问一个关于采样率的月经问题

smilence

交易区新帖推荐

大家都知道，根据奈奎斯特采样定理，20khz以下的信号，用40khz的采样频率就足够还原了。

因为人耳听不到20khz以上的频率，所以应该是可以认为44.1khz的采样率足够了，当然量化程度自然是越高越好，24bit啊32bit啊。

所以我的理解，所谓“高码率”数字文件，动辄96khz或192khz的采样频率；还有绝大多数的解码都采样内部升频的技术 (不升频的是极少数)

我的推测是, 是否是出于设计低通滤波器时候的冗余的考虑呢? 因为44.1khz和96khz用的滤波器不同,而96khz的滤波器在0-20khz段的波形能够做到更完美.

也就是说, 96khz的信号就算是在0-20khz的频段,还原出来效果也比48khz的好(比如,更平直).

我看有些测试图是这样的,但只能是个推测,也未必是主要原因.


[ 本帖最后由 smilence 于 2013-2-4 03:08 编辑 ]

smilence

Sampling accurately captures phase for all frequencies below the Nyquist frequency (assuming no quantization error).
The reason 60kHz is cited as optimal would more likely be to allow for smoother lower order anti-alias filters above 20kHz.
Is 192kHz a loss of accuracy? Perhaps. If you're dealing with a fixed clock oversampling converter, you can get improvements to resolution by anti-alias filtering and decimating down to a lower output sample rate. The lower your output rate, the better the improvement in resolution...but the more you are throwing away high frequencies. 60 kHz is a suggested output sample rate since it's Nyquist is 30kHz, which gives you a 1/2 octave over 20kHz to perform anti-alias filtering.
That said, faster sample rates with higher anti-alias filter frequencies do yield converters with lower latency. Assuming a fixed filter structure, doubling the sample rate will half the latency.
It's all about tradeoffs...

上面是一段gearslutz.com的网友的解释，但有点看不太懂，好像说的也不是回放过程中的问题。

kouga001

通讯工程只学了点皮毛的前排搬个板凳等科普……

smilence

请教了下D喵这个问题，以下是他的只言片语（大家知道他只说只言片语）：

“(频率高)quantization noise floor也能变低, 虽然效率非常的差”

"(升频之后的滤波器设计)的确方便点233“

”(升频)必须升啊，然后bypass dac芯片的upsample而已“

”他们啥都不懂就说升频不自然么，但是问题所有dac芯片内部都升频233“

”(外部升频)就bypass了内部的"

[ 本帖最后由 smilence 于 2013-2-4 07:04 编辑 ]

Phase

http://lavryengineering.com/pdfs/lavry-sampling-theory.pdf


Clearly there are benefits to faster sampling:
1. Easier filtering (AD anti aliasing and DA anti imaging)
2. Reduction of higher frequencies attenuation at the DA side.

Indeed, such faster sampling is common practice with both AD and DA hardware. Most AD's
today are made of two sections: a front end (modulator) and a back end (decimator). The front
end operates at very fast rates (typically at 64 -512 times faster then the data output rate). The
reasons for such fast operation is outside the scope of this article. It is sufficient to state that
anti alias filtering and flatness response becomes a non issue at those rates.

[ 本帖最后由 Phase 于 2013-2-4 07:10 编辑 ]

smilence

原帖由 Phase 于 2013-2-4 07:09 发表
http://lavryengineering.com/pdfs/lavry-sampling-theory.pdf


Clearly there are benefits to faster sampling:
1. Easier filtering (AD anti aliasing and DA anti imaging)
2. Reduction of higher frequ ...

