iphone - ヘッドフォン/マイク ジャックからの帯域幅

Question

SquareがiPhoneのヘッドフォンジャックを使ってクレジットカードデータを送信するのを見た後、私はこれに興味を持ちました。

iPhone、平均的なノートブック、平均的なモバイル デバイスのヘッドフォン ジャックの平均帯域幅は?

異なるチャネル (左/右) で異なるデータ ストリームを送信することにより、2 倍にすることはできますか?

Answer 1

1 つの問題はオーディオ ケーブルの帯域幅ですが、ここでは触れません。オーディオ ポートに関しては、最大サンプル レートが 16 ビット/サンプル/チャネルで 44,100 または 48,000 サンプル/秒のサウンドカードを想定すると、最大帯域幅は 22.05 または 24 kHz になります (基本的に、ナイキスト シャノン サンプリング定理の結果、ただし、音声サンプリングの場合、この定理を適用するには、サンプリングされた信号も連続振幅である必要があります)、ステレオの転送レートは 176.4 または 192 kBps です。

Studio Six Digitalによると、iPhone のライン入力は 48 kHz の最大サンプル レートをサポートしています。3G バージョンのマイクも 48 kHz で動作しますが、第 1 世代の iPhone のマイクは 8 kHz でサンプリングされました。iPhone のビット深度の仕様を見つけることはできませんでしたが、16 ビットのサンプルを使用していると思います。24 ビット サンプルは別の可能性です。

Apple Audio Developer Note を引用していたApple フォーラムのFortunyによると、MacBook のライン入力は、576 kBps のデータ レートで、96 kHz のサンプル レートで最大 24 ビットのサンプルをサポートします。Apple のMacBook External Ports and Connector のページには、最大サンプル レートが 192 kHz と記載されていますが、光ポートを使用するデジタル オーディオの最大サンプル レートに変更されている可能性があります。

レート比較のために、電話システムのサンプル レートは 8 ビット/サンプル モノラルで 8 kHz であり、最大データ レートは 8 kbps になりました。FM は、16 ビット/サンプル/チャネルで 22.05 kHz のサンプル レートを持ち、ステレオであるため、データ レートは 88.2 kBps になります。

もちろん、上記の計算では、データ ストリームの同期とエラーの検出と訂正の問題は無視されており、これらはすべて信号の一部を消費します。

Answer 2

一般的なオーディオ デバイスの最大値は 48 Khz ステレオですが、多くのデバイスは 96 Khz を処理できます。

しかし、ヘッドフォンジャックから出てくるのはデジタルではなくアナログであり、途中でいくつかのフィルターも通過するため、何らかのトーンモジュレーションが必要です. ステレオ チャンネル間にクロストークが発生する場合があります。クロストークの程度は、デバイスに大きく依存します。

0ld スタイルの電話モデムは、通常のヘッドフォン ジャックほどきれいではない標準のアナログ回線で 9600 ボーを送信できます。それがMONOです。あまり頑張らなくても、チャネルごとに 2400 ボーを得ることができると思います。

信号処理が非常に巧妙であれば、100K ボーまで上げることができるかもしれません。クレジット カード認証システムは、前回見たときは 2400 ボー モノラルで動作するように設計されていました。購入システムのポイントにどれだけの慣性が与えられていても驚かないでしょう。

Answer 3

これがすべてのシステムで正しいかどうかはわかりませんが、すべてではないにしてもほとんどすべてのサンプリング システムが 1 ビット デルタ変調システムを使用しており、ほとんどのポータブル ユニットの dsp チップ セットに組み込まれている可能性があります。デシメーション (1 ビットを 16、20、または 24 ビットに変更する) はソフトウェアで行われ、アンチ エイリアシング フィルターも同様です。これらの dfp チップは、エネルギー消費を削減するためにハードウェアを介して最適化されているため、ソフトウェアを介して生成できるものには制限がある場合があります。

ナイキスト制限に関しては、十分に制御されたデータ パスを介してデジタル情報を転送する場合、これらは実際には関係ありません。モデムとそれらが情報を送信する方法を見ると、多くの DSP を使用して、位相シフト キーイングを使用してより高い帯域幅を送信します。これは、キャリア信号タイミングに対する相対的な位相シフトを見て、ナイキスト制限の通常の 2 倍。これは、比較する基準信号があるためです。

また、データ フローはすべてブロードバンド スペクトラム拡散でエンコードされているため、全体として密度が高くなります (ブロードバンドについては jesse russell を参照し、スペクトラム拡散については Hedy Lamarr を参照してください)。

私のラップトップは 24 ビット (dell xrs/14z) で 192khz を実行します。私は通常、ネットワーク接続を介してオーディオをメインのスタジオ PC に転送します。メインのスタジオ PC は、ADAT オプティカルをリモート ユニットに接続しているため、優れたノイズとクロストーク レベルが得られます。ラップトップやモバイル スマートフォンはデジタル ノイズに満ちており、これらの問題を軽減するには物理的に小さすぎます。彼らがデジタル ヘッドフォンを入手するまでは (おそらくすぐではないでしょうが)、プロのレコーディング スタジオで行うように、ディスクリート システムを使用する必要があります。

Answer 4

20Khz は、人間の耳の周波数応答のほぼ上限であるため、オーディオを伝送することを目的とした回路のほぼ最大値です。ナイキスト制限を考えると、おそらく 10Kb/秒のトップを見ているでしょう。もちろん、Back In The Day(TM)でも9600b/sは高速だと思っていたので、これで十分なのかもしれません。はい、ステレオ出力を使用して 2 倍にすることもできます。