详解CD极限采样解码过程

今夜星光 · 发表于 2009-12-2 23:16

原帖由 yulihua 于 2009-12-2 16:46 发表

不是正弦波，还是二者的叠加波，波形有点变化，因为相移。可以说重放基本是没有失真的。
这个编码-解码过程只是不允许超过20K的成分存在，20K以内的成分可以基本忠实重放（有点相移就忍了吧）。
它采样后的主要频 ...

谢谢，明白了很多，继续学习。只要复原了频率成分，不管相位和振幅，尤其是不同成分间的相对振幅比值，没问题吗？

看起来，CD好像有这么些问题：1）一个频率的起始和结束；2）各成分的相位；3）各成分的振幅。是这样吗？

[ 本帖最后由今夜星光于 2009-12-3 08:57 编辑 ]

今夜星光 · 发表于 2009-12-3 09:08

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顶！！！！！！！！！！！！

饿虎扑食 · 发表于 2009-12-3 09:32

原帖由 yulihua 于 2009-12-2 20:03 发表

你有模拟器，不妨帮我做一下：
不经滤波器，显示220微秒左右就行，看个大轮廓即可。
20K ＋ 24.1K
15K+29.1K
2K＋42.1K

还有一个奇妙的：
14.7K ＋ 29.4K，正好是二次谐波

波形应该与采样很像的。

这 ...

上几张图。

gzwpf · 发表于 2009-12-3 10:10

原帖由 yulihua 于 2009-12-2 16:11 发表

频谱分析所讲的任何频率都是正弦波，而且是从历史到未来的等幅波，任何正在开始的，正在结束的，正在变化的貌似的‘正弦波’都不是正弦波。
如果是其他波形，其基 ...

请教yulihua:正在开始、正在结束的，含义是什么？
历史、未来这样的时间感念，怎样准确地描述？
频谱分析就是从频域来分析波形，跟时域一起讲，有点搞不清您究竟要表达什么了，能否详细地阐述一下。

有一种观点是有道理的，“数字音频不好重现乐音起始和结束的瞬态”，从技术上讲，乐音的起始和结束是包含一定的“噪声”的。
也就是频谱很宽且瞬态变化很大。而数字音频编码之前很多都经过了噪声滤除电路，因此恰恰把乐音起始和结束的“真实感”给消除了。
使得数字音频信噪比很高，但不够“亲切”。但我认为这根正弦波的起始和结束不是一回事。

如果从频域分析波形，那么你就要先把时间忘记，把此刻的时间当做一个数学上的“点”--根本无长度可言了。

[ 本帖最后由 gzwpf 于 2009-12-3 10:30 编辑 ]

gzwpf · 发表于 2009-12-3 10:19

原帖由 yulihua 于 2009-12-2 16:36 发表

当然是22KHz的低通滤波器了，这个滤波器没办法就得很陡峭。幅度？有多少算多少吧，要么你用傅立叶变换算一算。
低通滤波器在边界附近相移很大的，越陡的越大。

赞同，这就从另一个角度阐述了升频的必要性。如果不升频，即使设计出高性价比的滤波器，相移就成了大问题。
因此，比较好的方法还是升频+低阶滤波器。

乐林8t · 发表于 2009-12-3 10:26

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饿虎扑食 · 发表于 2009-12-3 10:49

原帖由 gzwpf 于 2009-12-3 10:19 发表

赞同，这就从另一个角度阐述了升频的必要性。如果不升频，即使设计出高性价比的滤波器，相移就成了大问题。
因此，比较好的方法还是升频+低阶滤波器。

能不能透露点超采样数字滤波器的实现方法？比如只有两点取样的20kHz正弦波，如何给它插成16个点。[s:21] [s:21] [s:21]

