的波。通常情況下，聲音越複雜，波的形狀就越複雜。從視覺上看，在振幅(水平)與時間的關係圖中，音頻看起來像一條彎曲的線，我們稱之為波形(如圖1所示)。
圖1：這張圖顯示的是一支管絃樂隊演奏的貝多芬交響曲在被麥克風轉換成不同的電壓後所產生的氣壓變化。注意，這是一個非常短的音頻片段，通過放大可以更清楚地顯示波形的形狀。
在黑膠唱片上刻下波形的輪廓就形成了唱片的律動，當我們播放這張唱片時，唱針會跟隨這個波形進行播放，這會使唱機匣產生電壓變化，產生類似於聲音的原始波形，最終驅動揚聲器發聲。由於揚聲器音盆會跟隨波形運動，所以它能複製最初壓入黑膠唱片的波形。因為上述的每個階段都會傳輸一個模擬輸入信號的信號——因此便有了“模擬音頻”這個術語。
不幸的是，跟樂隊成員一樣，模擬音頻也有侷限性。例如，黑膠唱片的爆裂聲、滴答聲、扭曲的聲音和表面噪聲會作為不受歡迎的音頻“瑕疵”被添加到原始聲音中。錄音磁帶會添加音染，磁帶上的灰塵會導致砰砰聲和滴答聲，磁帶錄音會有嘶嘶聲，等等。因此，儘管揚聲器輸出的信號與原始錄製的信號相似，但由於模擬錄製、處理和回放中固有的錯誤，也不太可能和原始聲音一模一樣。
耶!數字音頻確實存在!
數字音頻通過將音頻轉換為一串數字從錄製和播放過程中刪除了許多變量，之後通過音頻鏈傳遞這些數字（我們稍後會為大家解釋為什麼這會改善聲音質量）。 模數轉換器會將模擬信號轉換為數字。 圖2A顯示了最終將轉換為數字數據的波形。
圖2A. 原始音頻
圖2B. 用特定的採樣速率測量音頻電平。
圖2C為每個測量樣本指定一個數值，存儲為數字數據
圖2D. 使用平滑濾波器恢復成波形形狀
圖2：模數轉換過程以一致的速率對波形進行採樣，並測量每個樣本的電平併為其指定數值。
計算機每隔幾微秒就會抓拍一次信號（如圖2B所示），然後將這一系列抓拍或樣本轉換成代表信號電平變化的電壓電平（如圖2C所示）。 之後，計算機會對電平進行測量並將它們轉換成一串數字（以數字數據的形式）來定義這些電壓變化。 轉換器每秒測量的次數就是採樣率，也稱為採樣頻率。
我們將其與典型的音頻系統結合起來進行說明。麥克風會拾取音頻信號並將其發送到模數轉化器來將音頻信號轉化成數字信號。計算機接收到這一串數字信息後會對其進行處理 - 例如，在播放之前將其延遲以創建數字延遲，或將其存儲在硬盤上進行數字錄製。
到目前為止一切都沒有任何問題，但由於我們聽不了數字信號，所以必須將錄製或處理的數字數據轉換回可以通過揚聲器或耳機播放的模擬信號。 因此，就需要數模轉換器將數字串轉換回一系列電壓電平。
到這兒也還沒結束，因為我們還需要將這一系列離散電壓平轉換成連續的波形。 我們將低通濾波器與數模轉換器配合使用，來對階梯信號進行過濾，從而使尖銳的波形邊緣變得平滑（如圖2D所示），之後我們就可以將轉換好的模擬信號發送到放大器/揚聲器組合中了。
為什麼數字音頻能夠保持保真度
我們以將數字信號存儲在塑料材質的圓盤上的光盤為例：當我們把光盤放進CD機後，激光就會讀取這些數據，然後將其發送到數模轉化器，之後數模轉換器就會將數字信號轉換回模擬信號。 因為CD都帶有糾錯功能，所以即使光盤上有輕微的劃痕，它也能識別出來並對丟失的數據進行替換，因此通常不會有跳讀的情況發生。 在您下載音樂時，即使您的互聯網連接中斷了，下載引擎也會將這些部分組合成一個可以不間斷播放的文件。
對音樂家來說，更重要的是，使用數字音頻可以讓音頻在通過信號鏈後的音質保持不變。 在模擬多軌錄音機的時代，當您將您的歌曲混縮到一個模擬雙軌錄音帶時，會引入了額外的嘶嘶聲和失真。 當您對磁帶進行母版製作時，會引入更過的雜音，將音頻傳輸到一個可以壓制唱片的金屬壓模上時，也會引入砰砰聲、研磨聲和扭曲的聲音。 在每個音頻傳輸階段，信號質量都會更加惡化。
使用數字錄音，您可以將數字信號混合到立體聲或環繞立體聲中，從而創建另一組數字。 （當然，這些數字也會通過數模轉換器進行監聽，因此您可以聽到正在混縮的內容。）因此，最終的立體聲混音將代表您混縮歌曲時所聽到的內容。 接下來，您可以將通過數字化混合的數字串傳到網上（希望是無損的），或將其複製到智能手機的內存中，或者將這些數字信號壓入光盤，等等。
您可以在信號鏈的最初想象模數轉化器把聲音“風乾”了起來，聲音直到回到播放系統的數模轉化器時才會被重構。 這也是數字音頻聽起來如此純淨的原因：它沒有遭受模擬信號所遭受的那些修整。
轉化器採樣率和分辨率
是時候喝杯咖啡休息一下了，因為我們即將要說到的會涉及到更為晦澀的專業技術。但是大家一定要堅持看下去，因為接下來的內容非常重要。
轉換器的採樣率是由高精度、穩定的系統時鐘所控制的，是數字音頻系統最重要的特性之一。如果轉換器的採樣率比較高的話，那麼您也可以向下使用較低的採樣率，但如果轉換器的採樣率比較低的話，您卻不能使用較高的採樣率了。大多數低成本的轉換器的採樣率都是96kHz，不過隨著技術的發展，192kHz的採樣率在現代已經越來越普遍了。
轉換過程的另一個方面是位分辨率（通常稱為字長），它表示的是模數轉化器測量輸入信號的準確程度。 由於每個樣本在那個時刻都會測量信號的電壓，因此測量越精確，從模擬音頻到數字數據的轉換就越準確。 就如同尺子的刻度一樣，以英寸為刻度的尺子只能只能確切地用英寸測量長度，但是，用十六分之一英寸刻度的尺子來測量長度的話，那麼分辨率就可以提高16倍。 位數越高，分辨率也就越高。
不同的音頻系統分辨率也不盡相同。更高的分辨率需要更多的存儲空間來存儲大量的數字信號，以及更高的模數轉化器精確度來實現這些更高的分辨率。隨著內存和轉換器變得越來越便宜，設備們的位分辨率也越來越高了。例如，音頻賀卡的音頻可能只有4位分辨率。早期的數字音頻系統使用8位，後來發展到12位。 CD使用16位分辨率，“高分辨率”音頻使用24位分辨率。雖然24位音頻文件在相同採樣率下比16位音頻文件多佔50％的存儲空間，但大多數錄音工程師都認為24位的音頻文件要比16位音頻文件的音質要好很多。（一個有趣的事實：也許人們最初認為CD聽起來比比黑膠唱片差的一個原因是，儘管CD具有16位分辨率，但早期的播放器通常使用12位轉換器。）
位分辨率越低，失真越大 - 如果你不能準確地測量一個信號，那麼你就不能準確地再現它。然而，與物理世界(失真往往隨著信號電平的升高而增加)中的失真不同，數字失真會隨著信號電平的降低而增加，因為可用於表示音頻波形的比特非常少（如圖3所示）。
在任何的數字音頻系統中，模數和數模轉化器都是其中的重要組成部分，但通常情況下，它們都得不到應有的關注。在您的聲卡將音頻傳輸到您的DAW時，您可以能不會去想是模數轉化器或者是數模轉化器驅動的您的監聽音箱；並且當您在演奏數字合成器時，是數模轉化器將您的音頻傳輸給音箱的這點可能也沒有得到過您的過多關注。
但轉換器其實真的非常重要——將筆記本電腦直接發出的聲音與通過數字端口(如USB)連接了優質的外置轉換器的筆記本電腦所發出的聲音進行比較，會聽到非常明顯的區別，連接了外置轉換器的聲音聽起來肯定會好很多。
想要弄明白模數和數模轉換器，我們就需要先了解一些基本的音頻基礎知識。聲音由氣壓的變化組成，有像海浪一樣的波峰和波谷，與我們耳朵的聽覺機制相互作用。我們的耳朵會將接收到的聲波信息傳遞到大腦，大腦則負責處理這些信息。從惱人的狗吠聲到交響樂團的演奏聲等等所有的聲音，實質上都是形狀和高度各異的波。通常情況下，聲音越複雜，波的形狀就越複雜。從視覺上看，在振幅(水平)與時間的關係圖中，音頻看起來像一條彎曲的線，我們稱之為波形(如圖1所示)。
圖1：這張圖顯示的是一支管絃樂隊演奏的貝多芬交響曲在被麥克風轉換成不同的電壓後所產生的氣壓變化。注意，這是一個非常短的音頻片段，通過放大可以更清楚地顯示波形的形狀。
在黑膠唱片上刻下波形的輪廓就形成了唱片的律動，當我們播放這張唱片時，唱針會跟隨這個波形進行播放，這會使唱機匣產生電壓變化，產生類似於聲音的原始波形，最終驅動揚聲器發聲。由於揚聲器音盆會跟隨波形運動，所以它能複製最初壓入黑膠唱片的波形。因為上述的每個階段都會傳輸一個模擬輸入信號的信號——因此便有了“模擬音頻”這個術語。
不幸的是，跟樂隊成員一樣，模擬音頻也有侷限性。例如，黑膠唱片的爆裂聲、滴答聲、扭曲的聲音和表面噪聲會作為不受歡迎的音頻“瑕疵”被添加到原始聲音中。錄音磁帶會添加音染，磁帶上的灰塵會導致砰砰聲和滴答聲，磁帶錄音會有嘶嘶聲，等等。因此，儘管揚聲器輸出的信號與原始錄製的信號相似，但由於模擬錄製、處理和回放中固有的錯誤，也不太可能和原始聲音一模一樣。
耶!數字音頻確實存在!
