Für Audio verwendete Frequenz (Abtastrate, PCM, DSD usw.)
Bei dieser Gelegenheit möchte ich die im digitalen Audio verwendeten Frequenzen und ihre Bedeutung erläutern.
In letzter Zeit hat die Zahl der Hi-Res-Audioquellen zugenommen und die Frequenz wird als 192 KHz oder 11,2 MHz geschrieben. Was ist diese Frequenz?
Ich möchte die für solche Audiosignale verwendete Frequenz am Beispiel von Combo384 erläutern, das auf dem in LV2.0 verwendeten USB-DAC installiert ist.
1. 1. Was ist die Abtastrate?
Der Musikvertrieb wird heutzutage immer weiter verbreitet, aber Audio wurde zuerst auf CDs digitalisiert, die immer noch auf dem Markt sind.
Oft hört man, dass die Samplerate einer CD 44,1 KHz beträgt. Da digitale Signale im Grunde genommen 0 oder 1 sind, ist zur Wiedergabe bis zur Grenze von 20 KHz, die das menschliche Ohr hören kann, eine Auflösung erforderlich, die doppelt so hoch ist wie diese Frequenz. Außerdem wurde die Frequenz unter Berücksichtigung des digitalen Signalverarbeitungsspielraums auf 44,1 KHz festgelegt. Da ein Musiksignal eine Reihe von Sinuswellen ist, haben sie 44,1 KHz, die bei einer maximalen Frequenz von 20 KHz geschüttelt werden können.
2. Was sind 16-Bit und 24-Bit?
Wie Sie vielleicht oft hören, werden CDs manchmal als 44,1 kHz/16 Bit bezeichnet. Diese 16 Bit sind die Lautstärke des Tons. Da 16 Bit die Größe von 2 hoch 16 ausdrücken können, gibt es 65536 Größen.
Die Umrechnung in dB ist 20LOG (65536), was ungefähr 96 dB entspricht. Der Dynamikbereich einer CD (der Unterschied zwischen leisen und lauten Tönen) beträgt 96 dB.
Bei DVD und Hi-Res kann es 24 Bit sein, aber in diesem Fall sind es 16,77 Millionen Schritte 144 dB.
3. 3. PCM-Format
Was ist also das eigentliche Signal?Im Fall des PCM-Formats ist der Standard namens I2S üblich, der bis zu 32 Bit Abtastfrequenz unterstützen kann. Im Fall einer Stereo-CD haben die Daten eine Frequenz von 44,1 kHz mit 2 Kanälen (L, R) abwechselnd mit 32 Bit (obwohl in Wirklichkeit 16 Bit verwendet werden).
Um dies digital zu verarbeiten, ist daher eine Verarbeitungskapazität von 44,1 kHz x 2 Kanäle x 32 Bit = 2,8224 MHz erforderlich.
Schauen wir uns die Ausgabe von COMBO384 an.
Dies ist ein Signal namens LRCLK (oder FSCLK), bei dem das Gelb 2CH (L/R) wechselt und alle 44,1 KHz ein Satz von LRs gesendet wird.
Die blaue Farbe unten wird durch die DATA-Leitung in 32 Bits geteilt, und die DATA L und R werden ausgegeben.