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新音频形式必要性的分析(兼谈LP的优越性) [复制链接]

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JWang 在 2006-3-19 1:38:38 发表的内容
又为了避免语义的无谓的争论,我都是引用人家的话。我只是为了方便felixcat(他的英文水平在别处我已经领教过了,看个LP套上的注释都看不懂)和一些不懂英语的朋友,而把这些语句翻为中文罢了。


假如你单单是引用别人的话,那倒没问题;但坏就坏在,你在引用完别人的话之后,总是忍不住要按照自己蹩脚的知识水平,说一些自己推出来的东西,从而立刻暴露出你自己知识的不足。现在让我们来回顾一下你的“表演”。

其他朋友不必理会JWang对我的那些造谣的语言。按照这个不讲理的架势,假如你只是从某个饭馆门前走过,JWang也会硬说你在里面吃过饭要你付钱——假如JWang开饭馆的话,说白了那就是一黑店。

好,现在我们来看看JWang所说的。

JWang 在 2006-3-19 1:38:38 发表的内容

接着我又引用了美国印第安那大学的数码音乐的教材来作为我的证据。同样,我也只是翻译罢了。


好,于是我们不妨看看JWang原文是怎么说的。

JWang 在 2006-3-17 12:39:26 发表的内容
故我下面的讲法都是人家的东西,都是些基本常识。

We have found that there are two basic characteristics of sound, amplitude (level), and frequency (time). There are also two characteristics of digital audio, sampling (time) and quantization (level). The bit resolution of a system defines the dynamic range of the system. The sample rate determines the frequency range (bandwidth) of a system. The faster the sample rate, the better the accuracy of getting a true picture of higher frequencies.


声音有两个基本特征,一个是声压(amplitude),另一个是频率(frequency)。对数码来讲,也有两个基本的特征,一个是抽样(sampling),另一个是数量化(bit depth)。一个系统的Bit的解析力决定了这个系统的动态。抽样则决定了这个系统的频率的范围(带宽,bandwidth)。越是高的抽样率,对高频率的描述越是精确。

http://personal-pages.lvc.edu/~snyder/2ch11.html

同样也有
Samples are taken at a regular time intervals called the sampling rate. The sampling rate is responsible for the frequency response of the digitized sound.

抽样率对一个数码化的声音的频率响应负责的。

http://www.indiana.edu/~emusic/etext/digital_audio/chapter5_rate.shtml

理解了上面的讲法,我就不难来解释为什么44.1/16和44.1/24的频谱图是非常相似的。频谱图是用来描述在时间上频率分布的状况。只有当我们变化抽样率的时候,我们才可以看出变化。这是因为,抽样率决定了这个频率的范围。再上一张192/16的图。我们可以看到192/16是和192/24的频谱图是非常相似的。但是,44.1/24和192/24有明显的区别。这个区别就是改变了抽样导致的。


JWang引用的资料,的确说的都是事实。但问题是JWang在旁边自作多情地解释时,作了歪曲。

大家请看,比如说原文是“the better the accuracy of getting a true picture of higher frequencies. ”,JWang硬要翻译成“对高频率的描述越是精确”。事实上人家原文用的是“higher”(更高),因此正确的翻译是“能够更好地还原更高的频率”——JWang解释为“高频率”,就想引导观众理解为:对于同一的频率的声波,只要取样率越高,对这个声波的还原就越准确。但英文原文的意思并不是这样的,并且理论事实也不是这样的。

另外,JWang喜欢把“A对B负责”,歪曲成“B完全由A决定”。英文原文说“The sampling rate is responsible for the frequency response of the digitized sound”,也就是说越高的取样率,能够包含的频段也就越广,这是很自然的事情。

但是JWang一直混淆了这个概念:能够包含某个频率的声波并不意味着100%精确地包含。这就好比44.1k/8bit的格式和44.1k/24bit的格式,对于同样的模拟输入,两者都可以包含其中20kHz的信号,但是,8bit的量化误差要比24bit的大得多,因此前者虽然能够包含20kHz的信号,但是这是带有了较大量化误差的扭曲。

“The sampling rate is responsible for the frequency response of the digitized sound”——没错,但是responsible之后,精度如何呢?这就由接下来的“bit数”来决定了。

因此JWang最后加上自己的理解,说“44.1/24和192/24有明显的区别”——他肯定是把“The faster the sample rate, the better the accuracy of getting a true picture of higher frequencies. ”这句简单的英文错误地理解为“越是高的抽样率,对高频率的描述越是精确”了。

事实上,同样的输入下,完美的44.1/24和192/24编码器,对于低于22.05kHz的所有信号的记录精度是一模一样的。这个结论不与JWang所引用的任何英文资料矛盾。
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JWang 在 2006-3-19 1:38:38 发表的内容

