为还未理解Jitter概念的朋友而写: 数码音频知识入门之"小白版"

ljw100

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在模拟系统中（包括用模拟系统来传输数字信息的系统）中，调制的概念是很清晰的。现在我才知道光碟上的信息是经EFM调制后形成的，具体的调制原理还不清楚。

从我的理解看，如果碟片上的信息是经EFM调制形成的，那么，从光碟上读数据的过程应称为解调。在模拟系统中，解调的结果是去掉载波，还原出“有效信号”，如果是数据传输系统，解调的结果是还原出“0”、“1”。读光碟的结果也是得到“0”、“1”，所以应称为解调。

从分体音源的连接情况看，将从碟片中得到的“0”、“1”位串合成为16位逻辑单元的动作不是在转盘部分完成的，因为连接分体的仅有一根数码线。当然，如果设计愿意，也可以这样做：每一次都从碟片中“解调”出N位数据，再把这些N位数据变为串行，然后再在解码器中的某个环节进行串并转换而合成为16位数据。或许在计算机中从“解调”到DA转换之前都是使用16位码。

但不管前面怎么做，JITTER对声音产生影响的关键环节是被送进DA转换滤波器中那个代表16位“0”、“1”信息的脉冲其晃动程度如何。

kell

这个帖子、大家已经讨论多日，许多高手们也都发表了高见、各位讨论积极，有很高的参考价值，故、在此对各位表示感谢！给积极参加讨论的、并发表意见的朋友们加金赏银，可能还有没被加到的朋友、请联系我，过后补上银子。
同时也希望、日后大家能以同样的热情来参加讨论、谢谢！
标题加精了。

shanyechungu

原帖由 小白 于 2008-9-11 12:26 发表
所以对声波而言,只有提高取样频率. 根据公认的原理,要记录下20000赫兹的声波,我们所采用的取样频率必须至少达到它的一倍,即4万赫兹.

即使这样,我们对20000赫兹的高频声波的取样,还是不够的,大家可以想象出,此时仅 ...

根据香农采样定理，只要采样频率大于奈奎斯特频率（即被采样信号所包含最大成分频率之2倍）即可

完美恢复所有被采样信号之信息。当然在采样之前，需要进行抗混叠滤波，以保证被采样信号不发生混叠。

shanyechungu

原帖由 小白 于 2008-9-11 12:50 发表
大家可以看到,1秒种内取20个样本,每个样本有8个输出大小的级别,比刚才是"精确"了不少. 比如,用来描述图中的这个波,是比较能表达的了.

然而大家要注意到一点: 除非你的取样频率趋于"无穷大",否则的话,取有限个数量 ...

采样之后的数字信号确实是锯齿形的，经过DA之后的模拟信号也是锯齿形的，但是最关键的一步是

DA输出之后还要经过低通滤波器，这个滤波器的截止频率最低为被采样信号之最高成分频率，此后

的输出信号就不是阶梯状，而是与被采样信号无差异的平滑模拟信号。

shanyechungu

原帖由 小白 于 2008-9-11 12:56 发表
锯齿型的也罢,这个是另一个话题,是属于许多人所讨论的"为什么数码音频声音不如模拟音频自然"的话题. (这个话题的回答,从微观角度看,就是因为模拟音频是直接模拟出圆滑的声波,是连续性的,数码音频经解码后是锯齿型的, ...

在数字信号处理中，在对信号进行还原的步骤里面，DA之后都是要接低通滤波器，以消除阶梯状波形的高频

成分，从而还出被采样信号。任何DA设备的输出，都是如此，否则，高频成分的频率趋于无穷大。用示波器观察

一下便可以清楚的看到，数码产品的输出并不是阶梯状波形。滤波器做得不好的除外。

shanyechungu

原帖由 小白 于 2008-9-11 13:44 发表
现在我们可以看清楚一件事: 对模拟声波进行数码化的工作,必须由一个高度统一的,而且精确的时钟来控制取样和重播的频率,使各个时间点保持完全绝对的一致.  

不能有任何频率点上的偏差. 如果大家都是按44100赫兹在工 ...

从此段观点中，还是看不出电脑输出的数字信号与CD机输出的数字信号之间有任何差别。

此段描述的应该是DA在对信号的还原问题上存在的问题，而这个问题对于市面上卖的DAC来讲都是

普遍存在的。在说回来，为什么电脑输出的数字信号会跟CD机输出的数字信号不一样呢？

小白

原帖由 shanyechungu 于 2009-4-4 17:23 发表


采样之后的数字信号确实是锯齿形的，经过DA之后的模拟信号也是锯齿形的，但是最关键的一步是

DA输出之后还要经过低通滤波器，这个滤波器的截止频率最低为被采样信号之最高成分频率，此后

的输出信号就不是 ...

