هدفون USB-C چگونه کار میکند ؟

نحوه کار کردن هدفون USB-C

در این مقاله به این موضوع میپردازیم که هدفون USB-C چگونه کار میکند ؟ در تاریخ 23 سپتامبر 2021، کمیسیون اروپا پیشنهادی ارائه داد که بر اساس آن استفاده از درگاه شارژ USB-C در اکثر وسایل الکترونیکی (مانند گوشی‌های همراه و انواع هدفون) که در اتحادیه اروپا فروخته میشوند، اجباری خواهد شد.

این خبر احتمالاً بازار هدفون‌ها و مبدل‌های USB Type-C را بیش از پیش گسترش خواهد داد، زیرا تولیدکنندگان گوشی‌های همراه تقریباً به طور کامل از درگاه 3.5 میلی‌متری سنتی به استاندارد جدید روی آورده‌اند. با این حال، تغییر به سمت رابط دیجیتال برای هدفون‌ها همچنان موضوعی بحث‌برانگیز باقی مانده و هزینه‌ها و مشکلات ناسازگاری اکوسیستم بیش از حد انتظار پیچیده شده است.

هدفون USB-C چگونه کار میکند ؟

مزایا و معایب رابط صوتی دیجیتال

هدف اصلی انتقال به USB Audio، دیجیتالی کردن سیگنال‌ها است. به عبارت دیگر، حفظ سیگنال در قالب دیجیتال برای مدت طولانی‌تر قبل از تبدیل به آنالوگ، به منظور حفظ کیفیت سیگنال تا حد ممکن. دستگاه‌های دیجیتال مانند گوشی‌های همراه به دلیل وجود سیگنال‌های فرکانس بالا و خطوط توان، مکان‌هایی پرنویز هستند که برای عبور سیگنال‌های صوتی آنالوگ باکیفیت مناسب نیستند.

مزیت اصلی انتقال به USB Audio این است که اجزای DAC (مبدل دیجیتال به آنالوگ) و تقویت‌کننده صدا (Amp) از داخل منبع (مانند گوشی همراه) به داخل هدفون یا مبدل انتقال می‌یابد. از آنجا که هر دستگاه صوتی اکنون میتواند مدار DAC مخصوص به خود را داشته باشد، این موضوع در بلندمدت هزینه بیشتری خواهد داشت. اما از آنجایی که اکنون شرکت‌های تولیدکننده هدفون مسئول این مدارها هستند، مشتریان میتوانند با خرید هدفون‌ باکیفیت، انتظار صدای بهتری داشته باشند.

هدفون USB-C چگونه کار میکند ؟

پیچیدگی‌های جدید در ارسال سیگنال صوتی

تغییر به USB Audio پیچیدگی‌هایی را در ارسال سیگنال صوتی معرفی میکند. داده‌های USB Audio به صورت بسته‌های اطلاعاتی ارسال میشوند، نه یک جریان پیوسته از صوت PCM. همچنین، برای همگام‌سازی داده‌ها هنگام رسیدن به DAC، به سیگنال ساعت نیاز است. پس از انتقال USB، بسته‌های داده به یک جریان واحد صوتی تبدیل میشوند که توسط DAC قابل فهم باشد. انتخاب سیستم ساعت برای صدای USB بسیار مهم است.

مشکل Jitter در داده و ساعت USB

راه‌های مختلفی برای ارسال داده از طریق USB وجود دارد:

  • انتقال ناهمزمان (Asynchronous Transfer): در این روش، نوسان‌ساز دستگاه صوتی وظیفه تعیین ساعت همگام USB را بر عهده دارد و این زمان‌بندی را به سرعت DAC مرتبط میکند، بنابراین خطر ایجاد Jitter را به حداقل میرساند. Jitter زمانی رخ میدهد که ساعت همگام از کار بیفتد و باعث خوانش یا نوشتن نادرست داده شود.
  • انتقال ایزکرونوس (Isochronous Transfer): این روش به دلیل امکان انتقال مجدد داده‌ها در صورت بروز خطا محبوب است. مشخصات USB 3.1 جدیدترین روش‌های همگام‌سازی را برای این انتقال‌ها ارائه میدهد و ویژگی اختیاری برای مشخصات USB Audio Class 3.0 محسوب میشود.

هدفون USB-C چگونه کار میکند ؟

کلاس‌های USB Audio

مشخصات USB Audio Class به دستگاه‌های USB اجازه میدهد که خود را به عنوان یک وسیله صوتی شناسایی کنند. این مشخصات همچنین تعیین میکنند که دستگاه USB با چه طیفی از عملکردها و انواع ارتباطات USB مناسب برای صوت سازگار است. کلاس‌های USB Audio پیش از ظهور USB Type-C وجود داشته‌اند و با هر دو اتصال جدید و قدیمی کار میکنند.

اطلاعات دیجیتال برای کنترل‌های صوتی و عملکردی از طریق پین‌های داده (D+ و D-) در USB منتقل میشوند، اگرچه چندین مشخصات مختلف وجود دارد که دقیقاً تعریف میکنند چه اطلاعاتی باید از این پین‌ها ارسال شود. استفاده از کابل USB On-The-Go (OTG) برای تبدیل DAC‌های حرفه‌ای خارجی به دستگاه‌های میزبان مدتی است به عنوان یک راه‌حل موقت استفاده میشود.