进一步地讲,假定192/24和44.1/24对于20kHz的信息在理论上是一样的。为什么这么多的专业音响中要做到96/24或者192/24的功能?做成44.1/24就可以了,又不浪费带宽。抽样越高,必然导致带宽的提高。在民用产品中,按照felixcat的理论,DVD-A同样是除了浪费带宽而没有任何意义。这很明显是胡说八道的了。


你问这个问题正体现了你对硬件知识的无知。

A/D的第一步首先是要对模拟信号进行滤波——把超出Nyquist频率以上的所有信号都滤掉。所以滤波电路的设计很重要。44.1取样的Nyquist频率上限是22.05kHz,人耳的听力上限是20kHz,所以对于44.1kHz取样率的任何A/D,要做到的是把高于22.05kHz的所有信息滤掉,同时保持0-20kHz频段内平直的响应;而对于96kHz或者192kHz,它们要做到把高于48kHz和96kHz频率的信息滤掉,同时至少要保持0 - 20kHz频段内平直的响应。

设计过滤波器的人都知道,做到上述的要求,后者的设计难度、成本都要比前者要低;或者说,44.1k取样率的滤波电路设计,要做到性能接近于理想状态,难度很大,成本很高,不是一般消费者所能承受的。所以不要说民用产品了,专业器材现在也设计成高取样率,其中一个很重要的原因就在这里。
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JWang 在 2006-3-19 9:35:09 发表的内容
那按照你的逻辑,同样的模拟输入下,192kHz/24bit的Sampling Rate比44.1/48bit要高,对吧?——那是否按照你的逻辑,可以推出192/24比44.1/48更精确地还原20kHz的信号?!

对,但是要加上“20kHz的信号中频率的信息”。你的错误之处就是把amplitue和frequency混为一谈。


真是让人不知说什么好了,竟然认为“192/24比44.1/48更精确地还原20kHz的信号”是对的。。。那你是不是同样也认为100000000000000000000000000kHz/2 bit(也就是说这里衡量每个时间点的电压值我们只用四种状态来表示)的格式比44.1/48bit(衡量每个时间点的电压值我们用2^48 = 281474976710656种状态来表示)更精确还原20kHz的信号?!

还有,请看清我的前提:同样的模拟输入!也就是说待取样的模拟信号是一模一样,amplitue是一模一样的。

还有我什么时候说amplitue这个词了?我说的是:假如两种不同的数码格式,只要它们都能够覆盖到这个频率,那么对于这个频率信号的取样的精确度,就完全由bit数来决定。

JWang 在 2006-3-19 9:35:09 发表的内容
看来这些声卡的公司比felixcat吃屎吃的更多,格式又好,成本又低。但非得等到今天才想起做192kHz的。还得出钱去为之打广告。


假如民用产品的公司在80年代能够有技术做出稳定的、准确的如此高频的脉冲时钟,那没问题。

你以为192k的取样是现在才想起要做啊?!——其实一早就有人想这样做了,问题是,硬件技术、电路设计技术有没有跟上来!现在小小一块IC很便宜,你就以为当初开发的时候就很容易啊?!

JWang 在 2006-3-19 9:35:09 发表的内容
无聊!!!什么时候人家在讲Higher就是22.05kHz的信号?


看清楚了,我前面说了:举个例子。


JWang 在 2006-3-19 9:35:09 发表的内容
又是一个无赖。你如何来解释这个图。
[upload=gif]Upload/200631712271471207.gif[/upload]
真是差劲,又无赖。睁着眼睛讲瞎话。


你要看看原作者对这幅图的解释: To get an accurate picture of these waveforms the sampler needs to take twice as many 'pictures' as the frequency of the waveform.

原作者用这幅图来说明:假如要更好地覆盖信号所包含的各个频率的信息,足够高的取样频率是必须的。左边那幅图因为取样频率不够高,因此不能完全覆盖那条曲线所包含的全部频率,也就是说其中高于某个频率的信号,这时候完全[、丝毫/b]不能被记录下来;而右边那幅图里,因为取样频率足够高了,所以能够更好地覆盖那条曲线所包含的各个频率的信息,也就是说,里面可以含有更高频率的信号。作者说的“rough”,意思是因为取样频率不够高,高于Nyquist频率的所有信息都丢失了,所以复原的结果是粗糙的(少了某个频率以上的全部信息);而“smoother”的意思是因为高取样率导致可以记录更高频段的信息,因此还原结果会更加准确——假如你应要把“smoother”理解为没有锯齿那样的形象,那这只能说明你对D/A的认识仅仅停留在儿童智力水平。

并且原作者在那幅图后面紧接着就介绍了Nyquist定理,原作者亲自说a wave form must be sampled twice in order to get a true representation——只要取样频率高于信号最高频率的两倍,便能够“get a true representation”,JWang你自己好好看看。


JWang 在 2006-3-19 9:35:09 发表的内容
对,如果sampling rate不高,那些频率的信息完全就是Missing,你用再高的bit也是无济于事的。


我现在跟你讨论的话题是:假如两种数码取样格式都能够应付这个信号频率的时候,bit不同之间的差别。

JWang 在 2006-3-19 9:35:09 发表的内容
压根就是胡编。我引用的资料都表明192/24要比44.1/16来得优越。


你是不是连白纸黑字都看不清呢?我这里清清楚楚地写着44.1/24和192/24,什么时候跟你讨论44.1/16呢?!

