saintchou1 寫:各位先進好
第一次來到這個站,發問如有錯誤還請包涵
我對聲音的頻率有個疑問想請教各位先進
從書上看到,人耳可聽到的最高頻率為 20,000 Hz
所以像是 CD 的取樣率 44,100 Hz 是否就已能夠涵蓋所有人能聽到的聲音?
那麼,像是藍光那樣 192,000 Hz 這麼高的取樣率,意義又在哪裡?
是否我的觀念有誤
請先進們指導
謝謝
我想你誤會了所謂「取樣頻率」的意思。
下面是個人淺顯的認知,可能有點長:
人耳可辨識範圍上限是20K Hz,而CD、MP3的取樣頻率是44.1K,這兩者之間有什麼關係呢?
首先,我們所能體驗的是「時間」軸(另一個說法是Time Domain),
若將聲音以時間軸畫出來,可以看到它是不斷的快速變化著,而在時域的震盪則和頻率有關。
那麼要怎麼知道聲音在頻率軸上的分布呢?
這就要靠大名鼎鼎的「傅立葉轉換」(Fourier Transform, FT),公式在此略過不提,
總之這種轉換可以將時域訊號轉為頻域訊號(差別在於,橫軸為時間或是頻率)。
一個類比訊號轉為頻域時,在頻譜上的分布範圍可從零至無窮大(當然左半平面也有),
但若類比訊號經過取樣(也就是所謂的數位訊號)後,經過DTFT(Discrete Time Fourier Transform)所得到的頻譜並非如此。
從頻譜上來看,數位訊號每隔2*pi(與圓周率等值的相角)就會重複一次,但實際上,每個區間的訊號分布的範圍仍舊是無窮大,
結果就是,(只看右半平面的話)越接近pi的部分,越容易產生重疊(Aliasing)導致失真,
更簡單地說,高頻訊號會互相疊加,使得訊號在高頻的部分失真。
為了減少Aliasing造成的影響,取樣頻率是越高越好,當取樣頻率越高時,疊加所產生的影響就會在頻率越高的地方變得較為明顯。
假如訊號原為帶通(Band-Limit),那麼取樣頻率只要為其2倍以上,疊加的影響便極小,這是可以證明的,
而取樣頻率和原訊號頻率間「兩倍」的關係則稱為Nyquist Rate。
當然,真實世界中的聲音不會是Band-limit,但恰好人耳是Band-Limit(接收範圍上限為20k Hz),
因此取樣頻率只要大於40K就可以大幅減少失真,至於多出來的4K...可以保證失真更加地少。
其實人耳接收上限未必只到20K,所以若成本允許,取樣頻率當然是越高越好。
我沒用過藍光,不太清楚取樣高到192K Hz用意為何,但這同樣可以保證失真遠小於44.1K的取樣頻率
(雖然你的耳朵已不可能分辨這其中的差異了)。