详解CD极限采样解码过程

今夜星光

原帖由 ljw100 于 2009-12-17 15:42 发表

这帖子又被翻上来了。

我也有类似的猜测。如果人耳确实对20K以上基本不可感知，那追求远超22K的带宽在高频部分听到的改变，其实还是在20K以内。所以我前面才说，老老实实做好器材，使之能放好这22K的带宽有实际 ...

是否超声波有影响这事倒需要信任索尼和飞利浦，虽然现在没看见很多数据。不过，现在的CD制式的标准低了，这已经是公认的了，用同一张碟片和同一台机器比较SACD和CD，差别确实较大，尤其是用较好的较新的碟片时。

ljw100

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146楼对乐音、谐波、采样等概念理解有偏差。

在时间域中，没有什么独立的谐波存在。一个非标准正弦波的波形只是在频域上可分解为基波与若干次谐波的叠加，不要将频域分析中的这种谐波理解为是时域中的独立正弦波。

采样是在时域中进行而不是在频域中进行，这里再以a2音为例说明信号频率、采样频频的关系。a2音的频率为880赫兹，不管什么器物发a2音，这个音的频率都是880赫兹，但不同器物i发的a2音，因为波形不同，所以听起来才有差别。如果对这些不同a2音进行频谱分析，就会发现这些a2音的谐波构成不同（但它们基波的频率都相同，都是880赫兹）。目前的采样频率是44.1K，对a2音，那就是每周期采样了50次（这个采样率可以涵盖到某种器物所发出的a2音德25次谐波）。在这里，不要把对a2音的采样过程理解为对基波采样50次，对第25次谐波采样2次。这样理解，是混淆了时域与频域的概念。

在传统音乐中（包含各种管弦乐器、人声在内），钢琴所发出的c5音（4186.1赫兹）就是最高乐音（现在的电子合成音有可能超过c5的频率的音）。44.1K的采样频率，可以对c5音每周采样10次。

如果你觉我有些唐突，可以无视。

[ 本帖最后由 ljw100 于 2009-12-17 18:48 编辑 ]

ljw100

原帖由 今夜星光 于 2009-12-17 16:03 发表


是否超声波有影响这事倒需要信任索尼和飞利浦，虽然现在没看见很多数据。不过，现在的CD制式的标准低了，这已经是公认的了，用同一张碟片和同一台机器比较SACD和CD，差别确实较大，尤其是用较好的较新的碟片时。

我从未关注过SACD，对它的情况一点都不了解。见网上说SACD与CD的差异很大，我自己的猜测是：

1、一般来说，采样率越高，那么由样本信号所组成的折线形曲线就越接近原始信号曲线，折线的拐角处就显得更平滑些，由这些拐角所引入的高频谐波（可以看作是信号离散化时引入的高频干扰）就相对少些，我猜测这也是升频的理由。

2、量化等级提高了。

ljw100

再回今夜星光：

如果人耳对频率范围感知的平均水平超过20K，那么提升采样频率就非常重要了。

今夜星光

原帖由 ljw100 于 2009-12-17 17:18 发表
再回今夜星光：

如果人耳对频率范围感知的平均水平超过20K，那么提升采样频率就非常重要了。

对高频近20KHZ的，44.1KHZ的采样也不行。在我们外行看起来采样密度太低了，因为音乐音频是很多频率的组合，尤其是交响乐，它根本不表现为周期性，密度低必然失真。现在的DAC并不是理论计算，仅仅是把采样点连成线，理论上可能所有的频率都在，但是相对振幅和某个频率的开始、结束就测不准了。从文献看，对人耳而言，58KHZ和20bit基本满足要求，当然，事实是现在的录音采样已经高达192KHZ和24bit，甚至更高，应用也在DVD-audio（20/96），SACD和蓝光（24/192）的水平上了。网上有国外的烧友挖空心思比较SACD和XRCD（JVC的精制CD）结论是SACD明显优越。对SACD的优势而言，现在的结论到底是20KHZ内更好，还是20KHZ以上的表现，或是两者兼具？我还没完全搞清楚，很想搞清楚。网友“发烧族”说现在的水准还谈不上还原超声波，可能他是对的，但是索尼和飞利浦说频率响应需要超越22KHZ，SACD机都是这么制造的。

