计算芯片的发展将让普通CD战胜LP [复制链接]

petershao 在 2004-11-16 21:31:39 发表的内容 不知楼主能否说服LP发烧友？

科学技术的进步是必然的，期待这一天的黎明早点来...

嗬嗬，看得出来，楼主的基本概念不清楚。如果CD上本身就不包含的一些信息，再怎么插值、拟合，也只是‘靠猜‘。比如你只有100个数据点，如果你用多于100个自由度的函数（不管什么函数）去拟合，就会出现OVER FIT。所以现在的关键不在升频，而在于“目前CD所包含的信息够用了吗？“
不好意思，最近正好一直在用matlab编程搞曲线拟合。其实也没有那么神秘啦，真正特殊的算法还得自己编，matlab的算法都是一些一般用途的算法，本科生和硕士生用用还可以。

爱乐苍狼 在 2004-11-17 11:16:43 发表的内容 支持。技术上（从数学上）是行的。我想问一下，音乐信号到底是怎样的，比如又有高音又有中音又有低音（同时），曲线不是一条曲线吧？取样是怎样取的

OK，大致可以这样来说：因为声波是机械波，所以是可以线性相加的。并且由于任何机械波都可以表示为一些三角函数的线性相加。比如说如下图，作个比喻，我假设大提琴的某个时间的声波就是很简单的正弦函数 y=sin x，图像如下：

[upload=jpg]Upload/2004111712273638704.jpg[/upload]

并且同一时候，小提琴的声波也是很简单的 y=sin 2x：

[upload=jpg]Upload/2004111712283718170.jpg[/upload]

那么小提琴和大提琴合奏出来的声波就是：y =sinx +sin 2x，图像如下：

[upload=jpg]Upload/2004111712293298925.jpg[/upload]

取样就取上面这条曲线即可。并且可以从上图看出相加之后的曲线，有疏有密（代表声波频率变来变去），有高有低（表示音量大小，也就是动态），这就两种乐器合奏的时候所形成的不同的“音色”了。

当然真实的乐器演奏的声波是很多很多个三角函数的线性相加的和，波形会很复杂。

    好文章.早在读初中自己就会装了一台唱机和一台6灯电子管机,来听节目和听音乐.至今一直恐LP和胆机.原因有LP噪声及胆机交流声不能接受.近来有机会听LP系统组合如下,VPI唱机.唱放,PASS前后级推丹拿至尊音箱.结果还是认为声音不真实,噪声问题接受不了.总体比不过我的CD系统.结论是上面楼主提到的个人对声音趋向不同而异,不能强加别人之上.但一点是可以肯定的CD的技术而出来的声音比LP声音来得真实.

下面来看看多项式插值技术（通常和升频、再取样相关联）。上面我们就说过，对于一次多项式插值：

在某一点x的输出总误差 = 锯齿形折线与黑色直线段的误差（在点x） + 黑色直线段跟原始信号曲线的误差（在点x）

所以我们受到启发，能否这样办：

首先算出一条我们已知的插值光滑曲线，这条光滑曲线极度接近原始信号曲线（也就是误差很小），我们设这个步骤的误差，在点t处为A(t)；然后由于我们已经把这条曲线掌握在手里了，然后再通过更高频率、用更高的bit数去取样（当然原先44.1k/16bit的那些数据点仍然包含在内，这就是所谓的Re-sampling），然后再以这些加密、加细的数据点，以像开头那种锯齿形波形作为输出信号，这时候锯齿形波形跟插值曲线的误差设为B(t)。

那么我们立刻就能从理论上推出，这种解码方法的总误差C(t) = A(t) + B(t)。

可能有的朋友又会觉得奇怪：为什么我们不干脆输出那条插值光滑曲线呢？那岂不更好？对，的确更好，不过似乎现在一般的电路不能输出任意的多项式曲线信号，所以这个有待电子学的发展去进一步探索（所以说CD格式的潜力是很大的）。我们现在在有限的成本下，一般只能用先前那种锯齿形的波形来作为输出曲线（它带来的误差是上述的B(t)）。

但是请不要一听到“锯齿形”就害怕了。原因有三，第一，B(t) 和 A(t) 基本上是处于差不多的数量级的，我前面就已经推导过，比如说采用12 次Hermite插值多项式，其误差A(t) 的数量级就已经小到10的负27次方了，那现在就算我 B(t) 的误差值很大，大一亿倍（够大了吧？），那么总的误差也不过仅仅是10 的负19次方那样，何足挂齿？第二，电路元件的操作反应（Sorry，电子学里面有专门的词汇的）都不是“瞬时”（即0时间内）完成的，加上我这里的“锯齿”的宽度数量级由于实行了超高频率取样，实在是太小太小了，因此这个因素也进一步减弱了原则上存在误差；第三，人耳的听觉神经和视觉神经一样，由于都是采取放电的形式传达外界感受信息的，所以一样存在“听觉瞬间停留”现象（这一点是心理系的同学告诉我的，但愿她没错吧），我取样如此之高了，别说人耳了，连外星人耳恐怕都难以分辨了。

