Om "upsampling" og digital lyd

Sponsorer:
Takk Takk:  0
Like Like:  0
Viser resultater 1 til 15 av 15
  1. #1
    Intermediate
    Medlem siden
    Oct 2003
    Poster
    4,886
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)

    Om "upsampling" og digital lyd

    Digitale lydstrømmer består av samples eller punktprøver. Disse er tatt i en fast rate, f.eks 44100 ggr per sekund som på CD, og de har en endelig oppløsning, f.eks 16 bit. Hva betyr dette egentlig?

    Hvis vi analyserer på en låt på CD eller en wav-fil så vil vi f.eks kunne se
    t=0/44100, left_sample = 12400 right_sample = 11000
    t=1/44100, left_sample = 32000 right_sample = -30003
    t=2/44100, left_sample = 00020 right_sample = 11003

    Altså for hvert tidspunkt finnes det en verdi for venstre og høyre kanal (tenk på det som 1->2^16, 0->65535 eller -32767 til +32768), og disse oppdateres 44100 ganger i sekundet.


    En måte å visualisere dette fra wikipedia, her med mye lavere oppløsning.

    PR-mennesker vet å utnytte slike plot for det de er verdt. "Se på de stygge trappetrinnene. Alle forstår jo at de fører til digital, skrukkete lyd."

    Problemet er bare at trappetrinnene er en måte å visualisere PCM-dataene på, de har ingenting med det som kommer ut av D/A-konverter å gjøre. Hele poenget med en D/A-konverter er å konvertere den digitale strømmen av tall til en kontinuerlig, analog kurveform med maksimal frekvens mindre enn 44100/2 Hz. Verden er aldri perfekt, og forskjellige D/A-konvertere gjør litt forskjellige hensyn når den gjør denne jobben. Men den røde kurven er altså referansen, ikke det grå arealet. Mange lydediteringsprogram tar høyde for dette og viser kurven som den er ment.

    Men så har altså hifi-verdenen bestemt at oppsampling, det er noe man må ha. Det man da gjør er å konvertere til en ny og høyere samplerate. Man fyller inn nye samples som beregnes ut fra den opprinnelige datastrømmen. Men det man egentlig gjør er en delvis D/A-konvertering. For man kan ikke tilføre nye frekvenser, man bare tilnærmer den ideelle, røde kurven. Hvis man er riktig heldig har man en ekstern D/A-konverter som stolt lyser opp "192kHz" =)

    Fremdeles må man D/A-konvertere den nye digitale strømmen for å få en analog kurveform. De fleste D/A-konvertere gjør dette ved å oversample signalet mange, mange ganger, f.eks 64x. Dette er ledd i en bevisst strategi for å få et "analoglignende" signal i det digitale domene slik at man kan spare komponenter i D/A-konverteren.

    "Men hvis de fleste D/A-konvertere allerede oversampler signalet sitt mange ganger, kan de ikke bare ta mitt 44.1kHz signal, oppsample det til den raten som er optimal for den spesifikke D/A-konverteren, og så slipper jeg å kjøpe en kostbar boks?" Du kan så si.

    I det minste bør man ta seg tid til en blindtest som beviser at praktiske forhold overskygger teorien (i praksis er som kjent det meste mulig) før man drar fram visa-kortet.

    -k
    Upsampling - Wikipedia, the free encyclopedia
    Pulse-code modulation - Wikipedia, the free encyclopedia

  2. #2
    Newcomer
    Medlem siden
    Aug 2006
    Poster
    36
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Er ikke upsampling bare interpolering da?

  3. #3
    Intermediate
    Medlem siden
    Oct 2003
    Poster
    4,886
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Sitat Opprinnelig postet av SunMaster
    Er ikke upsampling bare interpolering da?
    Det er beslektet, ja.

    -k

  4. #4
    Newcomer
    Medlem siden
    Aug 2003
    Poster
    165
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Jeg kan heller ikke begripe hva som er nytt med dagens "upsampling". Selv den aller første CD-spilleren Philips lagde (CD 100) hadde 4 gangers oppsampling til 176,4kHz. Allerede året etter hadde noen spillere 8 gangers oppsampling.