饿虎扑食 · 发表于 2009-12-3 11:02

转贴：

玩LP软件是一大麻烦。杂谈LP/CD/SACD (3千字)(低温今天0:58 阅读 2)
LP给人的感觉是比CD自然和顺畅，尽管信噪比和声道分离度远低于CD，另外还有恼人的爆点，但是LP的听感始终是美妙的，这个问题俺直到听过SACD才算彻底理解了其中的奥秘。
LP是模拟录音，理论上提供的指标可以达到20KHz, 需要RIAA补偿回路消除频率与振幅的衰减关系，随作频率上升，振幅相应减小，但是上限频率是可以超过20KHz的，而且，在20KHz的听与范围内，可以记录非正弦波形！这一点非常重要，因为非正弦波形在数字化取样时是要通过FFT（快速付利叶变换）才能描述出来的而模拟记录根本不需要。
举个例子，当你听到18KHz的正弦波和方波时，人们能过分辨两者的不同，但是对一台以44.1KHz采样的机器来说，一旦进行A/D采样，波形的差异将被滤除，根据FFT的计算，至少要保证三次谐波才能近似的还原出方波的轮廓，那末44.1KH/3/2=7.35KHz, 结论是标准CD机的方波频率响应范围<8KHz，超过8KHz的复杂波形信号，只能描述为纯正弦波。正因如此，LP录制的音乐在20KHz以内的信号波形是丰富的，近似完整的，但标准CD超过8KHz都是单一的正弦波，因此反映为高频段单调、单薄是有道理的，所以很多人热衷于LP。 SACD的出现，采样的频率由44.1KHz提升为2.8MHz, 正弦波频率响应提升到100KHz以三次谐波计算可以近似到33KHz，以五次谐波计算刚好20KHz，所以说可以近似的还原基波在20KHz的方波，这意味着很多过去丢失的信息可以被近似还原出来。所以,LP真正的对手是SACD/DVD-A，才刚刚出现，CD根本不会是LP的对手，让然这仅指在波形失真上和信息失落上。事实上LP对高频复杂波形也存在失真、波形畸变，但使用FFT分析会发现其高次谐波是以幅度减小为主，很类似于电子管的高频"软失真",反而听感上很舒服，而数字化系统这种失真体现非信息失落，要么有，要么没有比如5次谐波，感觉声音很硬，即便是SACD和LP去比也有一种硬的感觉。当然SACD比CD在高频区要丰富的多、柔和的多，特别是高频区泛音丰富的乐器，改善特别明显。好在大多数的乐曲和人声的泛音区落在15KHz以下，但是对于钢琴、小提琴一类泛音区甚至是基频超过15HKz的乐器可就惨了，像钢琴的波型上冲得非常厉害，对不起一律滤成正弦波；所以，烧友总是觉得CD录音和真实的钢琴有差异，但又很难描述，特别是岁数大的，因为人从生下来听觉上限从23KHz（婴儿）一路衰减最低到12、13KHz,人从40岁以后听觉上限频率开始降低，当然这是因人而异的，一个简单的测试，打开电视开关，从机盖上仔细聆听机内的行输出变压器的高频叫声，那个频率是15.625KHz。 LP是个好东西，俺经历过LP的发烧时代，从带传到DD（直驱），从S臂到线性循迹，从RIAA到RIAA80,从压电陶瓷到MM/MC，虽说当时几乎没有银子区发烧而且也没有什么好东西可烧，但是对理论上的发展高度关注，从国产第一张音质评价唱片到DGG的老卡的贝1-9/84版(数字原版)到DMM（直接刻录）还是收了有限的几张碟。一点体会拿出来和LP烧友共享 1。皮带传动和直接驱动的争论似乎已经完结，带传获胜，DD的瞬态抖动造成的调制令烧友大为不悦，但DD机做的确实太完美的，收藏价值很高，批台传动的速度稳定性变化比较大，温度、湿度、使用时间都回导致皮带长度、摩擦系数的变化。 2。唱头已经完全是MM/MC的一统天下，但唱针本体还有圆针和椭圆真之分(芝田针)，真正高档又对唱片无磨损的光电头似乎很少有人关注，那才值得发烧的好东西，信噪比上了一个台阶。 3。S臂、J臂、直臂似乎S和J胜出，各有千秋这种都是市场上常见的，但是直臂做好了才是真正的发烧产品，配上光电头那是一绝。尽管许多唱臂后端有平衡和针压调整刻度，但是针压计还是必不可少的。 4。接着就得说说唱片了，最难找、难伺候就属它了，要防尘、防静电不说，就是存放也只能立放，还不能压了、弯了，按广播规定，一张片子的寿命只有30次（如果没记错的话），听一次少一次，越听质量越差，这才是真正的头痛。保养唱片又是一套家什，软布、碳纤维的片刷，甚至清洗液等等。乱七八糟瞎侃一堆，对的不对的各位将就着看，该拍砖的别客气。安德烂LP一直在房顶上扔着呢，曾经多次看过许多名机，也曾动过再置一台的念头，只是时机不凑巧，反正软件也成问题，至今未成。

