Vzorkovacia frekvencia a jej vlyv na zvuk ..

Ozvučení, nahrávání, mixáž a mastering
Odpovědět
Uživatelský avatar
nixx
Příspěvky: 753
Registrován: 25 led 2008 23:18

Vzorkovacia frekvencia a jej vlyv na zvuk ..

Příspěvek od nixx » 23 kvě 2009 00:03

Amorph píše:... pri 44Khz se sinus o frekvenci 22Khz aproximuje dvema samply - tedy necim jako pila nebo ctverec. Cim nizsi frekvence, tim je ta aproximace presnejsi.
Vytahuju kostlivce ze skrine, ale tohle je celkem zajimavy tema, kde dochazi casto k nedorozumeni.
To, co pises, neni tak docela (vlastne vubec :lol:) pravda. Podle Nyquist-Shannonova vzorkovaciho teoremu staci k BEZCHYBNEMU prenosu jakekoliv frekvence vzorkovaci kmitocet presne 2x vyssi. Tudiz pro 22,05kHz ti beze zbytku staci onech 44,1k (kdyz zanedbam rezervu pro antialiasing filtr).
Ty rovny cary mezi tema "dvema samply", ktery si vyzoomujes v treba Soundforgi, nejsou signal, kterej leze ven z analogoveho vystupu zvukovky (to by bylo fakt maso). To je jen linearni interpolace, kterou dany program provadi, aby nemel praci s vyhlazovanim).
Digitalni signal ma periodicke spektrum. Aby nedochazelo k aliasingu, deje se toto: Na vstup DAC prijdou vzorky - hranaty signal, ktery ma spoustu harmonickych. Ta zubatost se odstrani low pass filtrem - da se to predsavit tak, ze se vlastne kazdy vzorek proklada takzvanou "sample funkci" (sinc(t)=sin(t)/t, dodefinovano v nule na hodnotu 1), ktera se nasobi hodnotou daneho vzorku. Vysledny prubeh je tedy hladky.


Takhle ta sample funkce (sinc) vypada. (http://en.wikipedia.org/wiki/Sinc_function)
Obrázek


Tady je obrazek interpolovaneho prubehu. Cervene jsou sample funkce, nalezici jednotlivym vzorkum. Modre je vysledny prubeh, ktery vznikl jejich souctem. Skoda, ze tam nejsou teckami vyznacene polohy vzorku (lepsi obrazek jsem nenasel), ty jsou ale patrne z pruseciku modreho prubehu a vrcholu jednotlivych sample funkci (na casove ose v bodech 0, 1, 2...)
Obrázek

Z toho plyne, ze onech 44.1kHz k prenosu 22.05kHz opravdu staci... zadny zuby ti do monitoru nejdou.

Vyznam tech 88,2kHz vidim jinde.
1.) Zalezi na kvalite onoho low pass filteru v DA prevodniku. Vsechno nad polovinou vzorkovaci frekvence (nyquistuv kmitocet) musi pryc (periodicita spektra, "zubatost", aliasing.. blablabla). Zadny filtr ale nema idealni strmost - nejde proste oriznout vsechno nad urcitou frekvenci a neoriznout NIC pod ni. Takze urcity pokles mame i na nejvyssich kmitoctech naseho audio signalu (proto se nejspis pouziva 44,1k - slysime do 20k, takze by teoreticky stacilo jen vzorkovat jen v 40k. Tech par kilo navic je IMHO rezerva, aby se zvlneni vlivem filtrace nedostalo do slysitelneho spektra).
Je ale mozne (to je ale jen muj dohad), ze levnejsi prevodniky proste nemaji ten low pass filtr tak dobre udelany, takze nam jednoduse jeho kousek do slysitelneho spektra zasahuje. Kdyz prepnes na 88.2k, mas tam 3 p*dele mista jako rezervu, takze na ten LP filtr zdaleka nejsou takovy naroky.

2.) Udajne frekvence nad 20k sice neslysime, ale stejne je "vnimame" lebecnimi kostmi. Nevim, co je na tom pravdy. Pokud to ale tak je, pak opravdu muzeme vnimat (ale ne slyset) rozdil v hudbe samplovane 44k vs. 88k. Nemluvim o tom, ze vetsina bednicek, na ktere lidi doma poslouchaji muziku, nehraje dobre ani 16k.

3.) Kdo ma v monitorech dobry tweetery, pustte si do nich cistych 25kHz. Neuslysite nic. Puste si ale zaroven 25kHz do leve bedny a 26kHz do prave bedny. Uslysite krasne 1kHz (rozdil obou frekvenci). Nejsem si tim jisty, ale podle meho nazoru muze timto zpusobem vysokofrekvencni obsah v nahravce ovlivnovat to, co slysime v slysitelnem pasmu.

Ufff... uz jsem toho vyblil dost. Ted me kamenujte :-)
Naposledy upravil(a) nixx dne 22 čer 2011 21:54, celkem upraveno 1 x.

Uživatelský avatar
kexik
Příspěvky: 12152
Registrován: 08 bře 2004 13:43

Re: Aké parametre si všímať pri kúpe zvukovej karty?

