CDプレーヤーに1ビットのデュアルD / Aコンバーターと表示されているのはなぜですか？

1ビットデュアルD / Aコンバーターの理由を理解するには、デジタルからアナログへの変換プロセスについて少し知っておくと役に立ちます。ではCD（および任意の他のデジタル記録技術）、目標は非常に高いとの記録を作成することである忠実（元の信号と再生信号との間に非常に高い類似性）と完璧な再生を（記録は同じにあなたがそれを再生するたびに聞こえます何度プレイしても）。これらの2つの目標を達成するために、デジタル録音はアナログ波を数字のストリームに変換し、波の代わりに数字を記録します。変換は、アナログ-デジタルコンバーターと呼ばれるデバイスによって行われます。（ADC）。次に、音楽を再生するために、数値のストリームがデジタル-アナログコンバーター（DAC）によってアナログ波に変換されます。DACで生成されたアナログ波は増幅されてスピーカーに送られ、音が生成されます。

アナログ-デジタルコンバーターで波をサンプリングする場合、2つの変数を制御できます。

次の図では、サンプリングレートが毎秒1,000で、サンプリング精度が10であると仮定します。

緑の長方形はサンプルを表しています。1/1000秒ごとに、ADCは波を調べ、0から9までの最も近い数値を選択します。選択された数値は上の図の下部に示されています。これらの数字は、元の波のデジタル表現です。DACがこれらの数値から波を再作成すると、次の図に示す青い線が表示されます。

青い線が赤い線に元々見られた細部のかなりの部分を失ったことがわかります。これは、再生された波の忠実度があまり良くないことを意味します。これはサンプリングエラーです。サンプリングレートと精度の両方を上げることで、サンプリングエラーを減らします。次の図では、レートと精度の両方が2倍向上しています（毎秒2,000サンプルのレートで20グラデーション）。

次の図では、レートと精度が再び2倍になっています（4,000サンプル/秒で40グラデーション）。

レートと精度が向上すると、忠実度（元の波とDACの出力の類似性）が向上することがわかります。CDサウンドの場合、忠実度が重要な目標であるため、サンプリングレートは44,100サンプル/秒（44.1 KHz）で、グラデーション数は65,536です。このレベルでは、DACの出力は元の波形と非常によく一致しているため、ほとんどの人間の耳にとってサウンドは本質的に「完璧」です。

DACは通常、ビットごとに異なる抵抗を使用します。 4ビットDACは、安定したアナログ信号を提供するために並列に動作する4つの抵抗を必要とします。 CDやDVDに見られる16ビットまたは32ビットレベルに達すると、抵抗ごとに必要なグラデーションの数により、値を正確に一致させることが非常に困難になります。たとえば、一般的な16ビットDACには、合計65,536のグラデーションを必要とする16個の抵抗があります。

どのような1ビットのデュアルD / Aコンバータはないことは、デジタル-アナログ変換は、すべてのそれらの余分な抵抗を必要とせずに発生することを可能にします。基本的に、このタイプのDACは、並列に動作する抵抗のバンクを使用しません。代わりに、デジタルから注意深く変調された信号を作成します。コンバーターは、ノイズシェーピングに依存しています。これは、人間の耳がより高い周波数で発生したときにノイズに気付かないことを利用する現象です。基本的に、人間の耳は5 KHzで最もノイズに敏感であり、20KHzではほとんど検出できません。

コンバータの重要な部分は、デルタシグマ変調器と呼ばれる回路です。これは、CDからバイナリ信号（1と0）を取得し、パルス列と呼ばれる定常パルスに変換します。パルス列には、サンプルで表されるエネルギー量の変化の平均が含まれています。ローパスフィルタは、それをフィードパルス列の唯一の平均エネルギーのすべての時間領域情報と回復を削除します。ここで重要なのは、パルス列波形が44.1KHzのサンプルレートと比較して非常に高い周波数でクロックされることを理解することです。パルス列はDACを介して送信され、アナログ信号に変換されます。

デルタシグマ回路には、2つの主要なセクションがあります。

エラー信号は、アナログ信号を平均化するためにローパスフィルターによって使用されます。基本的に、これは、バイナリ信号とパルス列の違いを補正するために、アナログ信号に微調整が行われることを意味します。このページでは、回路全体の驚くべき詳細と図、およびプロセスの詳細な説明を提供します。

ここにいくつかの興味深いリンクがあります：