yulihua · 发表于 2009-12-3 11:14

原帖由 饿虎扑食 于 2009-12-3 09:32 发表

上几张图。

多谢。那个20+24.1 和15+？?的图，能否加长时间，多反映些周波看个大轮廓，就跟采样结果很相似了。

yulihua · 发表于 2009-12-3 11:23

原帖由 饿虎扑食 于 2009-12-3 10:49 发表

能不能透露点超采样数字滤波器的实现方法？比如只有两点取样的20kHz正弦波，如何给它插成16个点。[s:21] [s:21] [s:21]

当然最简单的就是线性插值，前一点、后一点的平均值做中点。
下边对20K做插值，每行的时间小一半。奇数行是原值，偶数行是插值，与前边图对比一下：
0.000000:                                           .
0.000000:                                           .
0.143970:                                           ----
0.287940:                                           --------
-0.131775:                                        ----
-0.551491:                         -----------------
0.108419:                                           ---
0.768329:                                           -----------------------
-0.075879:                                        --
-0.920087:                ----------------------------
0.036912:                                           -
0.993910:                                           ------------------------------
0.005182:                                           .
-0.983546:             ------------------------------
-0.046837:                                           -
0.889872:                                           ---------------------------
0.084525:                                           --
-0.720823:                      ----------------------
-0.115053:                                        ---
0.490718:                                           ---------------
0.135835:                                           ----
-0.219047:                                     ------
-0.145112:                                        ----
-0.071178:                                        --
0.142098:                                           ----
0.355373:                                           -----------
-0.127047:                                        ---
-0.609468:                         ------------------
0.101235:                                           ---
0.811938:                                           -------------------------
-0.066848:                                        --
-0.945634:             -----------------------------
0.026799:                                           .
0.999233:                                           ------------------------------
0.015520:                                           .
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-0.056525:                                           -
0.855143:                                           --------------------------
0.092741:                                           --
-0.669660:                      --------------------
-0.121103:                                        ---
0.427454:                                           -------------
0.139206:                                           ----
-0.149042:                                        ----
-0.145518:                                        ----
-0.141994:                                        ----
0.139505:                                           ----
0.421004:                                           -------------
-0.121674:                                        ---
-0.664352:                      --------------------
0.093538:                                           --
0.851428:                                           --------------------------
-0.057479:                                           -
-0.966385:             -----------------------------
0.016550:                                           .
0.999486:                                           ------------------------------
0.025779:                                           .
-0.947927:             -----------------------------
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-0.212091:                                     ------
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-0.993100:             ------------------------------
-0.004146:                                           .
0.984808:                                           ------------------------------
0.045854:                                           -
-0.893099:                ---------------------------
-0.083679:                                        --
0.725742:                                           ----------------------
0.114415:                                           ---
-0.496912:                            ---------------
-0.135460:                                        ----
0.225992:                                           -------
0.145031:                                           ----
0.064070:                                           -
-0.142318:                                        ----
-0.348706:                                  ----------
0.127549:                                           ---
0.603804:                                           ------------------
-0.101977:                                        ---
-0.807759:                   -------------------------
0.067767:                                           --
0.943294:                                           -----------------------------
-0.027817:                                           .
-0.998928:             ------------------------------
-0.014489:                                           .
0.969950:                                           ------------------------------
0.055568:                                           -
-0.858814:                --------------------------
-0.091940:                                        --
0.674933:                                           --------------------
0.120525:                                           ---
-0.433884:                               -------------
-0.138901:                                        ----
0.156083:                                           ----
0.145511:                                           ----
0.134939:                                           ----
-0.139796:                                        ----
-0.414531:                               ------------
0.122240:                                           ---
0.659011:                                           --------------------
-0.094330:                                        --
-0.847670:                --------------------------
0.058429:                                           -
0.964529:                                           -----------------------------
-0.017580:                                           .
-0.999689:             ------------------------------
-0.024759:                                           .
0.950172:                                           -----------------------------
0.065000:                                           --
-0.820172:                   -------------------------
-0.099736:                                        ---
0.620701:                                           -------------------
0.126023:                                           ---
-0.368654:                               -----------
-0.141636:                                        ----
0.085381:                                           --
0.145253:                                           ----
0.205124:                                           ------
-0.136565:                                        ----
-0.478254:                            --------------
0.116310:                                           ---
0.710875:                                           ----------------------
-0.086204:                                        --
-0.883282:                ---------------------------
0.048795:                                           -
0.980872:                                           ------------------------------
-0.007254:                                           .
-0.995379:             ------------------------------
-0.034902:                                           -
0.925574:                                           ----------------------------
0.074102:                                           --
-0.777370:                   ------------------------
-0.107025:                                        ---
0.563320:                                           -----------------
0.130883:                                           ----
-0.301555:                                  ---------
-0.143654:                                        ----
0.014247:                                           .
0.144257:                                           ----
0.274268:                                           --------
-0.132642:                                        ----
-0.539551:                            ----------------
0.109791:                                           ---
0.759132:                                           -----------------------
-0.077640:                                        --
-0.914413:                ----------------------------
0.038913:                                           -
0.992239:                                           ------------------------------
0.003110:                                           .
-0.986020:             ------------------------------
-0.044869:                                           -
0.896281:                                           ---------------------------
0.082828:                                           --
-0.730625:                      ----------------------
-0.113772:                                        ---
0.503082:                                           ---------------
0.135078:                                           ----
-0.232926:                                     -------
-0.144943:                                        ----
-0.056959:                                           -
0.142530:                                           ----
0.342020:                                           ----------
-0.128045:                                        ---
-0.598111:                         ------------------