ljw100

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首先更正我在153楼跟帖中的笔误。

现在的DAC方式确实不是理论计算，而是凭着一种“直觉”在处理，即把由折线构成的曲线送进滤波器中，靠滤波器来把那些折线段的拐角磨平滑点。提高采样密度，肯定能减少原始信息的失真，但更是为了减少因信号离散化而引入的失真。

对原始信息保真来说，从工程处理角度看，需要考虑三个因素：
1、原始信号所覆盖的频率范围，要确定这一点，需要将各种乐器、各种人声所能发出的各种乐音进行频谱分析。
2、人耳对频率范围的感知程度。
3、器材成本。

即使提高采样频率能对原始信号更保真，如果人耳的带宽确实是只有20K，那么提高频率对直接获取更多原始信息就无实际意义了（当然，如果是减少了20K以内的失真，也可看做是等效获取了更多原始信息）。这也是我在前面的跟帖中对改变器材带宽往往就改变信号在各频段的能量分布这种现象存疑的原因。以我现在30来个不插电古典现场的感受看，现在那些高带宽、中频低频单薄、结像清瘦的声音，更是远偏离音乐厅现场这个“真”，如果加大带宽必然会导致中频低频单薄、结像清瘦，那一定是现在在工程处理上存在难以克服的困难所致。这就是我前面说老老实实播好22K的原因。

我们现在使用的录音介质，绝大多数都是普通CD碟，其上信息的带宽只有22K，在这种情况下，追求远超22K的带宽其合理性确实值得怀疑。

如果人耳只能听到20K，无论是录音还是器材带宽改变时我们能听到的还是只有20K。

[ 本帖最后由 ljw100 于 2009-12-17 19:41 编辑 ]

今夜星光

前面的观点很有道理，写得也深入浅出，[s:20] 。关于人耳对超声波的反应，明显的道理就是你说的，我也觉得如果历史上的数据都是严格的话就应该是这样。但是，涉及生物和生理的历史数据可能存在重大的纰漏，往往需要重新认证，这并不奇怪或罕见。所以我觉得索尼和飞利浦可能不会无的放矢。

饿虎扑食

原帖由 ljw100 于 2009-12-17 19:36 发表
首先更正我在153楼跟帖中的笔误。

现在的DAC方式确实不是理论计算，而是凭着一种“直觉”在处理，即把由折线构成的曲线送进滤波器中，靠滤波器来把那些折线段的拐角磨平滑点。提高采样密度，肯定能减少原始信息的 ...

现在那些高带宽、中频低频单薄、结像清瘦的声音

这个好象是因为现在流行小喇叭造成的，跟音源的关系不的。[s:14] [s:30] [s:97] 用JBL的大家伙回放不应该是这样的效果吧？[s:14] [s:14] [s:14]

饿虎扑食

原帖由 ljw100 于 2009-12-17 19:36 发表
首先更正我在153楼跟帖中的笔误。

现在的DAC方式确实不是理论计算，而是凭着一种“直觉”在处理，即把由折线构成的曲线送进滤波器中，靠滤波器来把那些折线段的拐角磨平滑点。提高采样密度，肯定能减少原始信息的 ...