我就知道每次你说不出理由的时候,就会用“胡编”之类的词来搪塞,你现在苍白得很啊。

总之,假如你不信“同样的输入下,完美理想的44.1/24和192/24编码器,对于低于22.05kHz的所有信号的记录精度是一模一样的”,那真是没法讨论下去的,因为这是最基本的信号处理常识,任何学过DSP的人都知道的。
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假如各位看客有对Nyquist定理的令人惊讶的漂亮结果有怀疑的话,我这里尝试用比较通俗的思路去解释一下。

Nyquist定理的条件

1. 取样频率大于(不能是等于,一定要大于,只要大于一点点就可以了)信号最高频率的两倍;

2. 取样点的数据量度完全准确。

为了描述方便,下面先看单一频率的正(余)弦波;对于多个频率混合的信号,可同理理解。

为何不管取样点取在哪里,只要一个周期内取够足够多但有限的点,我们就能把整个正弦函数复原出来?

道理很简单。当然,假如不是正弦函数,而是任意乱七八糟的函数,那么由有限个点是没办法把整个函数重组出来。但现在我们的优势是:

1. 已知待复原的函数是正(余)弦函数

2. 手中掌握的取样点,是该正(余)弦函数一个周期全部的取样点。

所以我们有了以上两个优势,那么就必定能把原来的正(余)弦函数复原出来。假如有怀疑的话,对于单一频率的正弦函数,不妨动手自己试一试:只要取样间隔小于半周期,那不管你从哪里开始取第一个取样点,最终你会发现只有唯一一条正弦函数曲线恰好能同时通过所有取样点。

假如还不放心的话,可以这样想:一个正弦函数的表达式是A Sin (W x + P),也就是说只要知道了A(振幅),W(角频率)和P(相位)这三个数值,那么整条正弦曲线也就完全确定了。因此要100%复原整条光滑的正弦曲线,我们不必取无穷多个点——我们只要取很有限的一个周期内3个点,就足以把A,W,P找出来(当然D/A解码不必用这么周折的办法,可以用上述Nyquist–Shannon interpolation formula做出等效的结果)。因此复原正(余)弦波,我们绝对可以以“有限”而知“无限”。

以上的描述仅仅是为了尽可能易懂,假如要想完全领会Nyquist取样定理,那最好是去看该定理的证明全文。在维基百科(www.wikipedia.org)上有该证明的简要,有兴趣的朋友不妨上去看看。

那或许有人问:虽然你说正(余)弦波有这么好的做法,但现实中声波很复杂,怎么办?

这一点我们就不用担心了,傅立叶展开告诉我们:任何的波形,都可以展开为一系列正余弦函数的线性叠加

所以为何我前面一早就说为何JWang所画的44.1/24 和192/24两幅图和理论相差甚远,因为:

1. 假如编码器性能足够好,由于量化精度都是24bit,所以只要是两种格式都能覆盖得到的频段内的信号,只要192/24能够感应到,那44.1/24也必定能感应到;

2. 由Nyquist定理,0 - 22kHz的信号肯定都能被44.1k和192k的取样频率完全覆盖;

3. 因此0 -22kHz的频谱图,44.1/24和192/24理论上应该完全一样。

但是大家看第一页JWang提供的图像,我们分明看到192/24那幅图里0 - 22kHz频段内有很多信号,在44.1/24里竟然完全没有。也就是说存在很多0 - 22kHz的信号,JWang的声卡在44.1/24模式下(和192/24都是同样的24bit量化精度!)没有记录到,那这只能说明是硬件的问题或者是人为的问题了。

那至于JWang竟然不知道Nyquist取样定理的条件,竟然举出用取样频率等于信号频率两倍的例子,那这可绝对是跳进黄河也洗不清的铁定笑柄了。

那至于JWang老是喜欢说别人的东西是他教的(问题是大家都看到了,JWang自己都没弄懂),那我们一点都不奇怪:前面早说假如JWang开饭店的话,肯定是一黑店;那假如各位网友是百万千万亿万富翁的话千万不能让JWang知道,不然的话JWang必定会用同样方法死赖着认你是老爸。
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JWang 在 2006-3-19 16:31:16 发表的内容
我看你才苍白的很。我提醒了你,Sampling rate 决定了frequency的信息。这一点你也刚刚从我这里才学到的。看看你最初的问题。整个就是在无理取闹。我可以明确告诉你。你在我提出的这么多的论据后,Sampling rate 决定了frequency的信息这一点你是刚从我这里才学到的。起先你想都没想到。可以看出苍白的是谁,只有那些没头没脑的人才会认为你是有道理的。前面的形式逻辑问题上你已经出了丑,现在又是把一种数学上的理想状况无限地推广出来。