數字音頻通過將音頻轉換為一串數字從錄製和播放過程中刪除了許多變量，之後通過音頻鏈傳遞這些數字（我們稍後會為大家解釋為什麼這會改善聲音質量）。 模數轉換器會將模擬信號轉換為數字。 圖2A顯示了最終將轉換為數字數據的波形。
圖2A. 原始音頻
圖2B. 用特定的採樣速率測量音頻電平。
圖2C為每個測量樣本指定一個數值，存儲為數字數據
圖2D. 使用平滑濾波器恢復成波形形狀
圖2：模數轉換過程以一致的速率對波形進行採樣，並測量每個樣本的電平併為其指定數值。
計算機每隔幾微秒就會抓拍一次信號（如圖2B所示），然後將這一系列抓拍或樣本轉換成代表信號電平變化的電壓電平（如圖2C所示）。 之後，計算機會對電平進行測量並將它們轉換成一串數字（以數字數據的形式）來定義這些電壓變化。 轉換器每秒測量的次數就是採樣率，也稱為採樣頻率。
我們將其與典型的音頻系統結合起來進行說明。麥克風會拾取音頻信號並將其發送到模數轉化器來將音頻信號轉化成數字信號。計算機接收到這一串數字信息後會對其進行處理 - 例如，在播放之前將其延遲以創建數字延遲，或將其存儲在硬盤上進行數字錄製。
到目前為止一切都沒有任何問題，但由於我們聽不了數字信號，所以必須將錄製或處理的數字數據轉換回可以通過揚聲器或耳機播放的模擬信號。 因此，就需要數模轉換器將數字串轉換回一系列電壓電平。
到這兒也還沒結束，因為我們還需要將這一系列離散電壓平轉換成連續的波形。 我們將低通濾波器與數模轉換器配合使用，來對階梯信號進行過濾，從而使尖銳的波形邊緣變得平滑（如圖2D所示），之後我們就可以將轉換好的模擬信號發送到放大器/揚聲器組合中了。
為什麼數字音頻能夠保持保真度
我們以將數字信號存儲在塑料材質的圓盤上的光盤為例：當我們把光盤放進CD機後，激光就會讀取這些數據，然後將其發送到數模轉化器，之後數模轉換器就會將數字信號轉換回模擬信號。 因為CD都帶有糾錯功能，所以即使光盤上有輕微的劃痕，它也能識別出來並對丟失的數據進行替換，因此通常不會有跳讀的情況發生。 在您下載音樂時，即使您的互聯網連接中斷了，下載引擎也會將這些部分組合成一個可以不間斷播放的文件。
對音樂家來說，更重要的是，使用數字音頻可以讓音頻在通過信號鏈後的音質保持不變。 在模擬多軌錄音機的時代，當您將您的歌曲混縮到一個模擬雙軌錄音帶時，會引入了額外的嘶嘶聲和失真。 當您對磁帶進行母版製作時，會引入更過的雜音，將音頻傳輸到一個可以壓制唱片的金屬壓模上時，也會引入砰砰聲、研磨聲和扭曲的聲音。 在每個音頻傳輸階段，信號質量都會更加惡化。
使用數字錄音，您可以將數字信號混合到立體聲或環繞立體聲中，從而創建另一組數字。 （當然，這些數字也會通過數模轉換器進行監聽，因此您可以聽到正在混縮的內容。）因此，最終的立體聲混音將代表您混縮歌曲時所聽到的內容。 接下來，您可以將通過數字化混合的數字串傳到網上（希望是無損的），或將其複製到智能手機的內存中，或者將這些數字信號壓入光盤，等等。
您可以在信號鏈的最初想象模數轉化器把聲音“風乾”了起來，聲音直到回到播放系統的數模轉化器時才會被重構。 這也是數字音頻聽起來如此純淨的原因：它沒有遭受模擬信號所遭受的那些修整。
轉化器採樣率和分辨率
是時候喝杯咖啡休息一下了，因為我們即將要說到的會涉及到更為晦澀的專業技術。但是大家一定要堅持看下去，因為接下來的內容非常重要。
轉換器的採樣率是由高精度、穩定的系統時鐘所控制的，是數字音頻系統最重要的特性之一。如果轉換器的採樣率比較高的話，那麼您也可以向下使用較低的採樣率，但如果轉換器的採樣率比較低的話，您卻不能使用較高的採樣率了。大多數低成本的轉換器的採樣率都是96kHz，不過隨著技術的發展，192kHz的採樣率在現代已經越來越普遍了。
轉換過程的另一個方面是位分辨率（通常稱為字長），它表示的是模數轉化器測量輸入信號的準確程度。 由於每個樣本在那個時刻都會測量信號的電壓，因此測量越精確，從模擬音頻到數字數據的轉換就越準確。 就如同尺子的刻度一樣，以英寸為刻度的尺子只能只能確切地用英寸測量長度，但是，用十六分之一英寸刻度的尺子來測量長度的話，那麼分辨率就可以提高16倍。 位數越高，分辨率也就越高。
不同的音頻系統分辨率也不盡相同。更高的分辨率需要更多的存儲空間來存儲大量的數字信號，以及更高的模數轉化器精確度來實現這些更高的分辨率。隨著內存和轉換器變得越來越便宜，設備們的位分辨率也越來越高了。例如，音頻賀卡的音頻可能只有4位分辨率。早期的數字音頻系統使用8位，後來發展到12位。 CD使用16位分辨率，“高分辨率”音頻使用24位分辨率。雖然24位音頻文件在相同採樣率下比16位音頻文件多佔50％的存儲空間，但大多數錄音工程師都認為24位的音頻文件要比16位音頻文件的音質要好很多。（一個有趣的事實：也許人們最初認為CD聽起來比比黑膠唱片差的一個原因是，儘管CD具有16位分辨率，但早期的播放器通常使用12位轉換器。）
位分辨率越低，失真越大 - 如果你不能準確地測量一個信號，那麼你就不能準確地再現它。然而，與物理世界(失真往往隨著信號電平的升高而增加)中的失真不同，數字失真會隨著信號電平的降低而增加，因為可用於表示音頻波形的比特非常少（如圖3所示）。
圖3:高振幅分辨率與低振幅分辨率——對於固定分辨率，如圖以24位為例，相比較低振幅信號（右），您可以設定一個更高精度(位數更高)的高振幅信號(左)。
幸運的是，不管怎樣，失真在回放時的電平是非常低的，並且抖動也能進一步降低我們對低失真的感知。 此外，錄音/混音程序中的音頻引擎也不受轉換器硬件規則的約束，並且一旦信號進入計算機內，就可以提供本質上無限的分辨率。
為什麼數字轉換器的動態餘量很重要？
雖然您的軟件的音頻引擎具有幾乎無限的動態範圍，但處理進出您計算機的音頻的轉換器卻沒有。因此，我們要留出些動態餘量 - 信號峰值與模數轉化器或數模轉化器可以處理的最大電平之間的電平差。例如，如果在您錄音時信號的峰值在軟件的虛擬電平表上達到0，那麼說明音頻接口的轉換器中沒有更多的可用動態餘量。調高音頻接口的電平將產生失真。但如果信號的峰值在軟件的虛擬電平表上顯示為-6dB，那麼就表示在失真前我們有6dB的動態餘量。在錄音時，許多工程師都會將數字音頻電平設置為低於0dBFS的6dB(或更低的峰值電平- 12db或- 15db也非常常見)。這可以適應意料之外的峰值，但是有些人也覺得這些電平達到了模數轉化器或數模轉化器的“最佳點”，在最高和最低電平時表現可能都不那麼好。
在混音時，主輸出要留有幾dB餘量的一個原因是，大多數數字測量儀測量的是數字音頻樣本的電平。但是，將數字音頻轉換回模擬可能會產生比樣本本身更高的電平值，這會造成樣本間失真（如圖4所示）。
