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计算芯片的发展将让普通CD战胜LP [复制链接]

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资深民工兄,谦虚一些吧,好像你并没有懂得更多!要相信事实,相信科学,不要欺骗自己。
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楼主能否把大作汇总后放在什么地方?例如BLOG?以便容易下载观摩.
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我听朋友的介绍特地来看这篇帖子,结果是大失所望。楼主显然有一些关于插值算法的知识,但是对CD和LP,对数字信号处理和数模转换都是一知半解,所以写的东西实际上是在误导。

引用:

“虚线表示的是真实的声音信号,上面的几个黑点表示是CD格式里面的取样点,假如我们用直线把这些取样点连在一起,作为CD输出的声音曲线,那么从图中就可以看出,这样的输出信号,真的和实际的信号比起来,差别很大。并且很多攻击CD格式的说法,都是用这幅图来作为例子的。”

这个真是莫名其妙。什么叫做“假如我们用直线把这些取样点连在一起,作为CD输出的声音曲线”?天底下哪里有这样的事情?CD输出的声音曲线,是经过数模转换以后出来的。数模转换中间的一个关键步骤是低通滤波。这张图上的信号,就是个正弦波而已。这几个抽样点完全可以百分之一百不带半点误差的把这个信号恢复出来,根本不需要插值。实际上只要把这几个抽样点的数字信号经过低通滤波,出来的就是这个正弦信号。有哪一家公司,有哪一个工程师会傻到用直线连接抽样点作为“声音曲线”?这句话本身根本就不通,是楼主对数模转换毫无概念导致的误解。

回过来说CD和LP的比较。楼主居然不知道为什么CD的声音上限为什么是20K Hz?这是因为,为了防止抽样时信号的混叠,原始模拟信号经过了一个20K Hz的低通滤波器,然后才进行抽样。如果不加这个低通,高于22.05K Hz的信号会和低于22.05K Hz的信号混叠在一起。为什么不加22.05K Hz的低通?因为我们做不到截止得这样陡峭的滤波器。

所以,无论怎么样插值,高于22.05K Hz的信号在CD里面是根本没有的。而LP则不然,虽然某些LP可能的确从18K 开始频响就开始滚降,但是高频延伸比CD要高的多。这才是LP和CD的本质差别所在。虽然人耳不能听到高于20KHz的信号,这些信号并不是完全没有用处的,对于微妙的听感起着决定性的作用。这就是为什么新的音频格式要大大提高抽样频率的缘故。

Wadia也好,Theta也好,各家公司采用不同的升频措施和插值计算是有的,但是其出发点和楼主这里说的根本不是一码事。事实上,对于CD播放来说,如果不升频,根本没有任何必要插值。

我不是想打击楼主,但是楼主的发言里面有很多基本的概念错误。声频信号处理是一件非常复杂的事情,即便是专门从事音频信号处理的专业人士,一样对很多东西没有共识,哪里是象楼主说的这么简单的。有空的时候请去Audio Engineering Society的网站上看看:
http://www.aes.org。
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该用户帖子内容已被屏蔽
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资深民工 在 2004-11-17 22:11:18 发表的内容
所以,无论怎么样插值,高于22.05K Hz的信号在CD里面是根本没有的。而LP则不然,虽然某些LP可能的确从18K 开始频响就开始滚降,但是高频延伸比CD要高的多。这才是LP和CD的本质差别所在。虽然人耳不能听到高于20KHz的信号,这些信号并不是完全没有用处的,对于微妙的听感起着决定性的作用。这就是为什么新的音频格式要大大提高抽样频率的缘故。

就是嘛,否则Shannon有意见了
最后编辑老头子
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116#

最后结论终于得出了:CD声优于LP。
然后该干嘛还干嘛去。
我准备在最近购置一套LP,想了很久的,现在终于下定了决心。请威马为我参谋参谋。
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OK,下面我一个一个来跟您详细解释。

资深民工 在 2004-11-17 22:11:18 发表的内容

这个真是莫名其妙。什么叫做“假如我们用直线把这些取样点连在一起,作为CD输出的声音曲线”?天底下哪里有这样的事情?CD输出的声音曲线,是经过数模转换以后出来的。数模转换中间的一个关键步骤是低通滤波。这张图上的信号,就是个正弦波而已。这几个抽样点完全可以百分之一百不带半点误差的把这个信号恢复出来,根本不需要插值。实际上只要把这几个抽样点的数字信号经过低通滤波,出来的就是这个正弦信号。有哪一家公司,有哪一个工程师会傻到用直线连接抽样点作为“声音曲线”?这句话本身根本就不通,是楼主对数模转换毫无概念导致的误解。



