Băng thông từ giắc cắm tai nghe/micrô

Question

Tôi đã quan tâm đến điều này sau khi tôi thấy Square sử dụng giắc cắm tai nghe trên iPhone để gửi dữ liệu thẻ tín dụng.

Băng thông trung bình của giắc cắm tai nghe trên iPhone, máy tính xách tay trung bình và thiết bị di động trung bình là gì?

Có thể tăng gấp đôi bằng cách gửi các luồng dữ liệu khác nhau trên các kênh khác nhau (trái/phải) không?

Answer 1

Một vấn đề là băng thông của cáp âm thanh, mà tôi sẽ không đi vào đây. Đối với cổng âm thanh, giả sử một soundcards có tốc độ lấy mẫu tối đa là 44,100 hoặc 48.000 mẫu/s ở 16 bit/mẫu/kênh, dẫn đến băng thông tối đa là 22,05 hoặc 24 kHz (về cơ bản là kết quả của Nyquist-Shannon sampling theorem, mặc dù lấy mẫu âm thanh , tín hiệu lấy mẫu cũng sẽ phải là biên độ liên tục cho định lý này để áp dụng) và tốc độ truyền 176,4 hoặc 192 kBps cho âm thanh nổi.

Theo Studio Six Digital, dòng trên iPhone hỗ trợ tốc độ mẫu tối đa là 48 kHz. Micrô trên phiên bản 3G cũng chạy ở tốc độ 48 kHz, trong khi mic của iPhone thế hệ thứ nhất được lấy mẫu ở 8kHz. Tôi đã không thể tìm thấy thông số kỹ thuật bit sâu cho iPhone, nhưng tôi tin rằng nó sử dụng mẫu 16 bit. Các mẫu 24 bit là khả năng khác.

Theo số Fortuny qua số Apple forums, người đang trích dẫn Ghi chú của nhà phát triển Apple Audio, dòng trên MacBook hỗ trợ lên tới 24 bit mẫu với tốc độ mẫu 96 kHz, với tốc độ dữ liệu 576 kBps. Trang MacBook External Ports and Connector's của Apple liệt kê tỷ lệ mẫu tối đa là 192 kHz, nhưng chúng có thể đã chuyển đổi tỷ lệ mẫu tối đa cho âm thanh kỹ thuật số bằng cách sử dụng cổng quang.

Đối với rate comparison, hệ thống điện thoại có tốc độ mẫu 8 kHz ở 8 bit/mẫu đơn, dẫn đến tốc độ dữ liệu tối đa là 8 kbps. FM có tốc độ lấy mẫu là 22,05 kHz ở 16 bit/mẫu/kênh và là âm thanh nổi, dẫn đến tốc độ dữ liệu là 88,2 kBps.

Tất nhiên, các tính toán trên bỏ qua vấn đề đồng bộ hóa luồng dữ liệu và phát hiện và sửa lỗi, tất cả sẽ tiêu thụ một phần tín hiệu.

Answer 2

20Khz là khá nhiều tối đa trên bất kỳ mạch nhằm mang theo âm thanh, bởi vì nó khá nhiều đầu đáp ứng tần số của tai người. Với giới hạn Nyquist, có lẽ bạn đang nhìn vào đỉnh 10Kb/giây. Tất nhiên, Back In The Day (TM), chúng tôi mặc dù 9600b/s là tốc độ cao, do đó, nó có thể là đủ tốt. Và có, bạn có thể tăng gấp đôi nó bằng cách sử dụng đầu ra âm thanh nổi.

Answer 3

Thiết bị âm thanh tối đa điển hình là âm thanh nổi 48Khz, rất nhiều thiết bị có thể xử lý 96 Khz.

Nhưng tất nhiên những gì xuất phát từ giắc cắm tai nghe là tương tự, không kỹ thuật số, và nó chạy qua một số bộ lọc cũng trên đường ra, do đó, một số loại điều chế âm là cách để đi. Có thể có một số nhiễu xuyên âm giữa các kênh stereo - bao nhiêu nhiễu xuyên âm sẽ phụ thuộc rất nhiều thiết bị.