با این حال، این روش تنها داده‌های صوتی را انتقال میدهد. بهترین راه برای بهره‌گیری کامل از امکانات صوتی USB، ساخت دستگاه‌هایی مانند هدفون‌هایی است که با مشخصات USB Audio Device Class (ADC) کار میکنند. نسخه 1.0 این استاندارد به سال 1998 بازمیگردد و هنوز هم عملکرد خوبی دارد، اما نسخه 3.0 جدیدتر برای هدفون‌های مدرن بسیار جذاب‌تر و مهم‌تر است.

تمام مشخصات USB Audio به سه بخش تقسیم میشوند:

  • AudioControl برای کنترل عملکرد داخلی مانند تنظیم حجم صدا یا اکولایزر
  • MIDIStreaming برای انتقال داده‌های MIDI
  • AudioStreaming برای داده‌های صوتی PCM، هم برای ارسال به هدفون و هم دریافت از آن

هدفون USB-C چگونه کار میکند ؟

آیا میتوان صدای آنالوگ را از طریق USB دریافت کرد ؟

اتصالات صوتی USB Type-C لزوماً دیجیتال نیستند. شما میتوانید صدای آنالوگ نیز دریافت کنید. استاندارد USB از “Audio Accessory Mode” نیز پشتیبانی میکند که در آن پین‌های D+/D- نقش خود را تغییر داده و از سیگنال‌های صوتی آنالوگ پشتیبانی میکنند. این ویژگی جدیدی برای USB Type-C نیست و بسیاری از گوشی‌ها، چه با این درگاه و چه بدون آن، برای پشتیبانی از نوسانات منفی سیگنال صوتی آنالوگ طراحی شده‌اند.

این روش انتقال صوتی، عملکردی بهتر از سیستم قدیمی با استفاده از جک 3.5 میلی‌متری ندارد (چرا که از سیگنال دیجیتال استفاده نمیشود) و حتی گاهی عملکرد ضعیف‌تری دارد. دستگاه‌های خروجی معمولاً برای صوت بهینه نشده‌اند و سیگنال آنالوگ در نزدیکی خطوط برق پرنویز و داده‌های پرسرعت قرار دارد که میتواند عملکرد را به دلیل تداخل و نویز کاهش دهد. متأسفانه بسیاری از مبدل‌ها و هدفون‌های USB-C جدید از این حالت استفاده میکنند و پشتیبانی نیز در میان گوشی‌های همراه یکنواخت نیست که منجر به مشکلات سازگاری و تجربه کاربری ناخوشایند میشود.

هدفون USB-C چگونه کار میکند ؟

تفاوت مبدل‌های USB-C فعال و غیرفعال

این موارد درباره هدفون‌های USB-C و همچنین کابل‌ها، مبدل‌ها، و دانگل‌های USB-C به جک 3.5 میلی‌متری نیز صدق میکند که به دو دسته فعال و غیرفعال تقسیم میشوند:

  • مبدل‌های فعال: از صدای دیجیتال و یک DAC داخلی بهره میبرند، مشابه هدفون‌های دیجیتال USB. این دستگاه‌ها میتوانند از مشخصات کلاس Audio USB پشتیبانی کنند، هرچند اغلب تنها یک DAC و تقویت‌کننده صدا دارند و از اجزای پردازش پس از آن خبری نیست.
  • مبدل‌های غیرفعال: از حالت صوتی دسترسی USB (USB Audio Accessory Mode) استفاده کرده و سیگنال آنالوگ را از گوشی شما دریافت میکنند. به همین دلیل، معمولاً ارزان‌تر و گزینه‌ای با کیفیت پایین‌تر هستند.

هدفون USB-C چگونه کار میکند ؟

کلام آخر

همان‌طور که مشاهده میکنید، گزینه‌های زیادی در فضای Audio USB وجود دارد که میتواند باعث سردرگمی شود. متأسفانه، اغلب راه ساده‌ای برای تعیین سازگاری دو دستگاه یا امکانات پشتیبانی‌شده وجود ندارد. بهترین گزینه در حال حاضر بررسی مشخصات محصولات و اطمینان از پشتیبانی از نسخه کلاس Audio USB مورد نظر شما است. یا اینکه از هدفون‌ بلوتوثی مانند هدفون سونی مدل WH-1000XM4 استفاده کنید!

هدفون‌های USB-C به دلیل مزایایی مانند کیفیت صدای بالاتر و استفاده از فناوری دیجیتال، به تدریج جایگزین هدفون‌های آنالوگ سنتی میشوند. با این حال، این فناوری همچنان با چالش‌هایی نظیر ناسازگاری دستگاه‌ها، مشکلات مربوط به اکوسیستم، و تفاوت در کیفیت بین مبدل‌های فعال و غیرفعال روبه‌رو است. انتخاب بین هدفون‌های USB-C، مبدل‌ها یا حتی هدفون‌های بلوتوثی، به نیازها و انتظارات شما بستگی دارد.