音響系統中的數位和類比部份初解

謝謝大大的分享 小的感激不盡 受益良多 有如長江東來 淘淘不絕呢~~
誰も知らない世界があるとしたら それは雲の上 それまで Everyday is a new day

李政新 wrote:
那是不可能的事,如...(恕刪)


NO...

如果你類比信號採樣比他最高頻率高一倍, 你就不會失真, 這個原理是不變的

你如果想要重建一個波

這個牽扯到信號重建: http://www.ece.iastate.edu/~namrata/EE424/l1.pdf

這裡絕對有數學/信號高手, 我就不獻醜了

BlackMatrixZero wrote:
NO...如果你類...(恕刪)


可能是我不太懂您說的, 或是我們說的是不同的東西...?

"如果你類比信號採樣比他最高頻率高一倍, 你就不會失真, 這個原理是不變的"

那小弟舉個例子, 假如有個 1 Hz 的訊號, 然後我們用 2 Hz 去取樣, 所以每個波只取到兩個點,
共取得 10 筆資料, 也就是 5 個波.
那我們現在得到一串數字, 假設值是 1, -1, 1, ... , 1, -1 共 10 個數字,
那麼怎麼從這些數字, 還原回原來的波形? (這一串數字以及取樣頻率是 2 Hz 是僅有的資料)
(不論是方波, 三角波, 還是正弦波或其它波形, 它們都有可能取到這樣的值, 那怎麼知道它原來是哪種波?)
還是我的理解哪邊有誤?

而您貼的文裡面, FFT 是將訊號轉為頻域, 它可以讓我們看出一系列的訊號中, 每個頻率的強度,
重建的方式, 是把原來的訊號, 用一系列不同頻率的的 sine wave 去組合出來.
但這只是一種逼近的方式, 沒辦法完全還原到原始的波形喔.
演算法不同,會造成聲音不同,故不同品牌的D/A聲音也不同。
雖然目前市面上的D/A時間基準幾乎都很精細,但如對音響系統很要求,最好時鐘還是外接,因為外接時鐘會將影響時鐘產生器誤差的環境參數降的更低,外接後會讓你覺得瞬間D/A升級好幾級。

Purpledew wrote:
印象中有看過一個說...(恕刪)

李政新 wrote:
可能是我不太懂您說...(恕刪)


我貼的不是關於FFT, 是關於信號重建

你乾脆說不管ADC輸出結果是什麼, 數位的資料有無限種可能波形去組成, 那你的音樂哪裡來der?

BlackMatrixZero wrote:
我貼的不是關於FFT...(恕刪)


"你乾脆說不管ADC輸出結果是什麼, 數位的資料有無限種可能波形去組成"

事實的確是這樣不是嗎? 取樣點之間的間隔, 波形會長怎樣完全無法得知, 其波形當然有無限種可能.
不過這和我們的音樂是怎麼來的有什麼關聯嗎?

呃, 好吧~其它先不管, 就我前面舉的例子
1, -1, ..., 1, -1 這樣的連續 10 個數字, 取樣頻率是 2Hz,
請問它還原回來的原始波形是怎樣的波?
因為我真的不了解您說的...

"最高頻率的兩倍取樣率就能還原出原始波形"

是如何辦到的.
還是這邊有對這方面較熟的大大可以指導一下?
(無意興戰, 小弟是真的不懂.)
李政新 wrote:
'你乾脆說不管ADC...(恕刪)


你用線性的方式去點, 當然會變成三角波

第一種情況下是:

你知道你系統的輸入, 其實常常我們知道系統輸入是什麼, 既然輸入是Sine, 那麼重建就很簡單, 其實你事先知道波形是什麼, 那就比較簡單. 對於音頻的話, 我們系統設計就事先知道他是Sinusoidal, 因為自然界的信號通常是Sinusoidal

第二種情況是:

你並不知道你系統的輸入, 你在輸入前萃取信號資料, 比如說FFT, 或是DCT, 這樣重建的時候就能知道額外的資料.


還有一個是你前面的例子是2Hz, 你取樣還是2Hz, 基本上就已經完蛋惹, 至少取樣要4Hz
李政新 wrote:
"最高頻率的兩倍取樣率就能還原出原始波形"
是如何辦到的.


詳細的理論都快忘光了,只能粗略的回答你。
以你舉的例子來說,2 Hz 的方波或三角波並不是 2 Hz 的訊號
經 Fourier Transform 就可以知道裡面都有高頻的諧波。
你用 2 Hz 取樣只能回復 1 HZ 部份波型,高頻的部份都損失了。
感謝各位前輩無私分享,

拉張板凳佔個位置,增加點音響知識掃掃盲。
dinow chang wrote:
詳細的理論都快忘光...(恕刪)


哈哈~~我想我懂了, BlackMatrixZero 兄和您說的都對.
是小弟沒注意到 BlackMatrixZero 兄說的是該類比訊號中的"最高頻率"的兩倍,
其實這個頻率講的不是訊號本身的頻率, 而是指 FFT 或 DCT 中可以看到的最高頻率.
(希望小弟沒有誤解...)
如果是這樣就說得通了.

不過理論上說得通, 實作上卻也不可行了...
因為不管鋼琴/小提琴/鈸/鼓或是人聲都好,
如果資料量夠大, 在作 FFT 或 DCT 之後, 永遠都可以發現有更高頻的訊號在裡面(只是強弱的差別).
因為這種分析方式本來就是把最高頻率當作無限高(端看資料量有多大),
那如何以最高頻率的二倍頻去取樣?
1 MHz 夠嗎? 或是要 100 MHz?

所以最後答案還是...要由數位訊號去重建原來的波形是不可能的,
但如果只是要做到沒有人聽得出差異的程度, 那就非常簡單了,
畢竟連拾音設備也不可能達到這麼高的頻率, 高頻全被抹平了.
而小弟只要 48 KHz 以上就無感了...

謝謝大大指點.

:D

文章分享
評分
評分
複製連結

今日熱門文章 網友點擊推薦!