Modem điện thoại kiểu 0ld có thể gửi 9600 baud qua các đường analog tiêu chuẩn thậm chí không sạch bằng giắc cắm tai nghe thông thường của bạn. Và đó là MONO. Tôi nghĩ rằng bạn có thể nhận được 2400 baud mỗi kênh mà không làm việc quá khó.

Bạn có thể lên tới 100K baud nếu bạn rất thông minh khi xử lý tín hiệu. Hệ thống xác thực thẻ tín dụng được thiết kế để chạy ở 2400 baud mono lần cuối cùng tôi nhìn vào chúng, Nó sẽ không làm tôi ngạc nhiên nếu chúng vẫn được đưa ra mức độ quán tính có trong các hệ thống mua hàng.

Answer 4

Tôi không chắc liệu điều này có đúng cho tất cả các hệ thống hay không, hầu như tất cả các hệ thống lấy mẫu đều sử dụng hệ thống điều chế delta 1 bit có khả năng được nhúng vào chip dsp trên hầu hết các thiết bị di động. Các decimation (thay đổi 1 bit đến 16,20 hoặc 24 bit) được thực hiện trong phần mềm và như vậy là các bộ lọc chống răng cưa. Hãy nhớ rằng các chip dfp này đang được tối ưu hóa thông qua phần cứng để giảm tiêu thụ năng lượng, do đó có thể có giới hạn đối với những gì chúng có thể sản xuất thông qua phần mềm.

Theo như những hạn chế về người dùng vũ trang - những điều này không thực sự đi vào ngữ cảnh khi chuyển thông tin kỹ thuật số trên các đường dẫn dữ liệu được kiểm soát tốt. Nếu bạn nhìn vào modem và cách truyền thông tin - chúng sử dụng rất nhiều DSP để gửi chiều rộng băng tần cao hơn bằng cách sử dụng khóa dịch pha - xem xét giai đoạn tương đối chuyển sang thời gian tín hiệu của nhà cung cấp và có thể phân biệt số lượng nhỏ hơn nhiều so với bình thường tăng gấp đôi của giới hạn nyquist. (lấy mẫu tại 44khz trong khi sản xuất tại dữ liệu tại 20 khz) để dsp có thể thấy một sự thay đổi 10 hoặc 20 độ trong tần số sóng mang so với sự thay đổi 180 độ. điều này là bởi vì bạn có một tín hiệu tham chiếu để so sánh với.

Ngoài ra luồng dữ liệu là tất cả băng thông rộng trải phổ mã hóa làm tăng mật độ toàn bộ một bó (tra cứu jesse russell cho băng thông rộng và Hedy Lamarr trong trải phổ)

máy tính xách tay của tôi không 192kHz tại 24 bit (dell XRS/14z) hoặc như vậy họ nói. Tôi thường chuyển âm thanh của mình qua kết nối mạng tới máy ảnh chính của tôi, trong đó có một thiết bị quang học ADAT đến một thiết bị điều khiển từ xa để tôi có được tiếng ồn vượt trội và mức độ nói chuyện chéo. máy tính xách tay và điện thoại di động thông minh có đầy đủ tiếng ồn kỹ thuật số và thể chất quá nhỏ để giảm các vấn đề này. Cho đến khi họ nhận được tai nghe kỹ thuật số (không có khả năng sớm) sau đó người ta phải sử dụng các hệ thống rời rạc như họ làm trong một phòng thu chuyên nghiệp.

Answer 5

Tôi đã tập hợp một thư viện để tự trả lời câu hỏi này. IPhone có một điểm ngắt khá điển hình khoảng 20kHz, do đó tốc độ dữ liệu bạn có thể đạt được chỉ phụ thuộc vào mức độ tốt của SNR của bạn. Lý thuyết liên quan là giới hạn Shannon-Nyquist. Tôi đã quản lý để đạt khoảng 64kbps với thư viện này, và tôi suy nghĩ nhiều hơn là có thể với điều chỉnh tốt hơn

Nếu bạn muốn xem thư viện, nó https://github.com/quiet/quiet Live Demo: https://quiet.github.io/quiet-js/lab.html