(原创)音频模拟数字转换解析，也谈对奈奎斯特采样定理的疑问

hifi3eyes

原帖由 hifi3eyes 于 2010-11-2 09:11 发表


就你的说法，用192k采样20k的方波试试，以下模拟的是经过FIR滤波器之后的波形：
2353793
你们看看觉得逼近吗？

其实大家都忽略了我这里说的是模拟的结果，不是实际测量到的。（我没有192k采样的声卡）

另外，要考察192k或者若干的采样率还原方波的能力，我们可以考虑用同一采样率下采不同频率的方波来替代这个结果。
例如192k下采样20k方波，相当于44.1k采样4.6kHz的方波。
96k下采样20k方波，相当于44.1k采样9.2kHz的方波......

yulihua

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原帖由 半个月亮两头尖 于 2010-11-2 12:55 发表
看清楚了，我再说一次：要逼近20K听觉范围内方波的平坦响应，目前最接近的只是SACD的2822.4kHz。

稍微纠正一下，SACD的2822.4KHz，并不等同于PCM的采样频率、它是增量调制，每个时钟只上升或下降1格。
每秒2822400格最多，它的声音不可能快速的突发，20K方波别想，10K也别想。你们没有发现所谓1bit技术出来的声音都是软绵绵的吗？或许叫模拟味？由于上升速度过慢，倒是完全能控制住瞬态互调失真，因而音质倒也令人满意。但快速跳跃的波形它是不胜任的。

hifi3eyes

原帖由 yulihua 于 2010-11-4 16:31 发表

稍微纠正一下，SACD的2822.4KHz，并不等同于PCM的采样频率、它是增量调制，每个时钟只上升或下降1格。
每秒2822400格最多，它的声音不可能快速的突发，20K方波别想，10K也别想。你们没有发现所谓1bit技术出来的声 ...

呵呵，这个我不说出来是不想打击半个月亮的心理了，也避免在此话题越牵越广。
其实现实中哪有方波的声音。
LP这种东西也哪能还原好方波？如果是真正的方波形状的槽，唱针都跳不上来！
有空我模拟一下LP会产生的高频失真，嘿嘿。

另外，我那个模拟方波的图有点问题，有空实际测量一个。

columco

原帖由 hifi3eyes 于 2010-11-4 16:51 发表


呵呵，这个我不说出来是不想打击半个月亮的心理了，也避免在此话题越牵越广。
其实现实中哪有方波的声音。
LP这种东西也哪能还原好方波？如果是真正的方波形状的槽，唱针都跳不上来！
有空我模拟一下LP会产生 ...

说的好 :)
不过， 我自己的感觉， LP有时候表现的现场感更好一点， 就是因为LP在涂层上的损伤（自然老化， 灰尘，或者唱针磨损）带来的某种噪音， 让我们听起来反而有现场感。 这就好像在数字通讯中往往在末端用户的主动加入背景噪音， 其实是为了用户听起来更舒服，这是同一个道理。

如果如yulihua兄说的， SACD其实用的和1Bit DA原理很像了， 不过精度大概是1Bit DAC的10倍.。。。。厉害

半个月亮两头尖

天啊，您的领悟能力虽然已经领教过，但想不到居然如此惊天地泣鬼神。[s:97]

方波响应是让您来听方波的么？只不过是尽量让频率越来越高的各种谐波重放的时候尽量失真少一些，还原最初信号更象一些而已，好让您的金耳朵更舒服。这些谐波全是正弦波好不？

算了，我还是闪人，你们继续。

俗话说得好：不跟婊子谈情，不跟戏子说义，不跟烧友讲理。[s:97]

您还是继续在器材下面垫佛珠罢。最好是开过光的，和尚开光的声音偏粗偏硬，尼姑开光的声音偏细偏软偏甜。[s:14]

yulihua

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原帖由 columco 于 2010-11-4 18:47 发表

如果如yulihua兄说的， SACD其实用的和1Bit DA原理很像了， 不过精度大概是1Bit DAC的10倍.。。。。厉害

增量、sacd、1bit根本就是一回事，码率不同不是根本差别。

columco

原帖由 yulihua 于 2010-11-4 21:06 发表

增量、sacd、1bit根本就是一回事，码率不同不是根本差别。

我只是就sacd和1bit DA数模转换来说， 两者技术上类似。

当然， 根本区别还是在于信息量的差别， 能不能正确还原又是另外一回事了

hifi3eyes

原帖由 columco 于 2010-11-4 18:47 发表

说的好 :)
不过， 我自己的感觉， LP有时候表现的现场感更好一点， 就是因为LP在涂层上的损伤（自然老化， 灰尘，或者唱针磨损）带来的某种噪音， 让我们听起来反而有现场感。 这就好像在数字通讯中往往在末端用户 ...