在任何的數字音頻系統中，模數和數模轉化器都是其中的重要組成部分，但通常情況下，它們都得不到應有的關注。在您的聲卡將音頻傳輸到您的DAW時，您可以能不會去想是模數轉化器或者是數模轉化器驅動的您的監聽音箱；並且當您在演奏數字合成器時，是數模轉化器將您的音頻傳輸給音箱的這點可能也沒有得到過您的過多關注。
但轉換器其實真的非常重要——將筆記本電腦直接發出的聲音與通過數字端口(如USB)連接了優質的外置轉換器的筆記本電腦所發出的聲音進行比較，會聽到非常明顯的區別，連接了外置轉換器的聲音聽起來肯定會好很多。
想要弄明白模數和數模轉換器，我們就需要先了解一些基本的音頻基礎知識。聲音由氣壓的變化組成，有像海浪一樣的波峰和波谷，與我們耳朵的聽覺機制相互作用。我們的耳朵會將接收到的聲波信息傳遞到大腦，大腦則負責處理這些信息。從惱人的狗吠聲到交響樂團的演奏聲等等所有的聲音，實質上都是形狀和高度各異的波。通常情況下，聲音越複雜，波的形狀就越複雜。從視覺上看，在振幅(水平)與時間的關係圖中，音頻看起來像一條彎曲的線，我們稱之為波形(如圖1所示)。
圖1：這張圖顯示的是一支管絃樂隊演奏的貝多芬交響曲在被麥克風轉換成不同的電壓後所產生的氣壓變化。注意，這是一個非常短的音頻片段，通過放大可以更清楚地顯示波形的形狀。
在黑膠唱片上刻下波形的輪廓就形成了唱片的律動，當我們播放這張唱片時，唱針會跟隨這個波形進行播放，這會使唱機匣產生電壓變化，產生類似於聲音的原始波形，最終驅動揚聲器發聲。由於揚聲器音盆會跟隨波形運動，所以它能複製最初壓入黑膠唱片的波形。因為上述的每個階段都會傳輸一個模擬輸入信號的信號——因此便有了“模擬音頻”這個術語。
不幸的是，跟樂隊成員一樣，模擬音頻也有侷限性。例如，黑膠唱片的爆裂聲、滴答聲、扭曲的聲音和表面噪聲會作為不受歡迎的音頻“瑕疵”被添加到原始聲音中。錄音磁帶會添加音染，磁帶上的灰塵會導致砰砰聲和滴答聲，磁帶錄音會有嘶嘶聲，等等。因此，儘管揚聲器輸出的信號與原始錄製的信號相似，但由於模擬錄製、處理和回放中固有的錯誤，也不太可能和原始聲音一模一樣。
耶!數字音頻確實存在!
數字音頻通過將音頻轉換為一串數字從錄製和播放過程中刪除了許多變量，之後通過音頻鏈傳遞這些數字（我們稍後會為大家解釋為什麼這會改善聲音質量）。 模數轉換器會將模擬信號轉換為數字。 圖2A顯示了最終將轉換為數字數據的波形。
圖2A. 原始音頻
圖2B. 用特定的採樣速率測量音頻電平。
圖2C為每個測量樣本指定一個數值，存儲為數字數據
圖2D. 使用平滑濾波器恢復成波形形狀
圖2：模數轉換過程以一致的速率對波形進行採樣，並測量每個樣本的電平併為其指定數值。
計算機每隔幾微秒就會抓拍一次信號（如圖2B所示），然後將這一系列抓拍或樣本轉換成代表信號電平變化的電壓電平（如圖2C所示）。 之後，計算機會對電平進行測量並將它們轉換成一串數字（以數字數據的形式）來定義這些電壓變化。 轉換器每秒測量的次數就是採樣率，也稱為採樣頻率。
我們將其與典型的音頻系統結合起來進行說明。麥克風會拾取音頻信號並將其發送到模數轉化器來將音頻信號轉化成數字信號。計算機接收到這一串數字信息後會對其進行處理 - 例如，在播放之前將其延遲以創建數字延遲，或將其存儲在硬盤上進行數字錄製。
到目前為止一切都沒有任何問題，但由於我們聽不了數字信號，所以必須將錄製或處理的數字數據轉換回可以通過揚聲器或耳機播放的模擬信號。 因此，就需要數模轉換器將數字串轉換回一系列電壓電平。
到這兒也還沒結束，因為我們還需要將這一系列離散電壓平轉換成連續的波形。 我們將低通濾波器與數模轉換器配合使用，來對階梯信號進行過濾，從而使尖銳的波形邊緣變得平滑（如圖2D所示），之後我們就可以將轉換好的模擬信號發送到放大器/揚聲器組合中了。
為什麼數字音頻能夠保持保真度
我們以將數字信號存儲在塑料材質的圓盤上的光盤為例：當我們把光盤放進CD機後，激光就會讀取這些數據，然後將其發送到數模轉化器，之後數模轉換器就會將數字信號轉換回模擬信號。 因為CD都帶有糾錯功能，所以即使光盤上有輕微的劃痕，它也能識別出來並對丟失的數據進行替換，因此通常不會有跳讀的情況發生。 在您下載音樂時，即使您的互聯網連接中斷了，下載引擎也會將這些部分組合成一個可以不間斷播放的文件。
對音樂家來說，更重要的是，使用數字音頻可以讓音頻在通過信號鏈後的音質保持不變。 在模擬多軌錄音機的時代，當您將您的歌曲混縮到一個模擬雙軌錄音帶時，會引入了額外的嘶嘶聲和失真。 當您對磁帶進行母版製作時，會引入更過的雜音，將音頻傳輸到一個可以壓制唱片的金屬壓模上時，也會引入砰砰聲、研磨聲和扭曲的聲音。 在每個音頻傳輸階段，信號質量都會更加惡化。
使用數字錄音，您可以將數字信號混合到立體聲或環繞立體聲中，從而創建另一組數字。 （當然，這些數字也會通過數模轉換器進行監聽，因此您可以聽到正在混縮的內容。）因此，最終的立體聲混音將代表您混縮歌曲時所聽到的內容。 接下來，您可以將通過數字化混合的數字串傳到網上（希望是無損的），或將其複製到智能手機的內存中，或者將這些數字信號壓入光盤，等等。
您可以在信號鏈的最初想象模數轉化器把聲音“風乾”了起來，聲音直到回到播放系統的數模轉化器時才會被重構。 這也是數字音頻聽起來如此純淨的原因：它沒有遭受模擬信號所遭受的那些修整。
轉化器採樣率和分辨率
是時候喝杯咖啡休息一下了，因為我們即將要說到的會涉及到更為晦澀的專業技術。但是大家一定要堅持看下去，因為接下來的內容非常重要。
轉換器的採樣率是由高精度、穩定的系統時鐘所控制的，是數字音頻系統最重要的特性之一。如果轉換器的採樣率比較高的話，那麼您也可以向下使用較低的採樣率，但如果轉換器的採樣率比較低的話，您卻不能使用較高的採樣率了。大多數低成本的轉換器的採樣率都是96kHz，不過隨著技術的發展，192kHz的採樣率在現代已經越來越普遍了。
轉換過程的另一個方面是位分辨率（通常稱為字長），它表示的是模數轉化器測量輸入信號的準確程度。 由於每個樣本在那個時刻都會測量信號的電壓，因此測量越精確，從模擬音頻到數字數據的轉換就越準確。 就如同尺子的刻度一樣，以英寸為刻度的尺子只能只能確切地用英寸測量長度，但是，用十六分之一英寸刻度的尺子來測量長度的話，那麼分辨率就可以提高16倍。 位數越高，分辨率也就越高。