Nyquist的定理是在非常理想化的状况下是正确的。但是,现实中这种理想的状况是不存在的。从我的实验中也表明这种状况是不存在的。下面我提一种可能的解释


[upload=jpg]Upload/200631916294135128.jpg[/upload]

在图的上半部分是44.1kHz的抽样,下面是192kHz的抽样。红线表明抽样点。在A的状况下,Nyquist定理是完全正确的。这是一种理想的状况。其要求正弦波和两个抽样点完全同步。但是在很多情况下,这个同步是不可能达到的。有可能出现B的状况。在B的状况下,其值为零。当然更多的情况是C的状况下。为了克服现实中的非理想状况。提高抽样是一个解决方法。现在来看192kHz的状况。在D, E, F中,任何一种状况下都可以比较精确地重建原来的正弦波。绿色的线表明了这种状况。

由于我的声卡支持192kHz,即Sampling Rate 增加了,故192kHz的频谱更正确地表达了analog的输入。



你看清楚Nyquist定理没有?!Nyquist定理要求取样频率大于信号最高频率的两倍!(看清楚了,是大于而不能是等于!)

你画的A,B,C三个图,都是取样率等于信号频率的两倍!根本就不满足Nyquist定理的要求。你试一试在那个三角函数一个周期内等距取样至少三个点以上(这样就满足Nyquist定理了),你就会发现不管这些点取在那里,只可能有唯一的一个正(余)弦函数通过这几个点。

JWang连最基本的定理的条件都没看清楚,就来邀功请赏说谁向你学什么什么,世界上还真没见过像你这样不要脸的!——说真的,假如谁要向你学这些半吊子的伪科学,那他还不如去上吊算了。
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Nyquist定理根本不需要取样点和带取样信号“同步”——只要满足定理条件,你从任何地方开始取样都可以——用下面提到的著名的Nyquist–Shannon interpolation formula(这是Shannon当初用来证明Nyquist定理的式子)就能够从你第一个取样点所属的“信号周期”开始,100%还原全部信号。

还有,D/A解码根本就不是像你上面画的图那样用直线把取样点连起来。D/A其实是把取样点的数值和其他某些东西作卷积,这个过程用人脑是无法直观想象的(像JWang那样,用线段把取样点连起来的做法根本就是幼稚透顶的)。这就是著名的Nyquist–Shannon interpolation formula,JWang没见过吧!赶快去查一查,你就知道你现在是多么无知。

我昨天把JWang写的这些东西传给了一些中国同行看了,他们看了之后都快笑翻天了!
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JWang 在 2006-3-20 9:31:56 发表的内容
Named after a Bell engineer who worked on the speed of telegraphs in the 1920s, the Nyquist theory states that a wave form must be sampled twice in order to get a true representation. Going back to what we learned about waveforms, a waveform has a positive peak and a negative peak.

Nyquist定理表明。一个正弦波必须被抽样两次。正的和负的峰值必须
被抓住,以致于得到这个正弦波真正的图形。

这里讲等于。

http://personal-pages.lvc.edu/~snyder/2ch11.html

Harry Nyquist (1889 - 1976) published the Sampling Theorem (also known as the Nyquist Theorem) in 1925.
A continuous band-limited signal can be replaced by a discrete sequence of samples without loss of any information, and the original continuous signal can be reconstructed from the samples; furthermore, the sampling frequency must be at least twice the highest signal frequency.
http://www.mtsu.edu/~jakins/4200/4200fundamentals.html

这里讲at least,也就是至少要两倍,即大于或等于。

In 1928, a Swedish-born researcher for AT&T named Harry Nyquist published a paper entitled "Certain Topics in Telegraph Transmission Theory." In it, he presented a method for converting analog waveforms into digital signals for more accurate transmission over phone lines. He presented a method whereby an analog signal, if it were band-limited (i.e. had no frequencies beyond a specific band), could be captured and transmitted in digital values and then recreated in an analog form on the receiving end. He presented the concept of sampling amplitudes at a specific rate, as described on the previous page, and most importantly determined that the sampling rate would need to be at least twice the highest frequency to be reproduced. In 1948, Claude Shannon provided a mathematical proof of Nyquist's theory, entitling us to now call it the Nyquist Theorem.

http://www.indiana.edu/~emusic/etext/digital_audio/chapter5_nyquist.shtml

这里也讲at least,也就是至少要两倍,即大于或等于。

还要不要引?我看你这低能儿老早就可以去上吊了。



再一次显露了你的半吊子和一知半解。听说过什么叫做“Critical frequency”没有?——信号最高频率的两倍的那个频率就称为“Critical frequency”,本来这么容易的知识我自己教你也就可以了,但你习惯靠引用网上的信息来为自己壮胆,那我这回也给你看看网上关于“Critical Frequency”的知识的介绍:

维基百科 http://en.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon_sampling_theorem

[upload=jpg]Upload/200632011231383101.jpg[/upload]

