We now offer a subscription for just 10 cents a day*
You will always enjoy the full version of Mp4Gain with all its features and benefits.
For just 10 cents a day*
*Unlimited FULL version of Mp4Gain, billed $US12.50 Quarterly (+ $5 USD one time subscription payment JUST in the first payment).
All other payments will be just $3.12 per month, billed quaterly.
That's only 10 cents per day!
CLICK TO PURCHASE
THIS PRICE ONLY LASTS FOR A FEW DAYS
For just 10 cents a day*
24/192 digitaal audioformaat en waarom het niet klopt. Deel 4
Begrijp het bemonsteringsproces verkeerd
De bemonsteringstheorie is vaak onbegrijpelijk zonder de context van signaalverwerking. En het is geen wonder dat de meeste mensen, zelfs briljante doktoren op andere gebieden, het niet begrijpen. Het is ook niet verwonderlijk dat veel mensen niet eens beseffen dat ze een fout maken.
De bemonsterde signalen worden vaak weergegeven als een gekartelde ladder, zoals in de figuur hierboven (in rood), die een ruwe benadering lijkt te zijn van het oorspronkelijke signaal. Deze weergave is echter wiskundig nauwkeurig en wanneer deze wordt geconverteerd naar een analoog signaal, wordt de grafiek vloeiend (blauwe lijn in de afbeelding).
De meest voorkomende misvatting is dat steekproeven een grof proces zijn en tot verlies van informatie leiden. Het discrete signaal wordt vaak weergegeven als een gekartelde, hoekige getrapte replica van de originele perfect gladde golfvorm. Als u dat denkt, kunt u ervan uitgaan dat hoe hoger de samplefrequentie (en meer bits per sample), hoe kleiner de stappen en hoe nauwkeuriger de benadering. Het digitale signaal zal meer en meer op een analoge vorm lijken totdat het vorm krijgt met een samplefrequentie die bijna oneindig is.
Evenzo zullen veel mensen die niet-digitale signalen verwerken naar de afbeelding hieronder kijken en zeggen: “Ugh!” Het kan lijken alsof het discrete signaal niet de hoge frequenties van de analoge golfvorm weergeeft, of met andere woorden, naarmate de frequentie van het geluid toeneemt, daalt de bemonsteringskwaliteit en neemt de frequentierespons af of wordt deze gevoelig voor de fase van het ingangssignaal.
Het ziet er gewoon zo uit. Deze overtuigingen zijn verkeerd!
Alle signalen onder de Nyquist-frequentie (de helft van de samplefrequentie) worden perfect en volledig opgevangen tijdens het samplen, en een oneindig hoge samplefrequentie is hiervoor niet nodig. Sampling heeft geen invloed op de frequentierespons of fase. Het analoge signaal kan zonder verlies worden hersteld, net zo soepel en synchroon als het origineel.
Je kunt niet tegenspreken met de wiskunde, maar wat zijn de moeilijkheden? De bekendste is de beperking van de bandbreedte. Signalen boven de Nyquist-frequentie moeten vóór het samplen worden gefilterd om aliasvervorming te voorkomen. Het beruchte anti-aliasingfilter werkt als dit filter. De onderdrukking van bemonsteringsruis is in de praktijk misschien niet perfect, maar met moderne technologieën komt u heel dicht bij het ideale resultaat. En we komen tot overbemonstering.
Overbemonstering
Bemonsteringsfrequenties boven 48 kHz zijn niet relevant voor high-fidelity-audio, maar zijn wel nodig voor sommige moderne technologieën. Overbemonstering (overbemonstering) is de belangrijkste [7].
Het idee van overbemonstering is eenvoudig en elegant. Misschien herinner je je mijn video “Digital Media. A Guide for Beginner Geeks ”dat de hoge samplefrequenties een veel grotere kloof bieden tussen de hoogste frequentie waar we om geven (20 kHz) en de Nyquist-frequentie (de helft van de samplefrequentie). Dit maakt eenvoudigere en robuustere anti-aliasingfilters mogelijk en verbetert de betrouwbaarheid. Deze extra ruimte tussen 20 kHz en de Nyquist-frequentie is in wezen een buffer voor het analoge filter.
Bovenstaande figuur toont diagrammen uit de video “Digital Media. Een beginnershandleiding die de overgangsbandbreedte illustreert voor een DAC of ADC op 48 kHz (links) en 96 kHz (rechts).
Dit is slechts de helft van de strijd omdat digitale filters minder praktische beperkingen hebben dan analoge filters en we de afvlakking met grotere precisie en efficiëntie kunnen voltooien. Het droge hoogfrequente signaal gaat door een digitaal anti-aliasing filter, dat geen probleem heeft om de overgangsband van het filter in kleine ruimtes te plaatsen. Zodra het rechttrekken is voltooid, worden de extra discrete secties in de kussenruimte eenvoudig teruggevouwen. Het overbemonsterde signaal wordt omgekeerd gereproduceerd.
Dit betekent dat signalen met een lage samplefrequentie (44,1 kHz of 48 kHz) dezelfde getrouwheid, soepele respons en lage aliasing kunnen hebben als signalen met een samplefrequentie van 192 kHz of hoger, maar geen van deze zal verschijnen. . nadelen (ultrasone golven die intermodulatievervorming veroorzaken, grotere bestandsgrootte). Bijna alle moderne DAC’s en ADC’s oversamplen met zeer hoge snelheden, en maar weinig mensen weten dit omdat het automatisch binnen het apparaat gebeurt.
DAC’s en ADC’s zijn niet altijd in staat geweest om te oversamplen. Dertig jaar geleden gebruikten sommige opnameconsoles hoge samplefrequenties voor geluidsopname met alleen analoge filters. Dit hoogfrequente signaal werd later gebruikt om masterrecords te maken.