不同的音頻系統分辨率也不盡相同。更高的分辨率需要更多的存儲空間來存儲大量的數字信號，以及更高的模數轉化器精確度來實現這些更高的分辨率。隨著內存和轉換器變得越來越便宜，設備們的位分辨率也越來越高了。例如，音頻賀卡的音頻可能只有4位分辨率。早期的數字音頻系統使用8位，後來發展到12位。 CD使用16位分辨率，“高分辨率”音頻使用24位分辨率。雖然24位音頻文件在相同採樣率下比16位音頻文件多佔50％的存儲空間，但大多數錄音工程師都認為24位的音頻文件要比16位音頻文件的音質要好很多。（一個有趣的事實：也許人們最初認為CD聽起來比比黑膠唱片差的一個原因是，儘管CD具有16位分辨率，但早期的播放器通常使用12位轉換器。）
位分辨率越低，失真越大 - 如果你不能準確地測量一個信號，那麼你就不能準確地再現它。然而，與物理世界(失真往往隨著信號電平的升高而增加)中的失真不同，數字失真會隨著信號電平的降低而增加，因為可用於表示音頻波形的比特非常少（如圖3所示）。
圖3:高振幅分辨率與低振幅分辨率——對於固定分辨率，如圖以24位為例，相比較低振幅信號（右），您可以設定一個更高精度(位數更高)的高振幅信號(左)。
幸運的是，不管怎樣，失真在回放時的電平是非常低的，並且抖動也能進一步降低我們對低失真的感知。 此外，錄音/混音程序中的音頻引擎也不受轉換器硬件規則的約束，並且一旦信號進入計算機內，就可以提供本質上無限的分辨率。
為什麼數字轉換器的動態餘量很重要？
雖然您的軟件的音頻引擎具有幾乎無限的動態範圍，但處理進出您計算機的音頻的轉換器卻沒有。因此，我們要留出些動態餘量 - 信號峰值與模數轉化器或數模轉化器可以處理的最大電平之間的電平差。例如，如果在您錄音時信號的峰值在軟件的虛擬電平表上達到0，那麼說明音頻接口的轉換器中沒有更多的可用動態餘量。調高音頻接口的電平將產生失真。但如果信號的峰值在軟件的虛擬電平表上顯示為-6dB，那麼就表示在失真前我們有6dB的動態餘量。在錄音時，許多工程師都會將數字音頻電平設置為低於0dBFS的6dB(或更低的峰值電平- 12db或- 15db也非常常見)。這可以適應意料之外的峰值，但是有些人也覺得這些電平達到了模數轉化器或數模轉化器的“最佳點”，在最高和最低電平時表現可能都不那麼好。
在混音時，主輸出要留有幾dB餘量的一個原因是，大多數數字測量儀測量的是數字音頻樣本的電平。但是，將數字音頻轉換回模擬可能會產生比樣本本身更高的電平值，這會造成樣本間失真（如圖4所示）。
圖4A：正在被採樣的原始音頻
在任何的數字音頻系統中，模數和數模轉化器都是其中的重要組成部分，但通常情況下，它們都得不到應有的關注。在您的聲卡將音頻傳輸到您的DAW時，您可以能不會去想是模數轉化器或者是數模轉化器驅動的您的監聽音箱；並且當您在演奏數字合成器時，是數模轉化器將您的音頻傳輸給音箱的這點可能也沒有得到過您的過多關注。
但轉換器其實真的非常重要——將筆記本電腦直接發出的聲音與通過數字端口(如USB)連接了優質的外置轉換器的筆記本電腦所發出的聲音進行比較，會聽到非常明顯的區別，連接了外置轉換器的聲音聽起來肯定會好很多。
想要弄明白模數和數模轉換器，我們就需要先了解一些基本的音頻基礎知識。聲音由氣壓的變化組成，有像海浪一樣的波峰和波谷，與我們耳朵的聽覺機制相互作用。我們的耳朵會將接收到的聲波信息傳遞到大腦，大腦則負責處理這些信息。從惱人的狗吠聲到交響樂團的演奏聲等等所有的聲音，實質上都是形狀和高度各異的波。通常情況下，聲音越複雜，波的形狀就越複雜。從視覺上看，在振幅(水平)與時間的關係圖中，音頻看起來像一條彎曲的線，我們稱之為波形(如圖1所示)。
圖1：這張圖顯示的是一支管絃樂隊演奏的貝多芬交響曲在被麥克風轉換成不同的電壓後所產生的氣壓變化。注意，這是一個非常短的音頻片段，通過放大可以更清楚地顯示波形的形狀。
在黑膠唱片上刻下波形的輪廓就形成了唱片的律動，當我們播放這張唱片時，唱針會跟隨這個波形進行播放，這會使唱機匣產生電壓變化，產生類似於聲音的原始波形，最終驅動揚聲器發聲。由於揚聲器音盆會跟隨波形運動，所以它能複製最初壓入黑膠唱片的波形。因為上述的每個階段都會傳輸一個模擬輸入信號的信號——因此便有了“模擬音頻”這個術語。
不幸的是，跟樂隊成員一樣，模擬音頻也有侷限性。例如，黑膠唱片的爆裂聲、滴答聲、扭曲的聲音和表面噪聲會作為不受歡迎的音頻“瑕疵”被添加到原始聲音中。錄音磁帶會添加音染，磁帶上的灰塵會導致砰砰聲和滴答聲，磁帶錄音會有嘶嘶聲，等等。因此，儘管揚聲器輸出的信號與原始錄製的信號相似，但由於模擬錄製、處理和回放中固有的錯誤，也不太可能和原始聲音一模一樣。
耶!數字音頻確實存在!
數字音頻通過將音頻轉換為一串數字從錄製和播放過程中刪除了許多變量，之後通過音頻鏈傳遞這些數字（我們稍後會為大家解釋為什麼這會改善聲音質量）。 模數轉換器會將模擬信號轉換為數字。 圖2A顯示了最終將轉換為數字數據的波形。
圖2A. 原始音頻
圖2B. 用特定的採樣速率測量音頻電平。
圖2C為每個測量樣本指定一個數值，存儲為數字數據
圖2D. 使用平滑濾波器恢復成波形形狀
圖2：模數轉換過程以一致的速率對波形進行採樣，並測量每個樣本的電平併為其指定數值。
計算機每隔幾微秒就會抓拍一次信號（如圖2B所示），然後將這一系列抓拍或樣本轉換成代表信號電平變化的電壓電平（如圖2C所示）。 之後，計算機會對電平進行測量並將它們轉換成一串數字（以數字數據的形式）來定義這些電壓變化。 轉換器每秒測量的次數就是採樣率，也稱為採樣頻率。
我們將其與典型的音頻系統結合起來進行說明。麥克風會拾取音頻信號並將其發送到模數轉化器來將音頻信號轉化成數字信號。計算機接收到這一串數字信息後會對其進行處理 - 例如，在播放之前將其延遲以創建數字延遲，或將其存儲在硬盤上進行數字錄製。
到目前為止一切都沒有任何問題，但由於我們聽不了數字信號，所以必須將錄製或處理的數字數據轉換回可以通過揚聲器或耳機播放的模擬信號。 因此，就需要數模轉換器將數字串轉換回一系列電壓電平。
到這兒也還沒結束，因為我們還需要將這一系列離散電壓平轉換成連續的波形。 我們將低通濾波器與數模轉換器配合使用，來對階梯信號進行過濾，從而使尖銳的波形邊緣變得平滑（如圖2D所示），之後我們就可以將轉換好的模擬信號發送到放大器/揚聲器組合中了。
為什麼數字音頻能夠保持保真度
我們以將數字信號存儲在塑料材質的圓盤上的光盤為例：當我們把光盤放進CD機後，激光就會讀取這些數據，然後將其發送到數模轉化器，之後數模轉換器就會將數字信號轉換回模擬信號。 因為CD都帶有糾錯功能，所以即使光盤上有輕微的劃痕，它也能識別出來並對丟失的數據進行替換，因此通常不會有跳讀的情況發生。 在您下載音樂時，即使您的互聯網連接中斷了，下載引擎也會將這些部分組合成一個可以不間斷播放的文件。