首先我那张图画的不是正弦波,而是许多许多个不同频率的正弦和余弦波的线性组合。

其次,虽然你现在可能觉得“假如我们用直线把这些取样点连在一起,作为CD输出的声音曲线”很搞笑对吧?但是您知道吗,在80年代初期,那个时候的解码芯片的运算速度大概也只能使用类似这样的算法。这个我可不是信口开河的,我们认识一位教授,80年代的时候他在纽约州立Stony Brook大学(听说过这个学校吗?杨振宁就一直在那里任教,甚至他的家就在那里)干应用数学,那里有一个专门的声学研究中心,当年就弄过这样的算法。


回过来说CD和LP的比较。楼主居然不知道为什么CD的声音上限为什么是20K Hz?这是因为,为了防止抽样时信号的混叠,原始模拟信号经过了一个20K Hz的低通滤波器,然后才进行抽样。如果不加这个低通,高于22.05K Hz的信号会和低于22.05K Hz的信号混叠在一起。为什么不加22.05K Hz的低通?因为我们做不到截止得这样陡峭的滤波器。

所以,无论怎么样插值,高于22.05K Hz的信号在CD里面是根本没有的。而LP则不然,虽然某些LP可能的确从18K 开始频响就开始滚降,但是高频延伸比CD要高的多。这才是LP和CD的本质差别所在。虽然人耳不能听到高于20KHz的信号,这些信号并不是完全没有用处的,对于微妙的听感起着决定性的作用。这就是为什么新的音频格式要大大提高抽样频率的缘故。


唱片公司用什么器材怎么操作我不可能每个都知道。不过有一点很清楚,一个含有各种频率的信号,一经过44kHz的取样之后,所有高于220500Hz的信号就会自动滤掉(呵呵,知道为什么吗?)。滤波器——现在数模转换算法在理论上就已经证明给你看了:它能自动把那些220500以上的信号都滤掉——所以,假如您是工程师的话,你会多此一举地再加上一个作用重复的滤波器吗?——当然,假如为了电路的电气性能用其他元件,这里我不去讨论。

对呀70-80年代的LP,理论的高频延伸可以达到30kHz,但问题是,实验也表明,不论是什么唱针,刮上那么2-3次,不超过10次,这些高频的信号就都被磨掉了,剩下的就是比CD要窄的那些频宽。所以说,假如要买LP,那么最好就是,第一,不要买二手的;第二,买来之后不要播放。OK?


Wadia也好,Theta也好,各家公司采用不同的升频措施和插值计算是有的,但是其出发点和楼主这里说的根本不是一码事。事实上,对于CD播放来说,如果不升频,根本没有任何必要插值。


这一点可能由于我先前一直为了避免涉及电路这方面,所以没有详细说出来,以至于看了会产生误解。我下面的回帖给出了一种描述,您看合适否?


我不是想打击楼主,但是楼主的发言里面有很多基本的概念错误。声频信号处理是一件非常复杂的事情,即便是专门从事音频信号处理的专业人士,一样对很多东西没有共识,哪里是象楼主说的这么简单的。有空的时候请去Audio Engineering Society的网站上看看:
http://www.aes.org。


我再重提一下:我这篇文章里面写的内容,不是说某某厂家一定就采用这样的算法,完全有可能它用别的五花八门的方法。但是我这篇文章的主旨是说,我提到的这种算法,相当可行(或者已经被应用出来了)。

最后,我也觉得我对这方面的了解,尚待大力加深。不过我稍微自夸一下(呵呵,也是我努力的成果呀),我是SIAM(美国工业与应用数学)协会会员。

这里所说的解码思想,我是打算作为一篇小小的Report或者Review的形式在lunch talk里面讲一讲的,我之前已经跟电子学方面的人士讨论过,意见是,虽然不肯定是否有厂家这样做(其实现在除了那几间生产解码芯片的厂子之外,我这边真的没什么人再会去研究这方面内容的了,因为都是很成熟的技术了),不过我这里说的方法在理论和实践上都是比较简单,并且效果也满意。我下面的帖子比较详细描述了一下。
最后编辑felixcat
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我把我这个贴子的方案细化一下,希望这个陈述能够让各位更好理解我所说的插值多项式理论对于削减CD格式播放的误差的奇妙功效吧:

先看看最一般的D/A转换示意图:

