关于CD还原音频的六个问题

今夜星光

最近学习CD的基本原理，涉及比较浅显的问题，对评价CD体系的技术水平和发展会有一些意义，请大家参与讨论。


1）现实生活中的音乐音频声压（总叠加后）是周期性的时间函数吗？

2）在现在的DAC条件下，略高于目标音频带宽（音乐）两倍频率的采样率能准确还原目标音频吗？

3）44.1CD采样率是根据人的“听力极限）20KHZ设计的，还是关注人的听感，较精确还原大约6KHZ以下来设计？

4）接近人极限区的变换音频（20KHZ附近，我们可称为音乐）人的感受能力有什么变化吗？

5）音乐现场演奏时的超音波成分对人的音乐感知有影响吗？

6）提高采样主要是为了超音波还是为了更精确地还原20KHZ以下可闻音频？

今夜星光

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1）是否是周期性函数，对解码有重大影响。看了一下波形，在秒和毫秒的水平上，基本不是周期性的，在微秒的水平上还不清楚，估计会平坦些但也不会是周期性的。

如果是周期性的，则可以随时间变化采到许多的样，算出波形来，用插值来完善在缓冲里信号。如果不是周期性的，只能提高采样率来解决精度。

风再起时

16BIT的取样精度太低了

发烧族

1）现实生活中的音乐音频声压（总叠加后）是周期性的时间函数吗？

音乐包括乐音和非乐音，前者如乐器和人声，后者如打击乐，所以各种音乐叠加后不完全都是周期的函数，但总体上周期的成分大的多。

2）在现在的DAC条件下，略高于目标音频带宽（音乐）两倍频率的采样率能准确还原目标音频吗？

不可能，只能说近似。

3）44.1CD采样率是根据人的“听力极限）20KHZ设计的，还是关注人的听感，较精确还原大约6KHZ以下来设计？

受当时录音器材的限制，在折中了人的听感和考虑到基本适应大多数乐器的发声频率范围（基频）后确定的。

4）接近人极限区的变换音频（20KHZ附近，我们可称为音乐）人的感受能力有什么变化吗？

不同人又不同的感受，无法取得综合统一的观点，所以器材的上限应该继续扩大，好在技术发展使这点也不是太奢侈的要求。

5）音乐现场演奏时的超音波成分对人的音乐感知有影响吗？

现场与听音室的区别。

6）提高采样主要是为了超音波还是为了更精确地还原20KHZ以下可闻音频？

目前提高采样的技术可能只能满足更精确地还原20KHZ以下可闻音频的目的，对于前者还无能为力，看以后更高格式吧。

gzwpf

新手并不“新”啊，够老练了。[s:20]

今夜星光

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原帖由 发烧族 于 2009-12-6 11:43 发表
1）现实生活中的音乐音频声压（总叠加后）是周期性的时间函数吗？

音乐包括乐音和非乐音，前者如乐器和人声，后者如打击乐，所以各种音乐叠加后不完全都是周期的函数，但总体上周期的成分大的多。

2）在现在的 ...

答得好，顶！[s:20] [s:20] [s:20]

今夜星光

原帖由 gzwpf 于 2009-12-6 12:22 发表
新手并不“新”啊，够老练了。[s:20]

向你这样的大侠学习，新手，老手一起进步。[s:21] [s:21] [s:21]

[ 本帖最后由 今夜星光 于 2009-12-6 13:41 编辑 ]

今夜星光

原帖由 第二次路过 于 2009-12-6 11:42 发表
请问，你要制造CD机么？

因为我想买高价CD机，先论证一下，结果发现论证比买更有趣。[s:6] [s:6] [s:6]

今夜星光

原帖由 风再起时 于 2009-12-6 11:40 发表
16BIT的取样精度太低了

文献上看，确实如此。[s:20] [s:20] [s:20]

风再起时

原帖由 今夜星光 于 2009-12-6 13:03 发表


文献上看，确实如此。[s:20] [s:20] [s:20]

当年，索尼和菲利普共同研发CD的时候，索尼曾经说，16BIT这个数字取得太低了，希望定制在22BIT甚至更加高。但是菲利普不同意。在那个时候看来，菲利普是对的，因为那个年代，原件的技术还比较落后，经常生产出14BIT的机器比16BIT的机器音质好。

饿虎扑食

原帖由 风再起时 于 2009-12-6 19:12 发表

当年，索尼和菲利普共同研发CD的时候，索尼曾经说，16BIT这个数字取得太低了，希望定制在22BIT甚至更加高。但是菲利普不同意。在那个时候看来，菲利普是对的，因为那个年代，原件的技术还比较落后，经常生产出14BI ...