對音樂家來說，更重要的是，使用數字音頻可以讓音頻在通過信號鏈後的音質保持不變。 在模擬多軌錄音機的時代，當您將您的歌曲混縮到一個模擬雙軌錄音帶時，會引入了額外的嘶嘶聲和失真。 當您對磁帶進行母版製作時，會引入更過的雜音，將音頻傳輸到一個可以壓制唱片的金屬壓模上時，也會引入砰砰聲、研磨聲和扭曲的聲音。 在每個音頻傳輸階段，信號質量都會更加惡化。
使用數字錄音，您可以將數字信號混合到立體聲或環繞立體聲中，從而創建另一組數字。 （當然，這些數字也會通過數模轉換器進行監聽，因此您可以聽到正在混縮的內容。）因此，最終的立體聲混音將代表您混縮歌曲時所聽到的內容。 接下來，您可以將通過數字化混合的數字串傳到網上（希望是無損的），或將其複製到智能手機的內存中，或者將這些數字信號壓入光盤，等等。
您可以在信號鏈的最初想象模數轉化器把聲音“風乾”了起來，聲音直到回到播放系統的數模轉化器時才會被重構。 這也是數字音頻聽起來如此純淨的原因：它沒有遭受模擬信號所遭受的那些修整。
轉化器採樣率和分辨率
是時候喝杯咖啡休息一下了，因為我們即將要說到的會涉及到更為晦澀的專業技術。但是大家一定要堅持看下去，因為接下來的內容非常重要。
轉換器的採樣率是由高精度、穩定的系統時鐘所控制的，是數字音頻系統最重要的特性之一。如果轉換器的採樣率比較高的話，那麼您也可以向下使用較低的採樣率，但如果轉換器的採樣率比較低的話，您卻不能使用較高的採樣率了。大多數低成本的轉換器的採樣率都是96kHz，不過隨著技術的發展，192kHz的採樣率在現代已經越來越普遍了。
轉換過程的另一個方面是位分辨率（通常稱為字長），它表示的是模數轉化器測量輸入信號的準確程度。 由於每個樣本在那個時刻都會測量信號的電壓，因此測量越精確，從模擬音頻到數字數據的轉換就越準確。 就如同尺子的刻度一樣，以英寸為刻度的尺子只能只能確切地用英寸測量長度，但是，用十六分之一英寸刻度的尺子來測量長度的話，那麼分辨率就可以提高16倍。 位數越高，分辨率也就越高。
不同的音頻系統分辨率也不盡相同。更高的分辨率需要更多的存儲空間來存儲大量的數字信號，以及更高的模數轉化器精確度來實現這些更高的分辨率。隨著內存和轉換器變得越來越便宜，設備們的位分辨率也越來越高了。例如，音頻賀卡的音頻可能只有4位分辨率。早期的數字音頻系統使用8位，後來發展到12位。 CD使用16位分辨率，“高分辨率”音頻使用24位分辨率。雖然24位音頻文件在相同採樣率下比16位音頻文件多佔50％的存儲空間，但大多數錄音工程師都認為24位的音頻文件要比16位音頻文件的音質要好很多。（一個有趣的事實：也許人們最初認為CD聽起來比比黑膠唱片差的一個原因是，儘管CD具有16位分辨率，但早期的播放器通常使用12位轉換器。）
位分辨率越低，失真越大 - 如果你不能準確地測量一個信號，那麼你就不能準確地再現它。然而，與物理世界(失真往往隨著信號電平的升高而增加)中的失真不同，數字失真會隨著信號電平的降低而增加，因為可用於表示音頻波形的比特非常少（如圖3所示）。
圖3:高振幅分辨率與低振幅分辨率——對於固定分辨率，如圖以24位為例，相比較低振幅信號（右），您可以設定一個更高精度(位數更高)的高振幅信號(左)。
幸運的是，不管怎樣，失真在回放時的電平是非常低的，並且抖動也能進一步降低我們對低失真的感知。 此外，錄音/混音程序中的音頻引擎也不受轉換器硬件規則的約束，並且一旦信號進入計算機內，就可以提供本質上無限的分辨率。
為什麼數字轉換器的動態餘量很重要？
雖然您的軟件的音頻引擎具有幾乎無限的動態範圍，但處理進出您計算機的音頻的轉換器卻沒有。因此，我們要留出些動態餘量 - 信號峰值與模數轉化器或數模轉化器可以處理的最大電平之間的電平差。例如，如果在您錄音時信號的峰值在軟件的虛擬電平表上達到0，那麼說明音頻接口的轉換器中沒有更多的可用動態餘量。調高音頻接口的電平將產生失真。但如果信號的峰值在軟件的虛擬電平表上顯示為-6dB，那麼就表示在失真前我們有6dB的動態餘量。在錄音時，許多工程師都會將數字音頻電平設置為低於0dBFS的6dB(或更低的峰值電平- 12db或- 15db也非常常見)。這可以適應意料之外的峰值，但是有些人也覺得這些電平達到了模數轉化器或數模轉化器的“最佳點”，在最高和最低電平時表現可能都不那麼好。
在混音時，主輸出要留有幾dB餘量的一個原因是，大多數數字測量儀測量的是數字音頻樣本的電平。但是，將數字音頻轉換回模擬可能會產生比樣本本身更高的電平值，這會造成樣本間失真（如圖4所示）。
圖4A：正在被採樣的原始音頻
圖4B：提高到0db後的最高採樣電平
在任何的數字音頻系統中，模數和數模轉化器都是其中的重要組成部分，但通常情況下，它們都得不到應有的關注。在您的聲卡將音頻傳輸到您的DAW時，您可以能不會去想是模數轉化器或者是數模轉化器驅動的您的監聽音箱；並且當您在演奏數字合成器時，是數模轉化器將您的音頻傳輸給音箱的這點可能也沒有得到過您的過多關注。
但轉換器其實真的非常重要——將筆記本電腦直接發出的聲音與通過數字端口(如USB)連接了優質的外置轉換器的筆記本電腦所發出的聲音進行比較，會聽到非常明顯的區別，連接了外置轉換器的聲音聽起來肯定會好很多。
想要弄明白模數和數模轉換器，我們就需要先了解一些基本的音頻基礎知識。聲音由氣壓的變化組成，有像海浪一樣的波峰和波谷，與我們耳朵的聽覺機制相互作用。我們的耳朵會將接收到的聲波信息傳遞到大腦，大腦則負責處理這些信息。從惱人的狗吠聲到交響樂團的演奏聲等等所有的聲音，實質上都是形狀和高度各異的波。通常情況下，聲音越複雜，波的形狀就越複雜。從視覺上看，在振幅(水平)與時間的關係圖中，音頻看起來像一條彎曲的線，我們稱之為波形(如圖1所示)。
圖1：這張圖顯示的是一支管絃樂隊演奏的貝多芬交響曲在被麥克風轉換成不同的電壓後所產生的氣壓變化。注意，這是一個非常短的音頻片段，通過放大可以更清楚地顯示波形的形狀。
在黑膠唱片上刻下波形的輪廓就形成了唱片的律動，當我們播放這張唱片時，唱針會跟隨這個波形進行播放，這會使唱機匣產生電壓變化，產生類似於聲音的原始波形，最終驅動揚聲器發聲。由於揚聲器音盆會跟隨波形運動，所以它能複製最初壓入黑膠唱片的波形。因為上述的每個階段都會傳輸一個模擬輸入信號的信號——因此便有了“模擬音頻”這個術語。
不幸的是，跟樂隊成員一樣，模擬音頻也有侷限性。例如，黑膠唱片的爆裂聲、滴答聲、扭曲的聲音和表面噪聲會作為不受歡迎的音頻“瑕疵”被添加到原始聲音中。錄音磁帶會添加音染，磁帶上的灰塵會導致砰砰聲和滴答聲，磁帶錄音會有嘶嘶聲，等等。因此，儘管揚聲器輸出的信號與原始錄製的信號相似，但由於模擬錄製、處理和回放中固有的錯誤，也不太可能和原始聲音一模一樣。
耶!數字音頻確實存在!