请看清楚上图红线划住的部分,JWang小朋友。用Critical Frequency来进行取样会导致相位错配,所以在取样定理里的不等号一定要是严格的“大于”。

还有呢,取样频率必须大于“Critical Frequency”:
[upload=jpg]Upload/200632011253895455.jpg[/upload]

还不信是吧,你不是很喜欢拿一些.edu表示是美国的大学的网页来壮胆,那这回我给你看看斯坦福大学的音乐声学计算中心对这个Critical Frequncy的介绍:

http://ccrma.stanford.edu/~jos/mdft/Sampling_Theorem.html

[upload=jpg]Upload/20063201132516768.jpg[/upload]

看清弄清楚了:信号里最高频率不能等于取样频率的一半,要除去(exclude,JWang你懂这个英文单词吧)

JWang,你不懂的话就要认真地学,认真地看。一般正规的介绍信号处理知识的网页对于Nyquist定理的描述,假如用“大于”号的话,后面就不会补充Critical Frequency的限制;而假如用“大于等于”号的话,后面肯定要提到Critical Frequency,并且声明要把上述“大于等于”不等式里的Critical Frequency去掉——比如说上述斯坦福大学的网页里就是这样做的。JWang你老是看东西看不到一半就以为知道了,接着就口沫飞溅地“喷毒”,误人子弟,你的脸皮怎么这么厚呢?


我哪里讲过这就是这里面的关系式了?


你自己把那些点用线连上的,自己还亲自说“任何一种状况下都可以比较精确地重建原来的正弦波。绿色的线表明了这种状况”——绿色的线是你连的直线了吧。表明什么状况呢?!取样点之间本来在D/A里就是互相独立的,你连个线,说表明了状况。你让任何一个人不信你“以为D/A就是把这些点用线连起来”,这真是太难了,当然你可以按你的一贯作风,抵赖。

JWang 在 2006-3-20 9:31:56 发表的内容
我昨天把JWang写的这些东西传给了一些中国同行看了,他们看了之后都快笑翻天了!

哇,这么大的事?看来你们这批没有Life的人空的很。我在前面就讲过了,如果我的测试对你的个人辛福这么攸关紧要,那你可以自己买一块同的声卡,按照你认为正确的设定来测。不要象女人一样在这里哭天哭地的。这声卡也不贵,$600美金就可买到。当然我也理解,$600美金要送很多外卖才可赚到。但为了你个人幸福,我认为是值得的。至于felixcat讲我的声卡设定不正确,这完全是闭着眼睛讲瞎话。在这个贴子中多次被我抓到错误之处,但还是撒无赖。有兴趣的话,可以看

http://www.rme-audio.com

有关RME DHSP9632的设定和info。



事情微不足道。不过这里告诉你我给的是干精神病研究的同行看的,不如让他们给你诊断一下,或许会让你的life更加健康一些?

你给RME厂商的介绍给人看有什么用呢?事实胜于雄辩,你自己用那块声卡弄出来的数据和理论出入很大,这是大家有眼共睹的事实。你现在摆RME出来,真的很像小孩子之间,某个小孩被另一个小孩欺负了,于是他就说:“我爸爸很厉害,我让我爸爸收拾你。”——幼稚得很啊。

JWang 在 2006-3-20 9:31:56 发表的内容
关于如何来解释我的测试,我只是提供了一种可能性。至于正确的解释应该是如何,我并不否定还有一段路可走。如果按照felixcat,那么192/24和44.1/16是没有差别的。但是现实又完全不是那么一回事。很多录音公司,包括硬件的公司都意识到44.1/16的缺陷。192/24在专业音响中已经成为一种标准。192/24PCM DVD-A,SACD的出现都表明了原有的格式不充分。在我的测试中也表明了这一点。当然证明192/24比44.1/16优越不是我主要的目的。也就是说,理论和实践出现了不符。假定,felixcat可以因为我测试的结果和某个定理不合的话而否定我的测试的结果的话,那他也以否认192/24这个专业音响中的标准,他也可以否认192/24PCM DVD-A,SACD的必要性。很明显,很多专业人士,包括业余爱好者都不会同意的。现实的听感也是充分地证明了新形式的必要性。

实际上,任何一种理论都有一些理想化的前提,Nyquist定理也是如此。在现实中,情况要复杂的多。你可查到很多对Nyquist定理前提提出疑问的文章。


喂,这里警告你:我一直说的是192/24和44.1/24在0- 22kHz频段之间是相同。我从来没说“192/24和44.1/16是没有差别”——你如此愚蠢、名目张胆地、一而再再而三地篡改别人的话,真是太无耻了!