据说14bit比16bit的机器好是因为采用14bit 的Philips采用4倍采样数字滤波器+DAC+低阶模拟LPF的还原手段，而采用16bit的Sony采用的是DAC+模拟10~11阶的“墙式”模拟LPF的还原手段。Sony的方式存在的严重的相位失真！所以听感远不如Philips的14bit机。[s:14] [s:30] [s:97] 这也说明了使用更高频率的采样频率，能在相对简单的还原手段下获得更高的准确性。[s:14] [s:30] [s:97]

饿虎扑食

原帖由 今夜星光 于 2009-12-6 11:03 发表
最近学习CD的基本原理，涉及比较浅显的问题，对评价CD体系的技术水平和发展会有一些意义，请大家参与讨论。


1）现实生活中的音乐音频声压（总叠加后）是周期性的时间函数吗？

2）在现在的DAC条件下，略高于目 ...

关于第6 条，我从网上找的那篇关于还原44.1kHz采样的文章里示范的还原手段，都是采样16阶的模拟LPF。[s:98] [s:8] [s:8] [s:8] 虽然采用8倍超采样数字滤波器可以降低LPF的阶数，然插值毕竟是插值，它不可能达实测值那样的精度。[s:18] [s:18] [s:18] 所以采用高采样频率肯定能提高20kHz以内的还原精度。[s:14] [s:30] [s:97]超声波只是幅产品而已，算是买一送一吧。

[ 本帖最后由 饿虎扑食 于 2009-12-6 22:07 编辑 ]

风再起时

原帖由 饿虎扑食 于 2009-12-6 21:55 发表

据说14bit比16bit的机器好是因为采用14bit 的Philips采用4倍采样数字滤波器+DAC+低阶模拟LPF的还原手段，而采用16bit的Sony采用的是DAC+模拟10~11阶的“墙式”模拟LPF的还原手段。Sony的方式存在的严重的相位失真！ ...

那个年代，电子元件还做不到16BIT要求的精度。这是最主要的。后来我一个学通讯的朋友和我谈到数字技术的时候，他说道，数字的瓶颈就是采样频率和精度，太低了不行，太高了，元件素质又达不到要求。

饿虎扑食

原帖由 风再起时 于 2009-12-6 22:25 发表
那个年代，电子元件还做不到16BIT要求的精度。这是最主要的。后来我一个学通讯的朋友和我谈到数字技术的时候，他说道，数字的瓶颈就是采样频率和精度，太低了不行，太高了，元件素质又达不到要求。

可是那个年代的TDA1540/TDA1541现在还受人追捧呢。[s:13] [s:13] [s:13]

风再起时

CD规格定为16bit/44.1KHz有什么根据？为什么不是其他的数字呢？  

    先说44.1KHz取样率的来由，这是根据著名的“乃奎斯特取样定理”得出的结果。“乃奎斯特取样定理”说：在模拟讯号数字化的过程中，如果保证取样频率大于模拟讯号最高频率2倍，就能100%精确地再还原出 原始的模拟讯息。音频的最高频率为20KHz，所以取样率至少应该大于40KHz，为了留一点安全系数，再考虑到工程上的习惯，CD标准许最终选择了44.1KHz这个数值。 16bit又怎么来的呢？在量化精度一问的解答中已经说过，量化精度和最终的信噪比有着直接的联系，当初制定标准时，一个主要的出发点就是要获得尽量高的信噪比。飞利浦的工程师倾向于14bit，他们认为14bit已经能获得84dB信噪比，比起模拟音源60dB左右的最高值已经有了质的提高。但崇尚规格至上的索尼工程师认为14bit无论如何也不够 ，坚持16bit的提议，最后索尼的提议获得通过。为什么不用更高的量化精度？比如20bit、24bit？因为更高的量化精度意味着更大的数据量，CD的存储容量已经不够了。