什麼叫過採樣率技術?它的原理跟作用是什麼?市面上有沒有運用此技術的設備,它的作用過程跟最大特點是什麼?另外這樣的設備需要什麼樣的軟硬體環境?大家如果嫌問題太多也可以把相關鏈接給我,我自己搜,謝謝各位!
過採樣應該算不上「技術」,只是一種方法而已。
按照信號處理方面的知識(奈奎斯特定理),為了提取一個截止上限頻率為 f 的信號,則必須用一個至少為 2f 的抽樣信號才能實現。當然,用數學上的「調製」定義就能證明這一點。
但是該定理在使用時存在一個問題——即奈奎斯特定理的前提是截止上限頻率為 f ,如果在 f 之上還有頻率成分存在,則這一高頻成分會干擾到對低頻信號的採樣結果——即頻率混疊效應。
打個比方:在錄音過程中,聲音信號被離散採樣時,若採樣率為 48000Hz ,則奈奎斯特定理意味著對該信號採樣後,可以正確得到頻率上限為 24000Hz 的聲音信號——但前提是原始被離散採樣前的聲音信號在 24000Hz 以上的聲音成分為 0。如果是將麥克風采集到的原始連續電平直接連接到採樣電路,就會造成 24000Hz 以上的雜訊成分對離散採樣結果造成干擾,使轉換結果產生誤差。故為了減小這一誤差,需要在轉換之前,對原始連續信號做一次低通濾波,濾除該信號中的高頻成分,但是在濾波過程中,又會對原始信號中 24000Hz 附近的聲音音質造成劣化。
如何徹底解決這一問題?最簡單的辦法,可以通過提高採樣率。如果將採樣率定為 96000Hz,則相應的可以正確還原出 48000Hz 以下的信號。這時,24000Hz 以內的信號採樣精度就會高得多。此外,目標頻率內的信噪比可以得到相應的提升。採樣率每提高一倍,則信噪比可提升 3dB。此時,我們希望得到的是24000Hz 以內的信號,卻去拿 96000Hz 的信號來採樣,遠遠高出了其奈奎斯特頻率——48000Hz 。故這一方法叫做「過採樣」。
沒有秘訣,沒有過程,僅僅是提高了採樣頻率,用採樣頻率換取採樣精度,換取頻率混疊效應的減少。但是需要付出的代價是轉換數據量的成本提升,以及對相應設備的要求也需要提升。
最後多說兩句,SACD 基於 DSD 編碼,採用以轉換頻率換取轉換精度的策略,64倍於傳統CD採用的 PCM 編碼轉換頻率,1/16 倍(僅僅1bit)於傳統 PCM 編碼的轉換精度,但是由於其編碼的對象並非將原音頻信息直接量化,而是採用了差分信息,故不能直接與 PCM 的編碼效果進行比較。網上幾乎所有人都說SACD音質秒殺CD甚至是HDCD——但是很抱歉,我還沒有在任何嚴肅的科學刊物上看到對二者的優劣提出一種令人信服的基於數學和信號通信原理的比較方法。
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