任何有理智的人,假如想通过实验来说明一个问题,那么在实验数据出来之后,首先应该检查一下数据是否准确和客观。JWang由于是科盲,不懂得理论,所以没有发现自己的实验数据带有仪器或者人为的很大的误差。别人指出之后,又试图通过强行修改、造谣原始定理的条件,想用这样的方法来试图说原始的定理有“理想化”倾向——这真是小气、狡猾之极啊。

更搞笑的是,JWang还把别人指出他那块廉价民用声卡性能的不足,硬是说成是“否认专业音响中的标准”,这真是打肿脸充胖子的典型哦!

噢,对了,JWang在所有回帖里都会习惯性地说“在这个贴子中多次被我抓到错误之处,但还是撒无赖”这类话——研究精神病的某位同行说这的确是某某精神疾病的征兆。

JWang,当务之急,请你先把Critical Frequency这个概念弄明白再说,把取样定理的所有内容全部看完之后再发言。
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JWang 在 2006-3-20 13:41:57 发表的内容
真T-M-D不要脸!

我就问你一句,

如果Sampling是和waveform是同步的话,Nyquist theorem是不是成立?也就是说,Nyquist Frequency=被抽样的频率的两倍。你压根就是在玩弄字眼。

回答这个问题用不着多讲。只是回答

YES 或者 NO  就可。

真T-M-D 无聊!



你这里问了好几个问题,让我怎么用一个yes或no去回答?

1. 如果Sampling是和waveform是同步的话,Nyquist theorem是不是成立?

什么叫“同步”?!你说具体一点。假如取样时取样频率大于信号最高频率的两倍,你在任何时候任何地方开始取样(无论你是否同步了),都绝对能够100%还原原始信号——这就是Nyquist取样定理的描述。

2. 待抽样信号的最高频率的两倍——这个数字是一个很重要的概念,被称为Nyquist Frequency、Critical Frequency等等名称是很正常的事情。这就比如大家熟悉的直角三角形的“勾股定理”,也被称为是“商高定理”,甚至在国外还被称为“毕达哥拉斯定理”——一个出名的概念有多个命名是很正常的,这表示对发现这些概念、定理的科学家们的尊敬与怀念,这并不是什么文字游戏。

对了,你上一贴不是说按照我给的网页里面的其中一个子链接说又找到了一个“大于等于”的说明么?——网络上有很多不全面、不严谨的描述,你总不能把它们全部列出来作为证据吧。人家Nyquist定理原本最严谨的叙述就是使用“大于”这个词的,有的人理解不全或者没想清楚,硬是在网页里面写成是“大于或者等于”——他们要犯这个错误我也没办法啊。现在英特网上有很多网页宣传地球是平的不是圆的呢,你总不能用这些网页上错误的信息来证明地球不是圆的吧?

你还记得前面18页里你也引用了印第安那大学的这个网页来说明是“大于或者等于”,对吧?

http://www.indiana.edu/~emusic/etext/digital_audio/chapter5_nyquist.shtml

问题是引用这个网页原本是想来支持你的结论的,但假如你多看网页里的一段话,你就知道这个网页却是反对你的结论的:

你在你引用的那段话的下一段,就会发现对Critical Frequency的描述,并且人家白纸黑字地告诉你:假如按照等于Critical Frequency来取样的话,会发生很糟糕的事情,所以由取样定理可知,一定要大于这个频率才行,千万不能等于。我把网页截图下来了,你自己好好看看我画了红线的部分。

[upload=jpg]Upload/20063201775184150.jpg[/upload]

Nyquist本人提出的这个著名的取样定理(在1949年由Shannon给出严格的数学证明),一直用的都是大于信号最高频率两倍这个说法的。假如JWang你一定要我给出证据证明Nyquist和Shannon当年是这样说这样写的话,这里有一个介绍Nyquist生平的网页,里面的证据翔实可靠:

http://www.geocities.com/bioelectrochemistry/nyquist.htm

我把里面关于Nyquist定理最正宗的描述截图如下:

[upload=jpg]Upload/20063201722949746.jpg[/upload]

所以JWang你不用再争Nyquist取样定理里面究竟是“大于”还是“大于等于”了。人家Nyquist当年说的一直都是“大于”,并且Shannon也严格地证明了只要用“大于”,定理成立。

JWang 在 2006-3-20 13:41:57 发表的内容
RME9632成了廉价民用声卡!我看你还买不起呢。


看,开始比谁富了。JWang,这些话都能说出来,黔驴计穷了吧?

还有,你那款声卡其实400多块就可以拿到,不信你自己www.froogle.com查一下。


JWang 在 2006-3-20 13:41:57 发表的内容
这里对你来讲是没有区别的。这是因为,按照你的讲法,只要sampling是大于Nyquist Frequency,44.1kHz, 96kHz, 192kHz都是等同的。都可以完美地把原始的正弦波重造出来。自己在讲什么都不清楚。


请你翻回我前面说的话:由Nyquist取样定理,44.1,96,192 这三种取样频率都可以包含0 - 22kHz的信号。并且假如它们使用相同的量化精度(也就是说,相同的bit数),那么它们还原0 -22kHz的信号效果是一模一样的。

