高格式录音真正改善的是什么？为此摘两段话

hjg

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玩音响只讲耳朵收货看来不够的。  耳朵也受到自身能力的限制，也会偏听偏信的。    懂点相关知识还是必要的，可就是有些问题说不清，各执一词，让人为难。
   真懂行的出来说说，不要在一边笑话，知识烂在肚子里何必？

激光鼠

hjg 发表于 2015-5-4 23:41
玩音响只讲耳朵收货看来不够的。  耳朵也受到自身能力的限制，也会偏听偏信的。    懂点相关知识还是必要的 ...

论坛回帖一般只说个大概，没有一定基础的普通人没法判断哪个人说的是真理，哪个人说的是伪科学。就拿本贴来说，你能看出哪个人说得对么？

mvw

世纪格雷 发表于 2015-5-4 20:57
严格来说，上面的解释还是不够严谨，我再补充一些吧：

      大家都熟悉的弹道曲线可以近似认为是 ...

不是大家最喜欢正弦函数，而是声波最终被分解为正弦波，天哪……还对数函数……麻烦百度奈奎斯特的时候顺便百度一下傅里叶好吗？

wzchen

CD的44.1Khz的采样频率格式只能保证20Khz以下的声音频率都被采到样，即重放时不丢失任何频率，从来没有说过是声音不失真，从理论上来说，按44.1Khz的频率采样，声音频率越高，每个周期内的采样次数就越少，失真就越大，例如，1Khz时，每个周期内采样是44.1次，到10khz时，每个周期才4次，用4个点来描绘一个完整的正弦波周期已经是不可能了，更不用说20Khz时的情况，所以，CD格式的高频失真是很大的，只是很少有人能听到15Khz以上的超高频率，而且，人耳对超高频失真不太敏感，所以听大不出来罢了。

wzchen

实际上，模数转换的原理并不复杂，就是用一定的时间间隔对模拟信号进行采样，然后用0和1数字信号来表示其采样结果（模拟信号的幅度变化），如果是CD的16比特格式，就是用16个连续的0和1表示一个采样结果，16位的二进制能表达的最大值是16个连续的1，相当于10进制的65536，所以，其采样值的大小在0和2^16=65536之间，这就决定了CD格式的动态范围，因为，最小信号幅度为零，最大幅度是65536=20×log(65536)=96.33分贝。这是CD格式的理论最大动态范围。

世纪格雷

mvw 发表于 2015-5-5 11:20
不是大家最喜欢正弦函数，而是声波最终被分解为正弦波，天哪……还对数函数……麻烦百度奈奎斯特的时候顺 ...

    您的感叹让人觉得您缺乏必要的修养，HIFI圈中的争论本来是很常见的事情，但经常争论变为争吵，原因就是讨论的双方或者某一方过于自信，言辞中有轻浮嘲弄之词。网络争强好胜一般都是不成熟的表现。我希望讨论能在一种平和的氛围下进行，少一些冷言冷语，多一些互相学习的心态，hifi才是一种乐趣。

    以我对数学的理解及学力，根本不用去百度，倒是您因为百度得来几个名词及简单的解释，让您产生了概念性的误解，百度对于虚心的人来说是知识宝库，对喜欢一知半解的人来说，简直就是毒药。

    回到原来的话题吧。音频波形是复杂的且形式未知的，把复杂波形展开成傅里叶级数就需要知道函数的具体表达式，至少得知道函数在足够多点上的取值以保证运用Lagrange插值多项式逼近时有足够的精确度。（事实上在函数具体形式完全未知的情况下，取值点再多也无法保证多项式拟合后与原函数不存在本质差别）。其次，即使得到了傅立叶展开式，由于傅立叶级数的每一项频率都不同，并且不断递增。你可以通过选取某一项（比如第十项）的频率的2倍作为采样频率，这样在实际中可以较好地拟合波形。但想通过选取一个固定的采样频率来精确地还原函数是天方夜谭。


    下面我用方波的傅立叶分析说明你的谬误思维吧，说明一下，这些文字分析是百度上找不到的。





   式中各项就是方波的谐波分量，傅立叶变换后，等于用一系列频率为w/2π，3w/2π，5w/2π...的余弦波逼近频率为w的方波，通俗点说就是用多条余弦波合成方波。要“完整还原”原函数，每一条余弦波都要被还原， 这个应该没有疑意吧？