  5. #5
    Intermediate Marantz sin avatar
    Medlem siden
    Sep 2003
    Poster
    2,654
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Kan dette sammenliknes med oppskalering i bildesammenheng? Der er det jo også stor forskjell på om man merker noen forbedring eller ikke.

  6. #6
    Intermediate
    Medlem siden
    Oct 2003
    Poster
    4,886
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Sitat Opprinnelig postet av Marantz
    Kan dette sammenliknes med oppskalering i bildesammenheng? Der er det jo også stor forskjell på om man merker noen forbedring eller ikke.
    En vesentlig forskjell er at audio tilfredsstiller Nyquist ved hjelp av filtrering før A/D-konverter, mao finnes det en matematisk korrekt referanse for enhver innspilling.

    I bilde/video tar man ikke så tungt på det kravet, følgelig kan man ha aliasing og fenomener som gjør at en og samme videostrøm kan tolkes på flere måter. Noe av disse kan se bedre ut enn andre.

    Ellers er det stor forskjell på hvordan synet og hørselen opererer, også relevant for sampling. Hørselen er primært en multibånds filterbank (frekvens) analyator, mens synet vel analyserer kanter og kan sies å operere i tidsdoment (hvis vi sier at romlige x og y koordinater i video tilsvarer tid t i audio, mens fouriertransformen av begge er frekvens)

    -k

  7. #7
    Moderator roffe sin avatar
    Medlem siden
    Apr 2003
    Poster
    9,330
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Sitat Opprinnelig postet av Marantz
    Kan dette sammenliknes med oppskalering i bildesammenheng? Der er det jo også stor forskjell på om man merker noen forbedring eller ikke.
    Det kommer jo an på avstanden til bildet, det.

    Sjekk ut denne tråden for noen betraktninger rundt oppløsning for bilder:
    http://avforum.no/forum/generell-vid...verflodig.html

    Jeg laget i den forbindelse dette bildet, som illustrerer at når man sitter langt nok unna, så senkes kravet til oppløsning:

    (Øverst et vanlig bilde, nederst til venstre utsnitt av samme bilde forstørret 4x, nederst til høyre samme utsnitt interpolert. Skyv stolen lenger unna skjermen for å se effekten. Det er altså en øvre grenseverdi for oppløsningen i øyet, akkurat som det er en øvre grenseverdi for oppløsning (frekvens) i øret).

  8. #8
    Intermediate Marantz sin avatar
    Medlem siden
    Sep 2003
    Poster
    2,654
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Stilig illustrasjon roffe Er interpolering noe av det samme som er i panasonic sin "smoothscreen" teknologi?

  9. #9
    Intermediate
    Medlem siden
    Oct 2003
    Poster
    4,886
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Sitat Opprinnelig postet av Marantz
    Stilig illustrasjon roffe Er interpolering noe av det samme som er i panasonic sin "smoothscreen" teknologi?
    Interpolation - Wikipedia, the free encyclopedia

    "In the mathematical subfield of numerical analysis, interpolation is a method of constructing new data points from a discrete set of known data points.

    In engineering and science one often has a number of data points, as obtained by sampling or experiment, and tries to construct a function which closely fits those data points. This is called curve fitting. Interpolation is a specific case of curve fitting, in which the function must go exactly through the data points.

    "

    Plot of the data points as given in the table.

    Plot of the data with linear interpolation superimposed

    Plot of the data with polynomial interpolation applied


    Problemstillingen oppskalering av bilder/video er en 2-d utvidelse av problemstillingen gitt i disse 1-d plottene. Bildeskalering er videre komplisert fordi inngangssignalet ikke nødvendigvis er båndbreddebegrenset, og fordi synet vårt har spesielle "meninger" om hva som er bra og hva som ikke er bra.

    -k

  10. #10
    Newcomer
    Medlem siden
    Jan 2005
    Poster
    92
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Upsampling rett før konvertering har vel heller lite for seg ja, men saken stiller seg vel noe annerledes dersom vi enten reduserer 'volumet' digitalt eller utfører mer omfattende prosessering før DAC?