我从来没说过“只要sampling是大于Nyquist Frequency,44.1kHz, 96kHz, 192kHz都是等同的”,我凡是说等同,首先是限制在0 - 22kHz之内,然后还要附加上相同的量化精度(bit数)——这两个条件是一定要附加上的,并且我一直都是这样写的。我从来没有单独地不加任何条件地说44.1kHz, 96kHz, 192kHz都是等同。

这里你要弄清楚:量化精度这个概念的意思是:对于每一个取样点,我们记录它的振幅所用的数字的精度。量化精度和取样频率是两个完全不同的概念!举个例子:假定使用相同的模拟输入,最大电压是1伏,那使用16bit的量化精度时,就相当于把1伏平均分成2^16 = 65536个刻度,对于每一个取样点,我们看它的电压值跟这些刻度中的哪一个最近接,我们就把这个取样点的电压值记录成这个最接近的刻度的值——你看,这样真实的电压值和被记录的电压值之间有些许四舍五入的误差,这就叫做“量化误差”;当你用24bit的量化精度时,相当于把1伏平均分成2^24 = 16777216个刻度,然后取样点的电压值就记录为距离最近的那个刻度的值。

JWang你看,24bit下刻度要比16bit的密集很多,对吧?——所以对应的四舍五入误差,24bit也就小得多对吧。很明显量化误差对于使用Nyquist定理来重建信号会有影响的。所以44.1/16和44.1/24出来的结果是有不同的,因为它们在测量每一个取样点的电压值时采用的刻度疏密不同;但是对于44.1/24和192/24,它们测量每一个取样点的电压时
采用的刻度是一模一样的,因此它们对于任何低于22kHz的信号的测量精度是一模一样的,因此我一直都是说44.1/24和192/24对于0 - 22kHz的信号还原效果是一模一样的,我一直都是在取样频率后面带个“24bit”的限制的!脱离了量化精度,光是看取样频率是不能完全说明还原效果的。

JWang你也不能用这种PCM取样格式的量化误差来说Nyquist取样定理不对。因为Nyquist定理给定的条件是你取样时取的数据要绝对准确,现在是我们的硬件、格式无法做到绝对准确,这是我们的责任。这就好比假如A告诉小孩“不要玩火”,但小孩淘气偏要玩火导致火灾,我们当然不能怪罪A。

但有一点是无可辩驳的:性能越好的硬件,应该越接近理论所指示的结果

不能因为自己的硬件不够档次性能不好,做出的结果不好,就怀疑理论。你再看看你自己第一页弄的三幅图,后两幅明显与理论所预示“应该一致”的结果有偏差。

还有,你看看你的第一幅44.1/16的图,除了有音乐的部分的频谱有颜色之外,其余几乎都接近黑色了。但是用Cool Edit分析过CD的朋友都知道,对于一些模拟录音再版的CD,通常在Cool Edit的Spectrum View里面都能看到明显的母带背景嘶声——也就是说除了音乐之外,Cool Edit画出的图里面背景都有明显的清晰的一层淡色。所以说JWang的这幅图说明了:要么LP的解析力不够,连母带嘶声都保留不下来;要么就是声卡A/D的滤波器设计得不好,在44.1/16的模式下过早地衰减,把处于0 - 22kHz频段内中高频的母带嘶声连同音乐细节都统统滤掉了——所以便宜的声卡的确性能也相当次,事实胜于雄辩。

JWang 在 2006-3-20 13:41:57 发表的内容
是吗,你和你的同行关系这么亲密,连网上无聊的事也要讲?是不是你在被---他---研究?你的a-s-s-h-o-l-e也被他F了?


是不是你怕被别人讲的事情,一旦被别人提起,你羞恼成怒,就用上面那段话来侮辱人呢?说句实话,单单凭你上述最后的那句话,你就会吃一个law case,我不用自己出面不用花时间,而是让律师来慢慢对付你。
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49#

JWang 在 2006-3-21 15:17:53 发表的内容
好,先撇开其它不讲,我问你一个问题。

假定在一正弦波上,每两次抽样点正好是和正弦波上最大的正值及最小的负值相重叠的话,在Nyquist frequecy下,我们是否可以完美地重建这个正弦波?

这个问题很简单,用不着长篇大论,但是什么都没讲明。


你所讲的这种情况,可以完美重建这个正弦波。


JWang 在 2006-3-21 15:17:53 发表的内容
讲这种话真是可笑之极。我看你还没进过法庭吧?对美国的刑事法庭,民事法庭是如何运转豪无知晓。你在美几年了?你是不是听到过老美讲 I have a  LAW CASE against you. 人家有关于某条法律的Case, 比如,Labor Law Case, 或者你发明一个F-word Law,即而有F-word Law Case。那里有象你这样来讲Law Case的?英语不好可以慢慢学,但也表明了你对英语文献理解的有限。至于让律师来慢慢对付我,哈哈,我真不知道你在将什么。不过一个人可以愚到这个地步也是让我无话可说的。


这些事情我不用亲自花时间去处理。不过,能否请你把你昨天骂的那段话录成wav文件,并上传到这里呢?这样会更加生动。

“一些范围内的言论不受宪法保护。这些言论包含猥亵性言论、诽谤、攻击性言论和不当干涉。在米勒诉加利福尼亚州案中,最高法院确立了判断猥亵性言论的标准。”

[upload=jpg]Upload/200632116434599019.jpg[/upload]
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JWang 在 2006-3-22 13:05:36 发表的内容
总算讲了句有意义的话,呵呵!