这个底噪我倒是跟你类似的感觉。
我听HDCD有时都会感觉有点很轻微的噪声，其实它本身就是添加了类似白噪声频谱的抖动以增加解析度。
LP、磁带、收音机，还有直热胆交流供电，那些轻微的背景噪声好像会令人比较“舒展”，没那么紧张。
这涉及了部分声-心里学，呵呵。

yxiao

原帖由 yulihua 于 2010-11-4 16:31 发表

稍微纠正一下，SACD的2822.4KHz，并不等同于PCM的采样频率、它是增量调制，每个时钟只上升或下降1格。
每秒2822400格最多，它的声音不可能快速的突发，20K方波别想，10K也别想。你们没有发现所谓1bit技术出来的声音都是软绵绵的吗？或许叫模拟味？由于上升速度过慢，倒是完全能控制住瞬态互调失真，因而音质倒也令人满意。但快速跳跃的波形它是不胜任的。

SACD的2822.4KHz 上升速度过慢？实际听音效果先不论，从理论上讲好象不会吧？

譬如从 0x000000 “爬升”到0xffffff 的水平，SACD 只不过是用了 24 个时钟单元而已，丝毫不比 24Bit/117.6KHz 的 PCM 的一个时钟单元慢呵。

再譬如从 0x000000 “爬升”到0x3fffff 的水平，SACD 只不过是用了 46 个时钟单元而已，比 24Bit/117.6KHz 的 PCM 的两个时钟单元好象还快呵。当然，这只是理论计算，对实际听感产生多大的影响不得而知。

[ 本帖最后由 yxiao 于 2010-11-4 23:02 编辑 ]

henry余

原帖由 hifi3eyes 于 2010-11-4 16:51 发表


呵呵，这个我不说出来是不想打击半个月亮的心理了，也避免在此话题越牵越广。
其实现实中哪有方波的声音。
LP这种东西也哪能还原好方波？如果是真正的方波形状的槽，唱针都跳不上来！
有空我模拟一下LP会产生 ...

现实世界里面的“方波”，借用yxiao兄的说法，也是类方波而已，没有真正意义的方波。

LP 不可能还原“好”的方波，这是肯定的，eyes兄和yu兄说的都没有错。这个“好”自的定义，更是人言人殊，没法证伪。


但是相比CD，LP记录下来的方波波形，在8K 以上肯定比CD好 -- CD采样点不足在这里是绝症。

192K的模拟采样的图也“证明”9 倍以上的采样，方波（经FIR数码滤波后）还是龙飞凤舞，自由自在，，，，，（不过肯定采样数据比较规矩，没有滤波“铃震”）



至于LP重播方波嘛，那是另外一个物理组合的要求。。。。。

80年代唱Telarc 的老柴1812 黑胶，我用显微镜看过，炮声出现的位置，唱片纹差不多是90度（没有90度），重播时的唱针是“很难”循迹，通常是跳起来或者是唱杆变形 -- 铝质的唱尖的垂直角度改变了，差点没把针杆拉断，当时司空见惯。动磁头针杆柔顺度高，能过关的机会多些，动圈头就很难。
过这个坎时唱头、唱臂都有可见的摆动，触目惊心（害怕唱针飞脱也）

henry余

原帖由 yxiao 于 2010-11-4 23:00 发表
SACD的2822.4KHz 上升速度过慢？实际听音效果先不论，从理论上讲好象不会吧？

譬如从 0x000000 “爬升”到0xffffff 的水平，SACD 只不过是用了 24 个时钟单元而已，丝毫不比 24Bit/117.6KHz 的 PCM 的一个时钟单元 ...

概念上，SACD不用bit量化信号幅度，用脉冲密度量化。每个脉冲都是1或0 （1bit）。

每个脉冲相隔1/2822.4k（秒）

幅度越大的波形，需要上升的时间越长。

小信号的瞬变是很快、声音密度更高，而且失真是比CD少。

（这已经不计算滤波线路的“平滑化”过程的影响。）




或者用数码功放，瞬变（只是瞬变）有可能比CD快，因为可以废除解码，1的信号脉冲可以把功率管全面导通，就可以在1/2822.4K（秒）上升到满幅功率。

[ 本帖最后由 henry余 于 2010-11-5 02:08 编辑 ]

henry余

原帖由 hifi3eyes 于 2010-11-4 21:44 发表


这个底噪我倒是跟你类似的感觉。
我听HDCD有时都会感觉有点很轻微的噪声，其实它本身就是添加了类似白噪声频谱的抖动以增加解析度。
LP、磁带、收音机，还有直热胆交流供电，那些轻微的背景噪声好像会令人比较 ...

这个令我想起CD的16bit在弱信号时的梯阶问题（就是解释度变差）：信号在0与1之间的幅度，CD可能变成0。

加进白噪音，可以把弱信号的bit 值提高，变成没有0（哑音），堂音的尾巴更完整。（80年代就有过在CD加噪音这个说法。）

牛顿的定理只是狭义相对论在“低速、宏观”这个只占0.1%的条件下的一个近似理论。虽然他不错，但只是个近似值而已，也称不上对……

这是个老贴了，但我有个疑问不得不说出来：
这个帖子的争论焦点就是在一定条件下（采样率等于和略高于信号频率的2倍）模数转换时是否会出现严重失真，而你的实验却完全避开了采样的过程，这个实验有意义么？

在我看来，失真来源于采样时相位的不理想，而用软件生成时相位永远都是理想的——只是一个特殊情况！

http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-YXJS201102003.htm

bebear

奈奎斯特采样定理没有任何问题，这个楼主要相信。
问题在于数模阶段的时钟不是完美精确的，很小的时钟偏移都会造成很大的失真，这才是理论和实际的差异所在，“刚刚够用”的采样率对极限信号的容错性是很差的。这就是我发明的数字编码原理了（可能不是我独家发明的，像我这么聪明的人还是有不少的），更高的冗余度必然带来更高的容错性。