    Bruker du PC som kilde er denne typer operasjoner ikke utenkelig,og kjører du da med en ekstern DAC vil vel en 16-bits strøm fort miste såpass mange bits at resultatet av oversampling-konvertering i DACen ikke er like nøyaktig lenger. Burde være noe å hente på å oppsample til 24 bits tidlig under disse forutsetningene, eller?

    Worst-case er vel i så må digital volumkontroll tidlig i kjeden kombinert med kraftforsterkene med høy gain - har testet dette scenariet hos meg og resultatet var ikke optimalt for å si det sånn...;-)

  11. #11
    Intermediate
    Medlem siden
    Oct 2003
    Poster
    4,886
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Sitat Opprinnelig postet av afoelges
    Upsampling rett før konvertering har vel heller lite for seg ja, men saken stiller seg vel noe annerledes dersom vi enten reduserer 'volumet' digitalt eller utfører mer omfattende prosessering før DAC?

    Bruker du PC som kilde er denne typer operasjoner ikke utenkelig,og kjører du da med en ekstern DAC vil vel en 16-bits strøm fort miste såpass mange bits at resultatet av oversampling-konvertering i DACen ikke er like nøyaktig lenger. Burde være noe å hente på å oppsample til 24 bits tidlig under disse forutsetningene, eller?

    Worst-case er vel i så må digital volumkontroll tidlig i kjeden kombinert med kraftforsterkene med høy gain - har testet dette scenariet hos meg og resultatet var ikke optimalt for å si det sånn...;-)
    Det kan jeg ikke se. Oppsampling handler om å øke sampleraten. Du snakker om å øke ord-bredden.

    Hvis du har en 24-bit digital signalvei og spiller av en 16-bit CD vil du naturlig (med mindre implementasjonen er ubrukelig) få 8 bit å gå på. Mao, hvis du ikke demper signalet ditt så zeropaddes CD-signalet til:

    0bssss ssss ssss ssss 0000 0000

    hvor "s" er en "reell" (informasjonsbærende) bit.

    Hvis du demper ned volumet digitalt i 24-bit kjeden så vil du kunne få:

    0b0000 0000 ssss ssss ssss ssss

    Som er 2^8 = 256 ganger lavere enn det første (-48dB), og fremdeles ikke har noen digitale tap. Ingen D/A-konvertere er reelt 24 bit så noen av disse bitene vil forsvinne i støy, men det er en annen sak.

    -k

  12. #12
    Newcomer
    Medlem siden
    Jan 2005
    Poster
    92
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Hmm, ja. Enig i det. Men i praksis så følges vel samplerate og ordlengde hverandre i de fleste sammenhenger, i hvertfall de jeg har vært borti.

    Det jeg mener er at 16/44.1 eller 16/48 ikke er optimalt som utgangspunkt for prosessering - da vil 24/192 gi et resultat med høyere oppløsning og mindre potensiale for tap av info. Eller er jeg helt på jordet her?

  13. #13
    Intermediate
    Medlem siden
    Oct 2003
    Poster
    4,886
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Sitat Opprinnelig postet av afoelges
    ...i praksis så følges vel samplerate og ordlengde hverandre i de fleste sammenhenger, i hvertfall de jeg har vært borti.
    Det gjør den nok. Jeg snakker om teori mer enn praksis. Det at ferrari ofte er røde biler medfører jo ikke at røde biler nødvendigvis er raskere enn blå? =)
    Det jeg mener er at 16/44.1 eller 16/48 ikke er optimalt som utgangspunkt for prosessering - da vil 24/192 gi et resultat med høyere oppløsning og mindre potensiale for tap av info. Eller er jeg helt på jordet her?
    Hvis kilden din er 16/44.1 (som de fleste av oss bruker normalt) så er en D/A-konverter med god ytelse på nettopp 16/44.1 et tilstrekkelig utgangspunkt for optimal ytelse.