數字音頻通過將音頻轉換為一串數字從錄製和播放過程中刪除了許多變量，之後通過音頻鏈傳遞這些數字（我們稍後會為大家解釋為什麼這會改善聲音質量）。 模數轉換器會將模擬信號轉換為數字。 圖2A顯示了最終將轉換為數字數據的波形。
圖2A. 原始音頻
圖2B. 用特定的採樣速率測量音頻電平。
圖2C為每個測量樣本指定一個數值，存儲為數字數據
圖2D. 使用平滑濾波器恢復成波形形狀
圖2：模數轉換過程以一致的速率對波形進行採樣，並測量每個樣本的電平併為其指定數值。
計算機每隔幾微秒就會抓拍一次信號（如圖2B所示），然後將這一系列抓拍或樣本轉換成代表信號電平變化的電壓電平（如圖2C所示）。 之後，計算機會對電平進行測量並將它們轉換成一串數字（以數字數據的形式）來定義這些電壓變化。 轉換器每秒測量的次數就是採樣率，也稱為採樣頻率。
我們將其與典型的音頻系統結合起來進行說明。麥克風會拾取音頻信號並將其發送到模數轉化器來將音頻信號轉化成數字信號。計算機接收到這一串數字信息後會對其進行處理 - 例如，在播放之前將其延遲以創建數字延遲，或將其存儲在硬盤上進行數字錄製。
到目前為止一切都沒有任何問題，但由於我們聽不了數字信號，所以必須將錄製或處理的數字數據轉換回可以通過揚聲器或耳機播放的模擬信號。 因此，就需要數模轉換器將數字串轉換回一系列電壓電平。
到這兒也還沒結束，因為我們還需要將這一系列離散電壓平轉換成連續的波形。 我們將低通濾波器與數模轉換器配合使用，來對階梯信號進行過濾，從而使尖銳的波形邊緣變得平滑（如圖2D所示），之後我們就可以將轉換好的模擬信號發送到放大器/揚聲器組合中了。
為什麼數字音頻能夠保持保真度
我們以將數字信號存儲在塑料材質的圓盤上的光盤為例：當我們把光盤放進CD機後，激光就會讀取這些數據，然後將其發送到數模轉化器，之後數模轉換器就會將數字信號轉換回模擬信號。 因為CD都帶有糾錯功能，所以即使光盤上有輕微的劃痕，它也能識別出來並對丟失的數據進行替換，因此通常不會有跳讀的情況發生。 在您下載音樂時，即使您的互聯網連接中斷了，下載引擎也會將這些部分組合成一個可以不間斷播放的文件。
對音樂家來說，更重要的是，使用數字音頻可以讓音頻在通過信號鏈後的音質保持不變。 在模擬多軌錄音機的時代，當您將您的歌曲混縮到一個模擬雙軌錄音帶時，會引入了額外的嘶嘶聲和失真。 當您對磁帶進行母版製作時，會引入更過的雜音，將音頻傳輸到一個可以壓制唱片的金屬壓模上時，也會引入砰砰聲、研磨聲和扭曲的聲音。 在每個音頻傳輸階段，信號質量都會更加惡化。
使用數字錄音，您可以將數字信號混合到立體聲或環繞立體聲中，從而創建另一組數字。 （當然，這些數字也會通過數模轉換器進行監聽，因此您可以聽到正在混縮的內容。）因此，最終的立體聲混音將代表您混縮歌曲時所聽到的內容。 接下來，您可以將通過數字化混合的數字串傳到網上（希望是無損的），或將其複製到智能手機的內存中，或者將這些數字信號壓入光盤，等等。
您可以在信號鏈的最初想象模數轉化器把聲音“風乾”了起來，聲音直到回到播放系統的數模轉化器時才會被重構。 這也是數字音頻聽起來如此純淨的原因：它沒有遭受模擬信號所遭受的那些修整。
轉化器採樣率和分辨率
是時候喝杯咖啡休息一下了，因為我們即將要說到的會涉及到更為晦澀的專業技術。但是大家一定要堅持看下去，因為接下來的內容非常重要。
轉換器的採樣率是由高精度、穩定的系統時鐘所控制的，是數字音頻系統最重要的特性之一。如果轉換器的採樣率比較高的話，那麼您也可以向下使用較低的採樣率，但如果轉換器的採樣率比較低的話，您卻不能使用較高的採樣率了。大多數低成本的轉換器的採樣率都是96kHz，不過隨著技術的發展，192kHz的採樣率在現代已經越來越普遍了。
轉換過程的另一個方面是位分辨率（通常稱為字長），它表示的是模數轉化器測量輸入信號的準確程度。 由於每個樣本在那個時刻都會測量信號的電壓，因此測量越精確，從模擬音頻到數字數據的轉換就越準確。 就如同尺子的刻度一樣，以英寸為刻度的尺子只能只能確切地用英寸測量長度，但是，用十六分之一英寸刻度的尺子來測量長度的話，那麼分辨率就可以提高16倍。 位數越高，分辨率也就越高。
不同的音頻系統分辨率也不盡相同。更高的分辨率需要更多的存儲空間來存儲大量的數字信號，以及更高的模數轉化器精確度來實現這些更高的分辨率。隨著內存和轉換器變得越來越便宜，設備們的位分辨率也越來越高了。例如，音頻賀卡的音頻可能只有4位分辨率。早期的數字音頻系統使用8位，後來發展到12位。 CD使用16位分辨率，“高分辨率”音頻使用24位分辨率。雖然24位音頻文件在相同採樣率下比16位音頻文件多佔50％的存儲空間，但大多數錄音工程師都認為24位的音頻文件要比16位音頻文件的音質要好很多。（一個有趣的事實：也許人們最初認為CD聽起來比比黑膠唱片差的一個原因是，儘管CD具有16位分辨率，但早期的播放器通常使用12位轉換器。）
位分辨率越低，失真越大 - 如果你不能準確地測量一個信號，那麼你就不能準確地再現它。然而，與物理世界(失真往往隨著信號電平的升高而增加)中的失真不同，數字失真會隨著信號電平的降低而增加，因為可用於表示音頻波形的比特非常少（如圖3所示）。
圖3:高振幅分辨率與低振幅分辨率——對於固定分辨率，如圖以24位為例，相比較低振幅信號（右），您可以設定一個更高精度(位數更高)的高振幅信號(左)。
幸運的是，不管怎樣，失真在回放時的電平是非常低的，並且抖動也能進一步降低我們對低失真的感知。 此外，錄音/混音程序中的音頻引擎也不受轉換器硬件規則的約束，並且一旦信號進入計算機內，就可以提供本質上無限的分辨率。
為什麼數字轉換器的動態餘量很重要？
雖然您的軟件的音頻引擎具有幾乎無限的動態範圍，但處理進出您計算機的音頻的轉換器卻沒有。因此，我們要留出些動態餘量 - 信號峰值與模數轉化器或數模轉化器可以處理的最大電平之間的電平差。例如，如果在您錄音時信號的峰值在軟件的虛擬電平表上達到0，那麼說明音頻接口的轉換器中沒有更多的可用動態餘量。調高音頻接口的電平將產生失真。但如果信號的峰值在軟件的虛擬電平表上顯示為-6dB，那麼就表示在失真前我們有6dB的動態餘量。在錄音時，許多工程師都會將數字音頻電平設置為低於0dBFS的6dB(或更低的峰值電平- 12db或- 15db也非常常見)。這可以適應意料之外的峰值，但是有些人也覺得這些電平達到了模數轉化器或數模轉化器的“最佳點”，在最高和最低電平時表現可能都不那麼好。
在混音時，主輸出要留有幾dB餘量的一個原因是，大多數數字測量儀測量的是數字音頻樣本的電平。但是，將數字音頻轉換回模擬可能會產生比樣本本身更高的電平值，這會造成樣本間失真（如圖4所示）。
圖4A：正在被採樣的原始音頻
圖4B：提高到0db後的最高採樣電平
圖4C：經過平滑濾波器後，信號超過0db
圖4：（A）中採樣的模擬音頻波形用紅點表示被測樣本電平。當通過平滑濾波器(C)重構模擬波形時，將數字音頻樣本的電平提高到最大可用動態餘量(B)可以超過數模轉換器的最大動態餘量(C)。 因此，（C）中曲線的紅色部分將被剪裁掉。
除非您通道的電平表具有能夠提醒您採樣間失真的功能，否則請留出幾dB的餘量來避免這種情況。 此外，您也不需要將電平調到最高，因為在現今的流媒體世界中，諸如YouTube和Spotify等都會調整音頻，使其達到一致的感知電平。
數字音頻的限制和解決方案
當CD第一次出現的時候，它的宣傳口號是“永遠完美的聲音”—一個誰都會喜歡的營銷口號。然而，雖然數字音頻總體上要比模擬音頻好，但它仍不是完美的。
採樣率問題。如果系統不能以足夠高的採樣頻率對信號電平進行採樣的話，就很難準確地再現信號。採樣率必須至少是進入系統的最高音頻頻率的兩倍，因此44.1kHz是錄音的最低的採樣率。
輸出濾波器音染。如上所述，post-DAC低通濾波器會將階梯採樣轉換為平滑連續的信號。 但是，濾波器可能會添加自己的音染。
