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发表于 2020-9-10 11:57:27
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本帖最后由 MF35_ 于 2020-9-10 12:25 编辑
44.1kHz采样系统还有一个严重的问题,就是量化后镜像信号的混叠和重放时新镜像的抑制不足使得原有信号出现失真,这种失真频率越高越严重,是导致数字音频“发硬”的罪魁祸首。
44.1kHz采样时,奈奎斯特频率(22.05kHz)对于20kHz的截至频率来说太近了,比如对于20kHz,镜像频率是24.1kHz,这个频率尚在乐音的泛音范围内,20kHz的抗混叠滤波器,如果是模拟滤波器,则很难把这个镜像信号抑制,这就导致采样后的数字信号重放时,24.1kHz的信号和20kHz的信号是混叠的,导致了泛音的失真,听起来就会有奇怪的感觉,这比24.1kHz这个泛音被完全切掉带来的问题更严重。即便是使用FIR数字滤波器,截至特性是满足了,但是越靠近奈奎斯特频率的信号,相位失真越严重,而且FIR的阻带衰减对于高要求的应用场合来说并不高。
最后,数字量化后的信号在通过DAC重放时,会产生新的镜像频率(这是由DAC的保持特性产生的),而DAC后面的重放滤波器,必须是模拟滤波器,这对于靠近22.05kHz的信号来说,其镜像难以有效抑制。所以,虽然44.1kHz的采样率,完全可以保留20kHz频带的所有信息,但保留和有效还原是两回事。
后续的系统之所以使用更高的96kHz或192kHz采样,其中一个很大的原因就是尽可能提高奈奎斯特频率,使其原理乐音及其泛音的频谱范围(包括人耳不可闻的频段),使得抗混叠和重放滤波器的实现变得简单,能够有更高的性能,降低了数字量化产生的混叠和镜像失真。
举个例子,对于192kHz采样的系统,奈奎斯特频率是96kHz,我们假设乐音及其泛音的截至频率是50kHz(这个范围足够了),那么设计这样一个抗混叠滤波器(不管是模拟的还是数字的)会更容易,同样的设计参数下指标会更好,DAC输出端的重放滤波器也是如此,信号得到了更高保真度的还原。 |
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