    Hvis du skal prosessere signalet så trenger du mer enn 16 bit presisjon internt i dsp, noe de aller aller fleste har. Det er ikke uvanlig med 40bit oppløsning i akkumulator i slike kretser.

    Hvis du skal dempe signalet digitalt er jeg med på at D/A-konverter med mer enn 16 bit kan være fordelaktig. De beste audio-DAC-ene er vel reelt på 19 bit eller deromkring.

    Jeg ser ingen fordeler med kunstig økt samplerate for prosessering i denne sammenhengen. Produsenten av en gitt algoritme for lydeffekter kan komme fram til at intern sampleratekonvertering og økt antall bits er fordelaktig, men for at vi skal gjøre det utenifra må man ha som utgangspunkt at man vet mer om dsp enn de som har designet dsp-en. Jeg er ikke så selvsikker.

    -k

  14. #14
    Newcomer
    Medlem siden
    Jan 2005
    Poster
    92
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Sitat Opprinnelig postet av knutinh
    Hvis kilden din er 16/44.1 (som de fleste av oss bruker normalt) så er en D/A-konverter med god ytelse på nettopp 16/44.1 et tilstrekkelig utgangspunkt for optimal ytelse.

    Hvis du skal prosessere signalet så trenger du mer enn 16 bit presisjon internt i dsp, noe de aller aller fleste har. Det er ikke uvanlig med 40bit oppløsning i akkumulator i slike kretser. -k
    Sant nok. Men uansett så må/bør det gjøres et sted - enten det nå er hardwarebasert i DSP eller softwarebasert når dsp-algoritmene også ligger i software. Muligens litt hypotetisk dette her, er helt enig med deg i at dette svært sjelden er en reell problemstilling for bruker. :-)

    Sitat Opprinnelig postet av knutinh
    Jeg ser ingen fordeler med kunstig økt samplerate for prosessering i denne sammenhengen. Produsenten av en gitt algoritme for lydeffekter kan komme fram til at intern sampleratekonvertering og økt antall bits er fordelaktig, men for at vi skal gjøre det utenifra må man ha som utgangspunkt at man vet mer om dsp enn de som har designet dsp-en. Jeg er ikke så selvsikker.
    He he... :-) Ikke jeg heller. Gjøres dette hardwarebasert så er jeg helt enig med deg - produsenten har høyst sannsynlig tenkt mye mer på dette enn meg.

  15. #15
    Intermediate
    Medlem siden
    Oct 2003
    Poster
    4,886
    Takk & like
    Nevnt
    0 post(er)
    AVtorget feedback
    0
    (0% positive tilbakemeldinger)
    Sitat Opprinnelig postet av afoelges
    Sant nok. Men uansett så må/bør det gjøres et sted - enten det nå er hardwarebasert i DSP eller softwarebasert når dsp-algoritmene også ligger i software. Muligens litt hypotetisk dette her, er helt enig med deg i at dette svært sjelden er en reell problemstilling for bruker. :-)
    For de fleste av oss prosesserer vi ikke signalet "hardt" og dermed er det en problemstilling hverken vi eller produsenten trenger å tenke på.

    Altså en FLAC/CD-spiller for PC som bare skal avspille filene "rått" til lydkort og ikke gjøre noe tallbehandling kan (og bør) være 16/44.1 fra ende til ende.

    Dersom du kobler inn digital EQ eller romkorreksjon så bør disse ha større ordbredde internt for å sikre mot avrundingsfeil, noe de også benytter sjansen til å skryte av i PR-materiale. Imidlertid er det ikke så lett for oss forbrukere å sammenligne en "40bit" equaliser med en "24-bit" equaliser siden den faktiske algoritmen som kjøres kan være mer og mindre sårbar for avrundingsfeil. Det blir som å kjøpe bil ut ifra volumet pr sylinder. Et helt greit tall det, men det sier lite uten å vite hvor mange sylindre den har.

    -k

Stikkord for denne tråden

Regler for innlegg

  • Du kan ikke starte nye tråder
  • Du kan ikke svare på innlegg / tråder
  • Du kan ikke laste opp vedlegg
  • Du kan ikke redigere meldingene dine
  •