      好，如果套用采样定律，用2倍（w/2π）的采样频率采样，完整还原了第一项COSwt，那第二项COS3wt呢？这个频率高了3倍，还有后面的高5倍7倍.....的谐波呢？因为采样只能是一个恒定的频率，这样一来，高次谐波分量就没办法完整还原了，这个也没有疑问吧？

      既然高次分量没法完整还原，原函数怎么能说得上“完整还原”？

     

     对于标准的正弦波，傅立叶变换后只有一项，用采样定律分析当然可以完整还原，但是，音频信号怎么会是单纯的正弦波！

     并不是所有正弦波展开后只有一项，如果sin(wx+p)里的w不是整数，展开后也是有无穷多项不为0的，这样的正弦波也不能套用采样定律。


     数学中很多定理结论从文字上看简单，但其运用范围及前提条件经常被非专业人士忽略，采样定律就是一个例子。

hjg

激光鼠 发表于 2015-5-5 05:36
论坛回帖一般只说个大概，没有一定基础的普通人没法判断哪个人说的是真理，哪个人说的是伪科学。就拿本贴 ...

版主这话说得很实在，网上谈音响谈发烧大多只能泛泛而言，要精确很难做到。   可一般判断大是大非还是应该可做到的，我这样想。    对器材的选择我倒一直用耳朵听感和器材相关指标两结合的方式确定，自感失手很少。
谢谢你能回复。

mvw

世纪格雷 发表于 2015-5-5 15:05
您的感叹让人觉得您缺乏必要的修养，HIFI圈中的争论本来是很常见的事情，但经常争论变为争吵，原因 ...

三个帖子我全看完了，还好只是理论知识，没联系实际。

比如用方波来举例，用以说明离散傅里叶变换之后的正弦波并不能还原方波，这是废话，因为世间，或者说现实中不存在完美的方波，而现实中存在的方波是可以被还原的，因为这个波在生成的时候就不是完美的。以音响来说，如果你想还原一个方波，那你必须先要生成一个方波，这个方波是怎么来的？上帝给的吗？当然是电声设备产生的。在产生的时候用的还是傅里叶这一套，能生成当然能还原。

所以一切的讨论必须要限制在电声还原领域而不是理论研究，还是以方波为例，理想的方波经过离散傅里叶变换的时候当然会产生非常丰富的高次谐波，如果你想把这些都还原，那理论上是不可能的。所以在电声转化过程中，必须要基于一个标准，cd标准认为22.05以上部分并不需要被还原，至于你愿不愿意接受，这事儿只能和飞利浦sony讨论，或者和生物学上研究听觉的学者讨论，而不在我们讨论的范畴。

声波或者说人类的声音是否能被有限级数的傅里叶变换分解？这事儿我没有答案，因为我并不清楚“模拟量”的界线在哪儿，只要模拟量有一个确定的界线，比如以前认为是原子，后来又细分了。那一定能被一套足够理想的数字系统还原，但两个前提，一个是模拟量有界线，一个是能造出足够理想的数字系统，比如频宽无限大的设备。这两个前提没有的情况下，当然要给出一个“基准”，44.1,2496,192就是这么来的。

你根本没在跟我讨论22.05是否能被44.1还原，你是在跟我讨论这个标准凭什么要设在22.05，凭什么要用滤波器滤掉更高级数的谐波。答案当然是这儿是人的世界，人的世界里，不存在“无限”。

我只能跟你讨论22.05以内的事儿，再高的，完美还原无限级数谐波的事儿，你找飞利浦理论吧。

现在又回到了问题的初始，如果我们有一个理想的滤波器能够把22.05以上的频率全部完美滤掉，那么在有限的频率范围内（事实上还有个下限是20hz，道理和22.05khz一样），这个采样是足以还原完整信号的。问题在于不存在完美的滤波器，所以，只要20-22k之外的频率混进来了，就一定会造成失真，只是大小的区别而已。提高采样率到96k，把频响拉到48是其次（因为学者认为听不到），滤波器宽裕多了是真的（我们相信人类基本听不到也发不出20000hz以上声音的前提下）。

无论是质疑飞利浦的22.05，还是质疑生物学的20-20000，都不是我们能做的事儿。

世纪格雷

mvw 发表于 2015-5-6 16:01
三个帖子我全看完了，还好只是理论知识，没联系实际。

比如用方波来举例，用以说明离散傅里叶变换之后 ...