这个说法实在是暴汗了.   经过低通滤波器后数码信号就变成如同模拟信号那样连续的波了? 那数码音频岂不是完美之物,哪里还有什么"数码味"呢?

shanyechungu

这个逻辑有不妥之处，不能因为其有所谓的数码味，就推出其波形有锯齿状，也不能因为其波形无锯齿状，久推出其无数码味。如果采样频率和回放频率都对，那么就是可以跟被采样波形相同，至于所谓的数码味形成的原因，我也不清楚，可能是由于高频区信号混叠造成的。白版，我只是发表一下自己的看法，由于知识的局限性，肯定有认识不到之处，也是想来学习学习。呵呵

[ 本帖最后由 shanyechungu 于 2009-4-4 17:53 编辑 ]

小白

数码音频的数码味,不是从锯齿状波形推导出来的,还是实际听感如此,再去寻找原因,找出的一个原因.  数码音频的本质是通过一个一个点的采样频率来表达连续自然的模拟信号,这样造成了它必然是一个非连续的数据流,而模拟信号,却是连续的数据流.  以非连续性的,离散的数据来表达连续性的数据,必然是有缺损的,不可能完美的.  

香农的采样理论当然是对的,4万赫兹的取样频率能表达出2万赫兹频率的信号,但它对2万赫兹信号的表达是非常粗糙的. 要较为完美地表达一个2万赫兹的模拟波,需要高得多的取样频率. "能"和"表达好"区别是很大的,而香农不是搞HI-FI,他不会去关心2万赫兹的声波需要多少取样频率才能"表现好".

随着数据存储技术的进步,数码音频已越来越多地支持96k的取样频率,甚至更高. 现在主流的专业和半专业数码录音机都已具备了96k的取样频率. 将来只要数据存储技术进一步发展,数码音频的取样频率也一定会进一步提高,而且这个提高是理论上没有上限的.

shanyechungu

香农采样定理的基本内容就是：只要采样频率大于奈奎斯特频率，即可从数字信号中完全还原出被采样信号。完全还原是无差别的，如果是非精确还原的话，那么这个奈奎斯特频率的意义就不存在了，用什么频率采样后进行还原，都可以称之为非精确还原。

数字化确实是时间量化采样，但是被采样信号的函数特征是在数字信号里面完全保留下来的
分离的点，通过DA时候就建立了联系，就变成了连续信号，但是是阶梯状，不可导，经过
低通滤波后，即变成可导。也即平滑信号。

提高采样频率的意义在于降低可闻频段高频信号区域的混叠程度，而信号的混叠可能就是所谓的数码味产生
的原因。

[ 本帖最后由 shanyechungu 于 2009-4-4 18:11 编辑 ]

nadesicozhao

认识一个上广电的老法师 理论讲得头头是道
只可惜分辨不出贝尔金同轴鸡线和超时空空气同轴

小白

完全还原? 无差别? 等取样频率达到1亿赫兹再说吧. 模拟声波的数码化的方式大家都应该知道得很清楚了,哪里有"完全还原""无差别"这回事? 还是对理论"一知半解"的缘故. 很多误解都是这样造成的.

shanyechungu

呵呵，我不能肯定我对理论并非 一知半解。 但是我也同样不能肯定我对这个问题的
认识就是误解，而白版的不是，反之亦然。

小白

严格根据香农的采样定理,人耳的可闻音域最高是20000赫兹,那么4万赫兹的取样频率,完全够了. 即使有人耳可听到超高频的说法,需要重播得更高一些,那么88200赫兹的采样,已可保证重播到4万多赫兹的极高频,总够了吧? 但现在半专业的录音机都已在做96000赫兹采样,而且192,000赫兹的采样也已非罕见. 你觉得这是发疯呢,还是需要重播到10万赫兹的极高频?

还是因为44100的采样频率根本无法保证高频音域的准确重播. 越高的采样频率,越能保证人耳可闻音域内的高频和极高频得到更为准确的还原(因为取到的"点"更多了).

我前面说了,随着数据存储技术的不断提高,大数据量的记录不成问题,将来的数码音频采样频率必然是不断提高,而且没有上限的! 我可以跟任何人打这个赌. 若死扣香农采样定理,那我们看到的应该是,数码音频的采样永远停留在44100赫兹.

shanyechungu

提高采样频率的意义我在205楼已经说过，请白版看看是否有道理。

“提高采样频率的意义在于降低可闻频段高频信号区域的混叠程度，而信号的混叠可能就是所谓的数码味产生
的原因。”