谢谢！虽然不完全懂这里说的，但基本能够解释我这个疑问了。并且是权威解释。

feifazhuce

像wm8740,41的价格差异就体现在这里，数字滤波器做的好的多，前面做好了，后面模拟滤波器就可以简单的多，模拟滤波器阶数减少，复杂度降低很多，而且数字滤波器的相位线性度比模拟的好的多。。。 升频就跟d喵说的一样，一个外置一个内置而已，难道直推就没耳放了么，，所谓听惯了失真，不习惯保真而已

小白

Lavry认为96k声音最好的，再高反而不好。他认为采样率不是越高越好的。

cqkey8785

学习。。解码器上有个oversampling，超采样，不知道是干啥的，貌似也不是升频，有32,64,128，UPS四档。。我平时都是放在128档。。

clonne

采样率不仅仅是为了更好的频率还原，也是为了更多的信息量。

数字技术，就在于量化，越是高规格就越是精确。

好比数码相机，比传统相机要晚出很久，但只有高规格的数码相机才能与传统相机相比。

smilence

原帖由 clonne 于 2013-2-4 10:45 发表
采样率不仅仅是为了更好的频率还原，也是为了更多的信息量。

数字技术，就在于量化，越是高规格就越是精确。

好比数码相机，比传统相机要晚出很久，但只有高规格的数码相机才能与传统相机相比。

拜托了，你先把我文章第一句，那个“大家都知道”的事情看一看，再来指点江山。

量化精度和采样频率都搞混了！

smilence

原帖由 cqkey8785 于 2013-2-4 09:20 发表
学习。。解码器上有个oversampling，超采样，不知道是干啥的，貌似也不是升频，有32,64,128，UPS四档。。我平时都是放在128档。。

就是外部升频。不过标注方式很奇怪。

现在国外有一些标榜Non Oversampling 简称NOS的解码，但实际效果都比较一般。还不如占据绝大多数的升频解码。

mvw

原帖由 smilence 于 2013-2-4 01:54 发表
大家都知道，根据奈奎斯特采样定理，20khz以下的信号，用40khz的采样频率就足够还原了。

因为人耳听不到20khz以上的频率，所以应该是可以认为44.1khz的采样率足够了，当然量化程度自然是越高越好，24bit啊32bit啊 ...

是这样的，很早我就看过一篇有关这个理论的文章，高采样率本身最大的意义是降低了对低通滤波器甚至带通滤波器的要求，也就是说，如果信号达到96khz，那么低通滤波器的制造精度和难度会得到很大的缓解。否则的话，如果只有44.1khz，而低通滤波却无法严格将22k以内的信号过滤，则会导致信息带宽被那些不该出现的信号占用，最终导致有用信号的缩水。

另外一点，现代耳机对极高频信号比较敏感，hd800能还原51k的信号，所以96k信号保留下来的48khz频率的声音是能够被还原，也很有可能被耳朵感知的，继而对声音造成不容易表述或证明的影响。

当然，二者之间，前者更重要，也就是高采样信号最大的优势其实是降低低通的制作难度。

mvw

http://bbs.headphoneclub.com/vie ... 92&highlight=%2Bmvw

以下为引用：
　奈奎斯特频率（Nyquist frequency）是离散信号系统采样频率（cd音频是44.1khz）的一半，因哈里·奈奎斯特（Harry Nyquist）或奈奎斯特－香农采样定理得名。采样定理指出，只要离散系统的奈奎斯特频率高于采样信号的最高频率（cd所包含的最高频率一般在22k以内，因为人听觉差不多是20hz-20khz）或带宽，就可以避免混叠现象。
　　从理论上说，即使奈奎斯特频率恰好大于信号带宽，也足以通过信号的采样重建原信号。但是，重建信号的过程需要以一个低通滤波器或者带通滤波器将在奈奎斯特频率之上的高频分量全部滤除，同时还要保证原信号中频率在奈奎斯特频率以下的分量不发生畸变，而这是不可能实现的。在实际应用中，为了保证抗混叠滤波器的性能，接近奈奎斯特频率的分量在采样和信号重建的过程中可能会发生畸变。因此信号带宽通常会略小于奈奎斯特频率，具体的情况要看所使用的滤波器的性能。
　　需要注意的是，奈奎斯特频率必须严格大于信号包含的最高频率。如果信号中包含的最高频率恰好为奈奎斯特频率，那么在这个频率分量上的采样会因为相位模糊而有无穷多种该频率的正弦波对应于离散采样，因此不足以重建为原来的连续时间信号。

rkyoto

现代DAC都大量oversampling，按理说有高性能的DF，48KHz比96KHz应该也不差啊