我说：高采样不是为了获得频宽，是为了数字记录的信息更加逼近模拟。理论上数字永远不可能还原模拟，只是无限逼近


       你说：44.1k的采样能完整还原22.05k内的所有信号。


我说：对于一个复杂的未知具体形式的函数，想通过有限个点来还原函数是个笑话，甚至连逼近都可能存在谬误。


       你说：声波最终被分解为正弦波......（意思是再复杂的波形都可以分解成简单的正弦波，所以还是能“完整还原”）


我说：音频波形是复杂的且形式未知的，把复杂波形展开成傅里叶级数就需要知道函数的具体表达式。想通过选取一个固定的采样频率来精确地还原函数是天方夜谭


       你说：你根本没在跟我讨论22.05是否能被44.1还原，你是在跟我讨论这个标准凭什么要设在22.05。



以上是讨论的过程，现在我接着您的话回复您：


       我一直是在跟您讨论22.05是否能被44.1还原，我的观点是不可能完全还原，您不信。至于飞利浦为啥要定这个采样率，量化噪声、滤波器什么的，我根本就没和您谈过。
       用方波是因为我没时间去算傅立叶展开的系数，随便找了一个有图有公式的例子。什么波形无所谓，我只是想告诉你高阶分量的频率是不同的，靠一种固定的采样是不能完整还原的。


       打个形象的比方，要还原一个前沿陡峭的波形，如果用44.1采样，可能得到一个斜度比原来小很多的波形，越高的采样，就越接近原来的斜度，这是因为高采样还原的高次分量更多，所以更接近。不要说音频中没有陡峭波，钢琴声的前沿就很陡峭。

mercuryknight

这说法有一定道理，一般情况下，不管是换采样率更高的界面，还是软件升频，提升最明显的都是空间感，其次才是细节什么的，至于高频我反而没听出过有明显变化，跟此文的解释非常吻合

4realms

查了查维基, 格雷的说法应该是更正确的

wzchen

mercuryknight 发表于 2015-5-7 12:25
这说法有一定道理，一般情况下，不管是换采样率更高的界面，还是软件升频，提升最明显的都是空间感，其次才 ...

你说的肯定是重放时的情况，信号还原时的升频都是采用插值的方法实现的，当然对细节的提升没有任何帮助，录音时采样频率的高低以决定了细节的多寡。这和数码照片的原理是一样的，拍照时已决定了细节的多少，后期处理和放大，不可能带来任何细节的提升。

wzchen

mercuryknight 发表于 2015-5-7 12:25
这说法有一定道理，一般情况下，不管是换采样率更高的界面，还是软件升频，提升最明显的都是空间感，其次才 ...

你说的肯定是重放时的情况，信号还原时的升频都是采用插值的方法实现的，当然对细节的提升没有任何帮助，录音时采样频率的高低以决定了细节的多寡。这和数码照片的原理是一样的，拍照时已决定了细节的多少，后期处理和放大，不可能带来任何细节的提升。

woodear

HiFi技术党的理念就是，用他们学到的很简单，很理想化的模型，去描述复杂的声音，结果很多现象表明这些理想模型不足以详细的描述实际情况，结果技术党们不愿意接受现实，坚称自己所学的理论是全知全能的神，你之所以观察到不符合这个理论的现象，那肯定是你观察错了。
最简单的例子就是，人耳听不到20khz以上的正弦波，鉴于dac的低通滤波是把20khz以上谐波的电路，所以肯定不会影响听感

小白

woodear 发表于 2015-5-9 16:38
HiFi技术党的理念就是，用他们学到的很简单，很理想化的模型，去描述复杂的声音，结果很多现象表明这些理想 ...

这个也不是真正实干的“技术党”，只是“空想派技术党”罢了。实干的、有实践经验的技术党肯定会知道理论和实际是有差异的。