好,当假定在一正弦波上,每两次抽样点正好是和正弦波上最大的正值及最小的负值相重叠的话,在Nyquist frequecy下,我们可以完美地重建这个正弦波。而这个Nyquist Frequency是什么呢?Nyquist Frequency是正好是被抽样的正弦波的最高频率两倍。也就是说,在这一特定的前提下,Sampling Rate只要是被抽样的正弦波的最高频率两倍就可。

既f(N)=2f(W)。f(N)是Sampling Rate;f(W)是被抽样的正弦波的最高频率。

但在现实中,这个前提,即每两次抽样点正好是和正弦波上最大的正值及最小的负值相重叠在很多情况下是不能满足的。这样的话,我们有Sampling Rate要大于被抽样的正弦波的最高频率的两倍。即

f(N)>2f(W)

但对Nyquist定理完整的表述来讲,f(N)=>2f(W)。在英语中,严格的表述就是加了个AT LEAST。即至少要等于,而且这个等于是有前提的。这个前提就是我在上面讲的。

Felixcat讲很多网站上的表述不正确(简直是不知天高地厚),好,我来引用felixcat引用的网址的讲法。同一个网址,大概felixcat不会讲人家讲得不正确吧。


In order to recover all Fourier components of a periodic waveform, it is necessary to use a sampling rate  V at least twice the highest waveform frequency. The Nyquist frequency, also called the Nyquist limit, is the highest frequency that can be coded at a given sampling rate in order to be able to fully reconstruct the signal, i.e.,
F(Nyquist)=1/2 V
这里也是用了这个词AT Least twice,至少是两倍。


首先很肯定的是:Nyquist定理正确的表述是取样频率一定要大于信号最高频率的两倍。

JWang你硬是拿描述有错误的网页来说,那真是强词夺理了。我前面已经给出过不少是正确描述的网站了:包括维基百科、Nyquist生平介绍(我还把那个网页上定理的表达式截图贴出来了,就在前一页)、斯坦福大学计算音乐系的那个网页(那里就专门提到了Critical Frequency,并且声明一定要把等号去掉)、印第安纳大学的网页(这个网页JWang你原来还打算用来说“大于等于”是对的,谁知没看完第二段,里面说的也是要除去Critical Frequency,一定不能取等号)——这些,JWang你还记得吧,不能抵赖了吧?

JWang你看好了:凡是我引用的网页,只要里面开头说用“大于等于”号的,后面必定会说到“Critical Frequency”这个概念,并且声明因此要把等号去掉。JWang,我说的这个事实大家都可以去看,眼见为凭,你这里乱说是不可能混淆视听的!

还有,JWang你以为在现实中取大于号(其实不管在理论中和现实中都一直取大于号的!),真是因为如你所想:

JWang 在 2006-3-22 13:05:36 发表的内容
即每两次抽样点正好是和正弦波上最大的正值及最小的负值相重叠在很多情况下是不能满足的。这样的话,我们有Sampling Rate要大于被抽样的正弦波的最高频率的两倍。


你大错特错了!事实上,就算我现在只用等于信号最高频率两倍的频率来取样,拿正弦函数来说:只要取样点至少有一个没取在正弦函数零点上,那我们都可以100%还原出这个正弦函数来!什么胡说八道的“抽样点正好是和正弦波上最大的正值及最小的负值相重叠”——你只要满足我前一句话说的条件,不管什么情形都能100%复原。

为何在取样定理里,取样频率一定要大于信号最高频率的两倍,就是为了防止前一段说过的情形出现:假如按等于两倍来取样,对正弦波来讲,假如第一个取样点刚好取在函数的零点上时,因为取样间隔刚好是半波长,那么随后的所有取样点必定也全部取在函数零点处,那么取样点的振幅全部是零,解码器会把这个当成是零信号的!——这时候无法复原出正弦波。这就是为何Nyquist取样定理里不取“等于”号的原因。——这个解释在我列举的网页里都有解释,各位假若不信的话可以亲自去看看!

以上都是用脑想一想就能自己想明白的道理(假如没想明白,其实看正式、专业的相关介绍也有解释),竟然被JWang纠缠了这么久这真是让人匪夷所思!

JWang,是不是假如某天你看到某个网页上说“地球是平”的,你就会发个帖子说“地球是平的必要性”?!并且假如大家反对的话,你就会说:网站上的英文是“flat”,是“平”的意思。——你这些套路我都看腻了。
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