Příspěvek od kexik » 23 kvě 2009 07:42

nixx: a teraz ta zaludna otazka. co ked tych 20kHz bola pred tym pila alebo iny signal s hranami? klasicke DA ju poda ako sinusku (lebo ma vystupny filter). este stvrtinovu frekvenciu 5kHz dokaze 44kHz samplovacka zagulatit nepeknym sposobom... btw tu lezi caro hw, stare fm syntaky maju vystupny filter skonstruovany inak nez DAC v zvukovych kartach, filter je casto naschval neucinny, s mensim utlmom, aby hrany ciastocne zostali, kedze zo syntakov lezu velmi casto neharmonicke zvuky. co samozrejme dodava zvuku dravost

Uživatelský avatar
nixx
Příspěvky: 753
Registrován: 25 led 2008 23:18

Re: Aké parametre si všímať pri kúpe zvukovej karty?

Příspěvek od nixx » 23 kvě 2009 11:21

kexik: ano, to je pravda... ale my se bavime o prenosu frekvenci do 22k (mame samplovacku 44k). Pila nebo ctverec na 20k obsahuji onu zakladni frekvenci 20k, plus SPOUSTU harmonickych (ktere "spravne" nemas slyset). Tyhle harmonicke jsou nasobky 20k a nemuzes chtit, aby je system s vzorkovackou 44k prenesl (opet Nyquist-Shannon).
Mimochodem. Otevri si projekt treba ve 192k, vygeneruj si 20k sine a 20k pilu. Slysis rozdil? (to neni recnicka otazka... nemam tu tak dobry poslech, abych to overil)

Uživatelský avatar
kexik
Příspěvky: 12152
Registrován: 08 bře 2004 13:43

Re: Aké parametre si všímať pri kúpe zvukovej karty?

Příspěvek od kexik » 24 kvě 2009 15:27

nixx píše:kexik: ano, to je pravda... ale my se bavime o prenosu frekvenci do 22k (mame samplovacku 44k). Pila nebo ctverec na 20k obsahuji onu zakladni frekvenci 20k, plus SPOUSTU harmonickych (ktere "spravne" nemas slyset). Tyhle harmonicke jsou nasobky 20k a nemuzes chtit, aby je system s vzorkovackou 44k prenesl (opet Nyquist-Shannon).
Mimochodem. Otevri si projekt treba ve 192k, vygeneruj si 20k sine a 20k pilu. Slysis rozdil? (to neni recnicka otazka... nemam tu tak dobry poslech, abych to overil)
mam lepsi test... vygeneruj si 5k pilu signalnym generatorom a pomocou meracieho cd. pocujes rozdiel? a o tom je cela digitalna domena...

Uživatelský avatar
nixx
Příspěvky: 753
Registrován: 25 led 2008 23:18

Re: Aké parametre si všímať pri kúpe zvukovej karty?

Příspěvek od nixx » 24 kvě 2009 16:56

kexik píše:vygeneruj si 5k pilu signalnym generatorom a pomocou meracieho cd. pocujes rozdiel? a o tom je cela digitalna domena...
To jsem asi nepochopil :-) Jaky mezi tim je rozdil? Na tom mericim CD to bude taky z nejakyho sig. generatoru, ne?

Uživatelský avatar
kexik
Příspěvky: 12152
Registrován: 08 bře 2004 13:43

Re: Vzorkovacia frekvencia a jej vlyv na zvuk ..

Příspěvek od kexik » 24 kvě 2009 21:36

zo signalneho generatora ide naozajstna pila, kym z CD filtrovana digitalna sracka. ako si spravne napisal, "hranate" priebehy zlozis zo sinusoviek dostatocne presne len vtedy, ak su tieto skutocne vysokofrekvencne. co sa tyka toho testu, ak mas pristup k skutocnemu analogovemu signalnemu generatoru, vyskusaj, uvidis. nepotrebujes ziadnu specialnu aparaturu, pocut to na hocicom

Uživatelský avatar
nixx
Příspěvky: 753
Registrován: 25 led 2008 23:18

Re: Vzorkovacia frekvencia a jej vlyv na zvuk ..

Příspěvek od nixx » 24 kvě 2009 21:50

kexik: aha, uz chapu. Nedoslo mi, ze mluvis o analogovem generatoru. To pak ale dokazuje, ze clovek musi vnimat i nad 20kHz. To, ze z CD leze "flitrovana digitalna sracka" IMHO neni neduh digitalni domeny jako takove, ale podceneni schopnosti lidskych smyslu ve specifikaci Audio CD, ktere pocita jen s prenosem do 22kHz.
Kdyz pri vzorkovacce 44k vygenerujes square o zakladni frekvenci 22k, tak ti z toho stejne logicky nemuze vylizt nic vic nez maximalne tak 22k sinus, protoze ty harmonicke, ze kterych se square sklada, uz nepreneses.

Uživatelský avatar
kexik
Příspěvky: 12152
Registrován: 08 bře 2004 13:43

Re: Vzorkovacia frekvencia a jej vlyv na zvuk ..