[ 本帖最后由 yulihua 于 2009-12-3 11:39 编辑 ]

gzwpf · 发表于 2009-12-3 11:27

原帖由 饿虎扑食 于 2009-12-3 10:49 发表

能不能透露点超采样数字滤波器的实现方法？比如只有两点取样的20kHz正弦波，如何给它插成16个点。[s:21] [s:21] [s:21]

老虎，我早注意到你的这个问题了，但是，插值的算法很多啊，找本书或者Google搜索一下啊，不同的算法逼近精度不同，算法复杂度不同而已。
至于某个芯片采用了什么算法，资料上一般也不说明的。
最简单的方法，PHILIPS都曾经用过直接插入0值。
复杂度最低，逼近精度最差。
逼近精度越高，因插值带入的高频成分越少。

yulihua · 发表于 2009-12-3 11:29

原帖由 gzwpf 于 2009-12-3 10:10 发表

请教yulihua:正在开始、正在结束的，含义是什么？
历史、未来这样的时间感念，怎样准确地描述？
频谱分析就是从频域来分析波形，跟时域一起讲，有点搞不清您究竟要表达什么了，能否详细地阐述一下。

有一种 ...

时域讲，正在开始、结束、变化的类正弦波都不是正弦波。对这样的‘正弦波’进行富氏变换一定含其他频率成分的。
频域所指的频率，一定是指真正弦波。
我之所以强调纯正弦波，那是因为如果采样20Khz的信号，它只存在了半个，一个或两个周期，那是还原不出来的。因为这就包含了超过范围的频率。
定理和准则都不会错，看如何运用。CD的高频表现没有问题，但高频瞬态响应绝对是有问题的，所以还是拥护SACD或DVD-A。

[ 本帖最后由 yulihua 于 2009-12-3 11:51 编辑 ]