[upload=jpg]Upload/200411183413481259.jpg[/upload]

实现这种功能的电路的原理简图是这样的(示意图而已,实际的电路要比这个复杂):

[upload=jpg]Upload/200411184434018331.jpg[/upload]

最开始的第一代的CD解码芯片就是用这种方式来直接得出输出信号的。大家看到模拟输出端输出的是锯齿形的信号。实际上,由于CD格式的44100Hz取样频率已经是足够密集,使得那段锯齿形已经足以近似看作是原来那段的光滑曲线。其实假如不是电路等其它硬件技术跟不上,使用这种方式解码的芯片,已经能够得到失真很低的信号的了——但是总会有人不满意的,所以后来出现了下面将要说的多项式插值技术。

首先我们说,实际上上述方式,其实也是一种多项式插值技术——不要奇怪,这是“一次多项式插值”,大家请看下图,我把各个数据点用直线连接起来(因为直线太短了,看上去像曲线):

[upload=jpg]Upload/200411183553547456.jpg[/upload]

我们从图中可以看到,那些数据点,除了可以看作是模拟原始曲线之外,也可以看作是模拟那一条条黑色的直线段,对吧?直线就是一次多项式。这个时候:

在某一点x的输出总误差 = 锯齿形折线与黑色直线段的误差(在点x) + 黑色直线段跟原始信号曲线的误差(在点x)

可能有朋友会问,为什么不直接用电路输出那条黑色的直线呢?那样岂不误差更小?这个的确可以直接输出的,并且误差也更小(所以千万不要笑话我头一帖开头所说的那种方法啊)。不过可能在播放运算的时候,可能还会采取把锯齿形波形“磨滑”的工序——这个我真的不清楚,请知道详情的朋友指教。不管怎样,我们看得出,不管是输出哪条曲线作为结果,它们的误差都是属于同一数量级的。
最后编辑felixcat
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终于看到有人打破了话语霸权。
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ACE 在 2004-11-18 11:04:08 发表的内容
老话题,新主角,这回主角换成了留美研究生。
费了好大劲看完了这些贴子。意料之中,像以前的多次讨论一样,F兄又拿出了您的杀手锏。每次,您只要把话题引入您的专业领域,划上几道曲线,弄上几道计算公式,甭管是对是错,别人都得收声。看都看不懂你还说什么?
前面堆堆兄说得好,这叫“话语霸权”。
我认识一个研究“女书”的,反正一到公共场合他就爱拿这来说事,反正别人也听不懂,说对说错理全在他那一边。
研究数学的人自然是比研究女书的多些,不过F兄很清楚他需要做的事就是把这声势先声张出来,当别人一看都玩到这份上了,还不噤若寒蝉。剩下的事就好办多了,手里紧紧攥着话语权,既侃侃而谈又风度煸煸,自然是叫好声一片。反正不过是场“一个人的战争”,胜负从一开始就见了分晓。
但我非常怀疑这种讨论方式的诚意。
我还很清楚地记得您上次与PAN医生讨论XRCD好还是普通格式的CD好时,也出了此招。我觉得您的对手挺厚道的,他可是著名的脑外科主任医生,要是用上脑神经学来分析听觉,大概也能把您弄傻。还有邝版,优秀的骨科大夫,他要是从耳软骨的构造分析谈听学曲线的变化,大概也能独自舞一阵刀枪。
关于CD与LP的优劣我不想再作比较了,永远是数据派在理论上胜出,听感派在现实中胜出,您的理论再复杂也改变不了这点。其实我知道您挺看好手中的那批头版CD的,它的声音不光好过LP,也好过XRCD和SACD,对于后一结论,您就不太像个与时俱进的技术派了。您还是更强调做头版CD时的那些调音师的浓厚功力。是这样吗?
其实我也知道,如果一定让您放弃您所学的这些专业来讨论问题,的确有些为难您。所谓学而所用嘛。不过您的心态还是需要做些调整。要不是这回出了个高人来和您对话,我想您的君子风度会掩盖不少问题。这些问题以前就有人给您指出过,还记得与MOCK兄的那次讨论吗?
最后,祝你在美学业有成,早日海归为祖国效力。



科学的东西来不得半点虚伪,如果您是高人,您大可以指出F兄话题中的错误,如果不是,就向我一样,静静地倾听吧!

每个人都有自己擅长的东西,我不懂的东西,我会静静地倾听别人的对话,我不会插嘴,更不会认为对方是“话语霸权”,因为我深知,我听不懂,并不代表其他人听不懂。
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