Příspěvek od kexik » 24 kvě 2009 22:35

20kHz je limit pre frekvenciu nosnej. aka je vzorkovacia frekvencia neuronov v uchu, netusim, ale kludne to mozu byt megahertze... to ohranicenie tych 16-20kHz je dane akustikou ucha

jeany_jeany_jeany
Příspěvky: 139
Registrován: 15 pro 2008 13:49

Re: Vzorkovacia frekvencia a jej vlyv na zvuk ..

Příspěvek od jeany_jeany_jeany » 25 kvě 2009 13:35

Nixx:
Už snad každý moderní převodník má v sobě implementovanu nějakou formu oversamplingu. Tahle technika výrazně snižuje nároky na analogovejLP filtr, protože posouvá kvantizační šum daleko za Nyquist frekvenci, samozřejmě pak vyvstává nutnost downsamplovat na výstupní formát a opět filtrovat - ale to se už děje čistě v digitální doméně. A stvořit ideálu se blížící strmej digitální filtr je nepoměrně jednodušší než analogovej. Takže podle mě tahle námitka už dneska nemá opodstatnění, týkala se prvních převodníků, které oversampling neuměly...
BTW oversampling má i vedlejší efekt v podobě zvýšení užitečného dynamického rozsahu (tím že zvýší S/N ratio)

V čem je vyšší samplovací frekvence výhodnější (a o tom mluví kexík), je přenos vyšších harmonických, který sice samy o osobě slyšet nemůžeme, ale který různě interferujou v slyšitelnou "distorzi" signálů s frekvencí pod 20k...

jeany_jeany_jeany
Příspěvky: 139
Registrován: 15 pro 2008 13:49

Re: Vzorkovacia frekvencia a jej vlyv na zvuk ..

Příspěvek od jeany_jeany_jeany » 25 kvě 2009 13:43

kexik píše:20kHz je limit pre frekvenciu nosnej. aka je vzorkovacia frekvencia neuronov v uchu, netusim, ale kludne to mozu byt megahertze... to ohranicenie tych 16-20kHz je dane akustikou ucha
No já bych ty neurony zas tak nepřeceňoval, vono než se ten váček s neurotransmitterem vyleje, tak to chvilku trvá :-) max frekvence s kterou je neuron schopen posílat impulzy je zhruba 1 kHz. Což ovšem neznamená že to v uchu nemůže být "zapojeno paralelně" - příroda je kontruktér značně záludný a nelogický..

Uživatelský avatar
nixx
Příspěvky: 753
Registrován: 25 led 2008 23:18

Re: Vzorkovacia frekvencia a jej vlyv na zvuk ..

Příspěvek od nixx » 25 kvě 2009 14:59

jeany_jeany_jeany píše:Už snad každý moderní převodník má v sobě implementovanu nějakou formu oversamplingu. Tahle technika výrazně snižuje nároky na analogovejLP filtr
Samozrejme mas pravdu, na to jsem zapomnel :-)
jeany_jeany_jeany píše:V čem je vyšší samplovací frekvence výhodnější (a o tom mluví kexík), je přenos vyšších harmonických, který sice samy o osobě slyšet nemůžeme, ale který různě interferujou v slyšitelnou "distorzi" signálů s frekvencí pod 20k...
Souhlasim. A zaroven myslim, ze to muze souviset i s tim bodem 3.), co pisu v prvnim postu.

jeany_jeany_jeany
Příspěvky: 139
Registrován: 15 pro 2008 13:49

Re: Vzorkovacia frekvencia a jej vlyv na zvuk ..

Příspěvek od jeany_jeany_jeany » 26 kvě 2009 08:52

nixx píše: Souhlasim. A zaroven myslim, ze to muze souviset i s tim bodem 3.), co pisu v prvnim postu.
Jo tam bych řek, že slyšíš právě ty interference, podmínkou ovšem je, že to ty bedny zahrajou, dost beden končí na 22k.. Ale třeba takový ADAMY s páskovym tweeterem jdou až do 50k.

Mimochodem, dík za to, žes tady uved ty obrázky a vysvětlení sync funkce. Dost lidí totiž (a já jsem nebyl vyjímka) nepobírá, že tím že se zvýší Fs tak to neznamené že tam ty samply budou jakože hustějc a tím to bude přesnější ale že pro přesnou reprodukci sin 20k fakt stačí Fs 44.1. Čímž se ovšem nechci tvářit že jsem pobral celej ten matematickej aparát k tomu, to fakt ne :-)
Co je kamenem úrazu je fakt, že žijem v reálném světě a že implementace nyquistovy teorie do praxe převodníku může být různě akurátní, ale nikdy nebude úplně dokonalá (protože fyzika...). A čím víc se převodník blíží tomu ideálu tím je lepší a dražší..

Uživatelský avatar
fova
Příspěvky: 3941
Registrován: 21 říj 2004 14:52

Re: Vzorkovacia frekvencia a jej vlyv na zvuk ..

Příspěvek od fova » 26 kvě 2009 20:23

Podobne (mene odborne) tema:

./viewtopic.php?t=8932

Odpovědět