升頻演算法之請益 - 喇叭音響

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因為依 Nyquist frequency 能儲存的"最高頻率"為"採樣頻率"的一半

這表示能儲存的"最高頻率"的弦波要有比兩個多的數據點(不能等於)才不會混疊
48 kHz 能儲存的"最高頻率" 24 kHz 的弦波,要有超過兩個的數據點來描述

當在 PCM 數據的每個值的中間插入零,這個行為稱為擴展
現在 PCM 的數據數量倍增,插入一個零數據量變兩倍,插入兩個零為三倍

可以把插零這個行為想像成插入超過 Nyquist frequency 的高頻


https://www.eetimes.com/wp-content/uploads/media-1067815-tanfigure12-5a.gif
x(n) 是原始數據
w(m) 是插入零擴展後的數據
將其送入 Interpolation filter(插值濾波器),這是數位低通濾波
目的在濾掉 Nyquist frequency 之上,也就是不屬於原始頻寬內的高頻
y(m) 現在插入的零被平滑(取代),Nyquist frequency 之上的高頻被濾除消失


https://www.eetimes.com/wp-content/uploads/media-1067811-tanfigure12-6.gif
以頻域來看,此圖上半顯示了插入零後"w(m)"產生混疊
此例 x(n) 的原始採樣率為 8 kHz,擴展三倍為 24 kHz
混疊以 4 kHz & 8 kHz 為中心產生了兩組鏡像
下半為 y(m) 經插值濾波去掉 Nyquist frequency(4 kHz) 之上的高頻
只留下原始頻寬內的頻率


但、現實中沒有理想的磚牆濾波,總是會有選擇與取捨
實際上的數位濾波大致上可分為 IIR 或 FIR
主要影響了高頻衰減、相位、被允許通過的混疊量,當然也會有失真
但不升頻將會在類比電路的設計與生產發生更多難以克服的挑戰

https://bit.ly/3rJEm5c
AKM 的 Sound color IRD filters (Impulse Response-Designed)
就是上面 Interpolation filter 選擇的文字與視覺描述

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人間五十年、化天のうちを比ぶれば、夢幻の如くなり
^,,,^ 一度生を享け、滅せぬもののあるべきか
(ω)\m/ NOBUMETAL DEATH!!('ω')

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All Comments

Charlie avatarCharlie2021-01-05
天啊 我還以為來到數學板...人生好難
William avatarWilliam2021-01-08
其實原始訊號無論怎麼插, 丟失的高頻都是腦補回來而已, 再怎麼插好插滿都沒啥用, 找到好的訊源才實在
Emma avatarEmma2021-01-11
大致上看懂這些插入的演算法意義,不過不太懂的是為何說不能連續傳兩個1。查看了一下SPDIF介面是BMC編碼,看起來是可以那樣傳DATA
Kama avatarKama2021-01-14
XD我好像知道哪裡沒看懂了,您這邊講的已經過了SIPO了對吧,並且已經解PCM編碼了,我還在想說為什麼series不能那樣傳
Kama avatarKama2021-01-17
serdes
Irma avatarIrma2021-01-20
新年第一篇高手文,感謝O大! 尤其用中文寫出來 XD
Daph Bay avatarDaph Bay2021-01-23
感謝提供資料,解決小弟疑惑
Poppy avatarPoppy2021-01-26
感謝分享
Catherine avatarCatherine2021-01-29
這裡辦板聚 是不是會變研討會啊
Liam avatarLiam2021-01-31
這裡辦板聚沒把 訊號系統 富利葉 k完根本不敢去
Olivia avatarOlivia2021-02-03
我…路過就好(大學老師氣暈
Heather avatarHeather2021-02-06
還有最好 電路學 聲學 音響心理學 要學好 Orz
Poppy avatarPoppy2021-02-09
電路直覺上digital filter的手法看起來好像FFT會有noisefloor 長高,或是一些失真問題,或許不同算法代價會不同