分辨率（量化）錯誤。 如果數字音頻系統能夠以1毫伏（mV或1/1000伏特）的精度測量電平，則1mV的電平將被指定為一個數字，2mV的電平將被指定為一個數字，3mV的電平將指定為一個數字，以此類推。 現在假設計算機試圖測量1.5mV信號 - 計算機無法解析該值，因此它必須指定一個1mV或2mV的值。 在這兩種情況下，樣本與原始輸入電平都不能完全對應，這就會產生錯誤。雖然實際的精確度要比這個例子好得多，但是仍然有可能出錯。
非線性。非線性是用來描述如果不同的量化級別之間的間隔不是均等的，那麼就會出現誤差的情況。讓我們回顧下前面的例子，我們假設能夠測量到1毫伏的精度。回到前面的例子，我們假設能夠測量到1毫伏的精度。但如果存在非線性，轉換器可能會將1毫伏信號轉換為1.001毫伏，2毫伏信號轉換為1.978毫伏，等等。這些誤差會改變波形形狀，從而導致失真。
動態範圍限制。從理論上講，24位分辨率具有大約144dB的動態範圍（每位大約6dB）。但在現實世界中，由於噪聲，電路板佈局問題，電源限制和製造公差等因素的影響，24位的轉換超出了轉換器解決高動態範圍的能力，所以實際分辨率更可能是20到22位。
抖動。如果提供採樣率的系統時鐘不穩定，則不會以相同的時間間隔捕獲或回放表示數字音頻的樣本。您可以將其視為“時間失真”，因為您沒有在正確的時間聽到正確的樣本。這會導致細微的失真，這也是在兩個不同的數模轉換器上回放相同的數字音頻可能聽起來不同的原因之一 -- 一個可能具有更高的抖動，而另一個具有更低的抖動。
偏移和增益誤差。即使沒有輸入電平，偏移也會產生輸出電壓。高端的轉換器在加工完成後，通常還會對轉換器的內部電路進行修整以消除偏移。當輸出電壓高於或低於理論上的值時，轉換器也可能存在增益誤差。對於這些問題，目前並沒有什麼好的解決方法，但是人們在設計高端的轉換器時，通常會在最小化電壓偏移和增益誤差上下很大功夫。
雖然數字音頻可能並不完美，但它確是最接近完美的 - 並且還在不斷改進。然而，僅僅因為某些東西是“數字的”並不意味著您能享受到數字音頻所有的優勢。智能手機或其他消費類設備中的轉換器與專用音頻轉換器是不在一個級別上的。
例如，Dangerous Music的Convert-8是一款高端的8通道數模轉換器，具有良好的規格參數：114dB動態範圍（信噪比），總諧波失真+噪聲（unweighted） 0.00188％at + 4dBu，低於0.0004％at + 22dBu，串擾抑制（從一個通道洩漏到另一個通道）在1kHz時超過114dBu，時鐘抖動低於16微微秒（從100Hz到40kHz）。如果您不知道這些規格的真正含義的話，只需說它們非常棒就足夠了。但請注意，雖然這些參數都是非常明確的，但並非所有公司都會如此嚴格的規範。例如，它們可能會產生串擾，但哪個頻率產生串擾的可能性最低就沒有在參數表裡提及，所以最重要的是要用耳朵去聽，而不是用眼睛去看。
在任何的數字音頻系統中，模數和數模轉化器都是其中的重要組成部分，但通常情況下，它們都得不到應有的關注。在您的聲卡將音頻傳輸到您的DAW時，您可以能不會去想是模數轉化器或者是數模轉化器驅動的您的監聽音箱；並且當您在演奏數字合成器時，是數模轉化器將您的音頻傳輸給音箱的這點可能也沒有得到過您的過多關注。
但轉換器其實真的非常重要——將筆記本電腦直接發出的聲音與通過數字端口(如USB)連接了優質的外置轉換器的筆記本電腦所發出的聲音進行比較，會聽到非常明顯的區別，連接了外置轉換器的聲音聽起來肯定會好很多。
想要弄明白模數和數模轉換器，我們就需要先了解一些基本的音頻基礎知識。聲音由氣壓的變化組成，有像海浪一樣的波峰和波谷，與我們耳朵的聽覺機制相互作用。我們的耳朵會將接收到的聲波信息傳遞到大腦，大腦則負責處理這些信息。從惱人的狗吠聲到交響樂團的演奏聲等等所有的聲音，實質上都是形狀和高度各異的波。通常情況下，聲音越複雜，波的形狀就越複雜。從視覺上看，在振幅(水平)與時間的關係圖中，音頻看起來像一條彎曲的線，我們稱之為波形(如圖1所示)。
圖1：這張圖顯示的是一支管絃樂隊演奏的貝多芬交響曲在被麥克風轉換成不同的電壓後所產生的氣壓變化。注意，這是一個非常短的音頻片段，通過放大可以更清楚地顯示波形的形狀。
在黑膠唱片上刻下波形的輪廓就形成了唱片的律動，當我們播放這張唱片時，唱針會跟隨這個波形進行播放，這會使唱機匣產生電壓變化，產生類似於聲音的原始波形，最終驅動揚聲器發聲。由於揚聲器音盆會跟隨波形運動，所以它能複製最初壓入黑膠唱片的波形。因為上述的每個階段都會傳輸一個模擬輸入信號的信號——因此便有了“模擬音頻”這個術語。
不幸的是，跟樂隊成員一樣，模擬音頻也有侷限性。例如，黑膠唱片的爆裂聲、滴答聲、扭曲的聲音和表面噪聲會作為不受歡迎的音頻“瑕疵”被添加到原始聲音中。錄音磁帶會添加音染，磁帶上的灰塵會導致砰砰聲和滴答聲，磁帶錄音會有嘶嘶聲，等等。因此，儘管揚聲器輸出的信號與原始錄製的信號相似，但由於模擬錄製、處理和回放中固有的錯誤，也不太可能和原始聲音一模一樣。
耶!數字音頻確實存在!
數字音頻通過將音頻轉換為一串數字從錄製和播放過程中刪除了許多變量，之後通過音頻鏈傳遞這些數字（我們稍後會為大家解釋為什麼這會改善聲音質量）。 模數轉換器會將模擬信號轉換為數字。 圖2A顯示了最終將轉換為數字數據的波形。
圖2A. 原始音頻
圖2B. 用特定的採樣速率測量音頻電平。
圖2C為每個測量樣本指定一個數值，存儲為數字數據
圖2D. 使用平滑濾波器恢復成波形形狀
圖2：模數轉換過程以一致的速率對波形進行採樣，並測量每個樣本的電平併為其指定數值。
計算機每隔幾微秒就會抓拍一次信號（如圖2B所示），然後將這一系列抓拍或樣本轉換成代表信號電平變化的電壓電平（如圖2C所示）。 之後，計算機會對電平進行測量並將它們轉換成一串數字（以數字數據的形式）來定義這些電壓變化。 轉換器每秒測量的次數就是採樣率，也稱為採樣頻率。
我們將其與典型的音頻系統結合起來進行說明。麥克風會拾取音頻信號並將其發送到模數轉化器來將音頻信號轉化成數字信號。計算機接收到這一串數字信息後會對其進行處理 - 例如，在播放之前將其延遲以創建數字延遲，或將其存儲在硬盤上進行數字錄製。
到目前為止一切都沒有任何問題，但由於我們聽不了數字信號，所以必須將錄製或處理的數字數據轉換回可以通過揚聲器或耳機播放的模擬信號。 因此，就需要數模轉換器將數字串轉換回一系列電壓電平。
到這兒也還沒結束，因為我們還需要將這一系列離散電壓平轉換成連續的波形。 我們將低通濾波器與數模轉換器配合使用，來對階梯信號進行過濾，從而使尖銳的波形邊緣變得平滑（如圖2D所示），之後我們就可以將轉換好的模擬信號發送到放大器/揚聲器組合中了。
為什麼數字音頻能夠保持保真度
我們以將數字信號存儲在塑料材質的圓盤上的光盤為例：當我們把光盤放進CD機後，激光就會讀取這些數據，然後將其發送到數模轉化器，之後數模轉換器就會將數字信號轉換回模擬信號。 因為CD都帶有糾錯功能，所以即使光盤上有輕微的劃痕，它也能識別出來並對丟失的數據進行替換，因此通常不會有跳讀的情況發生。 在您下載音樂時，即使您的互聯網連接中斷了，下載引擎也會將這些部分組合成一個可以不間斷播放的文件。
對音樂家來說，更重要的是，使用數字音頻可以讓音頻在通過信號鏈後的音質保持不變。 在模擬多軌錄音機的時代，當您將您的歌曲混縮到一個模擬雙軌錄音帶時，會引入了額外的嘶嘶聲和失真。 當您對磁帶進行母版製作時，會引入更過的雜音，將音頻傳輸到一個可以壓制唱片的金屬壓模上時，也會引入砰砰聲、研磨聲和扭曲的聲音。 在每個音頻傳輸階段，信號質量都會更加惡化。
使用數字錄音，您可以將數字信號混合到立體聲或環繞立體聲中，從而創建另一組數字。 （當然，這些數字也會通過數模轉換器進行監聽，因此您可以聽到正在混縮的內容。）因此，最終的立體聲混音將代表您混縮歌曲時所聽到的內容。 接下來，您可以將通過數字化混合的數字串傳到網上（希望是無損的），或將其複製到智能手機的內存中，或者將這些數字信號壓入光盤，等等。
您可以在信號鏈的最初想象模數轉化器把聲音“風乾”了起來，聲音直到回到播放系統的數模轉化器時才會被重構。 這也是數字音頻聽起來如此純淨的原因：它沒有遭受模擬信號所遭受的那些修整。
轉化器採樣率和分辨率