我提到那篇文章里，还原44.kKHz采样信号用了超高阶的LPF。在20kHz衰减了25db，30kHz衰减达130db。[s:18] [s:18] [s:18] 虽然它证明了香农理论的正确性，但现实中的CDP不可能使用这么高阶的LPF，解决的办法就是超采样、升频。超采样也好，升频也好，都是或算或估或瞎蒙的，[s:98] [s:8] [s:8] [s:8] 插值一定会有误差的！所以嘛还是高采样的SACD能更好地还原20kHz以下的音乐信号。[s:14] [s:30] [s:97]

[ 本帖最后由 饿虎扑食 于 2009-12-18 17:02 编辑 ]

yulihua

整了个matlab软件，做了两个采样图，show一下：

yxiao

原帖由 ljw100 于 2009-12-17 19:36 发表
首先更正我在153楼跟帖中的笔误。

现在的DAC方式确实不是理论计算，而是凭着一种“直觉”在处理，即把由折线构成的曲线送进滤波器中，靠滤波器来把那些折线段的拐角磨平滑点。提高采样密度，肯定能减少原始信息的 ...

我反到觉得根据楼主这篇文章的观点，“由折线构成的曲线送进滤波器中，靠滤波器来把那些折线段的拐角磨平滑点”的做法比较“理论”。

但问题是，这种方法对一个比较理想的稳定的周期性的波形信号，或许可以还原得的比较好；而对于实际随时间变化而随机变化的波形，这种方法的效果有会如何？

ljw100

原帖由 饿虎扑食 于 2009-12-18 17:00 发表


我提到那篇文章里，还原44.kKHz采样信号用了超高阶的LPF。在20kHz衰减了25db，30kHz衰减达130db。[s:18] [s:18] [s:18] 虽然它证明了香农理论的正确性，但现实中的CDP不可能使用这么高阶的LPF，解决的办法就是超 ...

要下班回家了，再来晃晃，这帖子又翻上来了。呵呵。

提高采样频率的作用，我与你的观点是一致的，因为如果人耳确实只有20K的带宽，提高录音或提高器材的带宽并不能让人听到更多高次谐波。如果提高采样频率能减少因信号离散化所引入的高频干扰，也就等效于增加了信息量，尽管仍然是在20k的可闻范围内。

人工插值肯定不如提高录音采样频率好，尽管都是为了更好地滤波。

即使是SACD，要真正发挥出作用，录音也得是真正的SACD才成。

yxiao

原帖由 ljw100 于 2009-12-18 17:36 发表

即使是SACD，要真正发挥出作用，录音也得是真正的SACD才成...

不一定是真正的SACD，但肯定应当具有更大信息量（如更高采样频率及/或更高量化精度的 PCM）的信号，否则不成了“升频”插值了？终究不是解决问题的办法。

今夜星光

原帖由 饿虎扑食 于 2009-12-18 16:50 发表


现在那些高带宽、中频低频单薄、结像清瘦的声音

这个好象是因为现在流行小喇叭造成的，跟音源的关系不的。[s:14] [s:30] [s:97] 用JBL的大家伙回放不应该是这样的效果吧？[s:14] [s:14] [s:14]  

[s:20] [s:20] [s:20] ，这个说得对，SACD和CD比较根本就没有中频低频单薄的问题。DVD-audio也没这个问题，蓝光更没这个问题。只是插值/升频后的这种说法可能和系统有关。不过有文章说抖动能造成中低频丰厚的假象，这样的话，现在低抖动的音源都会有这个问题，可能这只能通过改善系统来解决，而不是增加失真来弥补。

ljw100

原帖由 yxiao 于 2009-12-18 17:31 发表
我反到觉得根据楼主这篇文章的观点，“由折线构成的曲线送进滤波器中，靠滤波器来把那些折线段的拐角磨平滑点”的做法比较“理论”。

但问题是，这种方法对一个比较理想的稳定的周期性的波形信号，或许可以还原得 ...

对于变频问题，那更不能叫劲了。因为元件无论如何都不可能一步不差地跟上信号频率。

我所在行业要用到测量装置对电气量进行测量，其采样环节就使用了变频跟踪技术，其方法是根据信号频率的变化来调整采样间隔，但这种方式显然不能用在还原音频数据上。