是時候喝杯咖啡休息一下了，因為我們即將要說到的會涉及到更為晦澀的專業技術。但是大家一定要堅持看下去，因為接下來的內容非常重要。
轉換器的採樣率是由高精度、穩定的系統時鐘所控制的，是數字音頻系統最重要的特性之一。如果轉換器的採樣率比較高的話，那麼您也可以向下使用較低的採樣率，但如果轉換器的採樣率比較低的話，您卻不能使用較高的採樣率了。大多數低成本的轉換器的採樣率都是96kHz，不過隨著技術的發展，192kHz的採樣率在現代已經越來越普遍了。
轉換過程的另一個方面是位分辨率（通常稱為字長），它表示的是模數轉化器測量輸入信號的準確程度。 由於每個樣本在那個時刻都會測量信號的電壓，因此測量越精確，從模擬音頻到數字數據的轉換就越準確。 就如同尺子的刻度一樣，以英寸為刻度的尺子只能只能確切地用英寸測量長度，但是，用十六分之一英寸刻度的尺子來測量長度的話，那麼分辨率就可以提高16倍。 位數越高，分辨率也就越高。
不同的音頻系統分辨率也不盡相同。更高的分辨率需要更多的存儲空間來存儲大量的數字信號，以及更高的模數轉化器精確度來實現這些更高的分辨率。隨著內存和轉換器變得越來越便宜，設備們的位分辨率也越來越高了。例如，音頻賀卡的音頻可能只有4位分辨率。早期的數字音頻系統使用8位，後來發展到12位。 CD使用16位分辨率，“高分辨率”音頻使用24位分辨率。雖然24位音頻文件在相同採樣率下比16位音頻文件多佔50％的存儲空間，但大多數錄音工程師都認為24位的音頻文件要比16位音頻文件的音質要好很多。（一個有趣的事實：也許人們最初認為CD聽起來比比黑膠唱片差的一個原因是，儘管CD具有16位分辨率，但早期的播放器通常使用12位轉換器。）
位分辨率越低，失真越大 - 如果你不能準確地測量一個信號，那麼你就不能準確地再現它。然而，與物理世界(失真往往隨著信號電平的升高而增加)中的失真不同，數字失真會隨著信號電平的降低而增加，因為可用於表示音頻波形的比特非常少（如圖3所示）。
圖3:高振幅分辨率與低振幅分辨率——對於固定分辨率，如圖以24位為例，相比較低振幅信號（右），您可以設定一個更高精度(位數更高)的高振幅信號(左)。
幸運的是，不管怎樣，失真在回放時的電平是非常低的，並且抖動也能進一步降低我們對低失真的感知。 此外，錄音/混音程序中的音頻引擎也不受轉換器硬件規則的約束，並且一旦信號進入計算機內，就可以提供本質上無限的分辨率。
為什麼數字轉換器的動態餘量很重要？
雖然您的軟件的音頻引擎具有幾乎無限的動態範圍，但處理進出您計算機的音頻的轉換器卻沒有。因此，我們要留出些動態餘量 - 信號峰值與模數轉化器或數模轉化器可以處理的最大電平之間的電平差。例如，如果在您錄音時信號的峰值在軟件的虛擬電平表上達到0，那麼說明音頻接口的轉換器中沒有更多的可用動態餘量。調高音頻接口的電平將產生失真。但如果信號的峰值在軟件的虛擬電平表上顯示為-6dB，那麼就表示在失真前我們有6dB的動態餘量。在錄音時，許多工程師都會將數字音頻電平設置為低於0dBFS的6dB(或更低的峰值電平- 12db或- 15db也非常常見)。這可以適應意料之外的峰值，但是有些人也覺得這些電平達到了模數轉化器或數模轉化器的“最佳點”，在最高和最低電平時表現可能都不那麼好。
在混音時，主輸出要留有幾dB餘量的一個原因是，大多數數字測量儀測量的是數字音頻樣本的電平。但是，將數字音頻轉換回模擬可能會產生比樣本本身更高的電平值，這會造成樣本間失真（如圖4所示）。
圖4A：正在被採樣的原始音頻
圖4B：提高到0db後的最高採樣電平
圖4C：經過平滑濾波器後，信號超過0db
圖4：（A）中採樣的模擬音頻波形用紅點表示被測樣本電平。當通過平滑濾波器(C)重構模擬波形時，將數字音頻樣本的電平提高到最大可用動態餘量(B)可以超過數模轉換器的最大動態餘量(C)。 因此，（C）中曲線的紅色部分將被剪裁掉。
除非您通道的電平表具有能夠提醒您採樣間失真的功能，否則請留出幾dB的餘量來避免這種情況。 此外，您也不需要將電平調到最高，因為在現今的流媒體世界中，諸如YouTube和Spotify等都會調整音頻，使其達到一致的感知電平。
數字音頻的限制和解決方案
當CD第一次出現的時候，它的宣傳口號是“永遠完美的聲音”—一個誰都會喜歡的營銷口號。然而，雖然數字音頻總體上要比模擬音頻好，但它仍不是完美的。
採樣率問題。如果系統不能以足夠高的採樣頻率對信號電平進行採樣的話，就很難準確地再現信號。採樣率必須至少是進入系統的最高音頻頻率的兩倍，因此44.1kHz是錄音的最低的採樣率。
輸出濾波器音染。如上所述，post-DAC低通濾波器會將階梯採樣轉換為平滑連續的信號。 但是，濾波器可能會添加自己的音染。
分辨率（量化）錯誤。 如果數字音頻系統能夠以1毫伏（mV或1/1000伏特）的精度測量電平，則1mV的電平將被指定為一個數字，2mV的電平將被指定為一個數字，3mV的電平將指定為一個數字，以此類推。 現在假設計算機試圖測量1.5mV信號 - 計算機無法解析該值，因此它必須指定一個1mV或2mV的值。 在這兩種情況下，樣本與原始輸入電平都不能完全對應，這就會產生錯誤。雖然實際的精確度要比這個例子好得多，但是仍然有可能出錯。
非線性。非線性是用來描述如果不同的量化級別之間的間隔不是均等的，那麼就會出現誤差的情況。讓我們回顧下前面的例子，我們假設能夠測量到1毫伏的精度。回到前面的例子，我們假設能夠測量到1毫伏的精度。但如果存在非線性，轉換器可能會將1毫伏信號轉換為1.001毫伏，2毫伏信號轉換為1.978毫伏，等等。這些誤差會改變波形形狀，從而導致失真。
動態範圍限制。從理論上講，24位分辨率具有大約144dB的動態範圍（每位大約6dB）。但在現實世界中，由於噪聲，電路板佈局問題，電源限制和製造公差等因素的影響，24位的轉換超出了轉換器解決高動態範圍的能力，所以實際分辨率更可能是20到22位。
抖動。如果提供採樣率的系統時鐘不穩定，則不會以相同的時間間隔捕獲或回放表示數字音頻的樣本。您可以將其視為“時間失真”，因為您沒有在正確的時間聽到正確的樣本。這會導致細微的失真，這也是在兩個不同的數模轉換器上回放相同的數字音頻可能聽起來不同的原因之一 -- 一個可能具有更高的抖動，而另一個具有更低的抖動。
偏移和增益誤差。即使沒有輸入電平，偏移也會產生輸出電壓。高端的轉換器在加工完成後，通常還會對轉換器的內部電路進行修整以消除偏移。當輸出電壓高於或低於理論上的值時，轉換器也可能存在增益誤差。對於這些問題，目前並沒有什麼好的解決方法，但是人們在設計高端的轉換器時，通常會在最小化電壓偏移和增益誤差上下很大功夫。
雖然數字音頻可能並不完美，但它確是最接近完美的 - 並且還在不斷改進。然而，僅僅因為某些東西是“數字的”並不意味著您能享受到數字音頻所有的優勢。智能手機或其他消費類設備中的轉換器與專用音頻轉換器是不在一個級別上的。
例如，Dangerous Music的Convert-8是一款高端的8通道數模轉換器，具有良好的規格參數：114dB動態範圍（信噪比），總諧波失真+噪聲（unweighted） 0.00188％at + 4dBu，低於0.0004％at + 22dBu，串擾抑制（從一個通道洩漏到另一個通道）在1kHz時超過114dBu，時鐘抖動低於16微微秒（從100Hz到40kHz）。如果您不知道這些規格的真正含義的話，只需說它們非常棒就足夠了。但請注意，雖然這些參數都是非常明確的，但並非所有公司都會如此嚴格的規範。例如，它們可能會產生串擾，但哪個頻率產生串擾的可能性最低就沒有在參數表裡提及，所以最重要的是要用耳朵去聽，而不是用眼睛去看。
好在現代的轉換器芯片的質量要遠遠優於80年代和90年代。 即使是低成本的音頻接口也會有可觀的規格參數，所以我們在現在很難能找到“糟糕”的專業音頻接口，但如果您有足夠的預算來購置高端的轉換器的話，那麼您就能得到開放度更高、聲音更通透、更具空氣感的聲音。 雖然數字音頻優勢多多，但它還是要在模擬世界來回轉換 - 而這也是用來區分高端轉換器與“所謂好的”轉換器的關鍵。