所以说，A(t) + B(t) 的值，比起一次多项式来讲，小很多很多。这都归功于因为我们的A(t) 算得绝，一下子就把误差给拉下来了，顺便也把B(t) 也大大减小了。

那么大家是否觉得这种方式岂不和DVDA很类似（据我所知SACD采取的是另外的解码方式）？呵呵这里我不太了解DVDA的具体原理，就不下绝对结论了。不过有一点肯定的是，DVDA的误差度肯定是更小的，因为它的高取样率是直接用于原始的信号曲线上，这样就避免了A(t) 这项误差，也就是说不用先去算出插值多项式这么麻烦。

这样上述的描述，应该能够把我所说的多项式插值技术解释得比较清楚了。里面假如有说得不对的地方，欢迎各位朋友指出。

看来这是个数学命题，我们都接不上话。
但有兴趣看到话题继续延续下去。
将来会不会还有学物理的、化学的、生理学的、心理学的、美学的、哲学的、包括医学的耳鼻喉科的各类博士从各自学科的专业高度再把这话题重新讨论一番？

我忙的很，不会没有时间再来指出你的错误。这就再跟你说一次，以后恕不奉陪。我只希望你不要再不懂装懂，误导不懂专业的发烧友。

引用：
“其次，虽然你现在可能觉得“假如我们用直线把这些取样点连在一起，作为CD输出的声音曲线”很搞笑对吧？但是您知道吗，在80年代初期，那个时候的解码芯片的运算速度大概也只能使用类似这样的算法。这个我可不是信口开河的，我们认识一位教授，80年代的时候他在纽约州立Stony Brook大学（听说过这个学校吗？杨振宁就一直在那里任教，甚至他的家就在那里）干应用数学，那里有一个专门的声学研究中心，当年就弄过这样的算法。”

这个完全是胡说八道。还是那句话，解码器里面的低通滤波器已经否定了所谓“假如我们用直线把这些取样点连在一起，作为CD输出的声音曲线”的可能。这个和解码芯片的运算速度毫无关系。我建议你看一看最简单的数字信号处理的教材。

再引用：

“唱片公司用什么器材怎么操作我不可能每个都知道。不过有一点很清楚，一个含有各种频率的信号，一经过44kHz的取样之后，所有高于220500Hz的信号就会自动滤掉（呵呵，知道为什么吗？）。滤波器——现在数模转换算法在理论上就已经证明给你看了：它能自动把那些220500以上的信号都滤掉——所以，假如您是工程师的话，你会多此一举地再加上一个作用重复的滤波器吗？——当然，假如为了电路的电气性能用其他元件，这里我不去讨论。”

我求求你了，不要再误导大家了，好不好？居然连这样外行的话都说出来了： “一经过44kHz的取样之后，所有高于220500Hz的信号就会自动滤掉”？你做梦呢吧？知道什么叫“混叠”吗？英文叫“aliasing”，请看看最简单的数字信号处理的入门教材，你就知道这句话多么让人笑掉大牙。居然还牛逼轰轰的要问大家“知道为什么吗”？我如果有你这样的学生，我立马把他Fire掉。不懂不要紧，不要不懂装懂。听说过奈奎斯特抽样定理吗？奈奎斯特定理告诉我们，为了防止频域信号的混叠，最低抽样频率必须高于两倍信号的最高频率。如果初始模拟信号的最高频率超过22.05K Hz，44.1 K Hz的抽样就是Undersampling，会导致高于22.05K Hz 的信号以22.05K Hz为轴映射到低频来。换句话说，23.05K Hz 的信号现在会出现在21.05K Hz处，和原来21.05K Hz的信号混叠在一起。27.05K Hz的信号现在会出现在17.05KHz处，和原来17.05K Hz的信号混叠在一起。这就是为什么 在抽样之前需要加入低通滤波器的缘故：人为的把高于20KHz的信号去除，以避免Undersampling带来的混叠。

再说两句，从你的发言我可以看出来，楼主大概是在美国上学的研究生。这里，我给你一点建议。

第一，不要动不动拉大旗做虎皮，一会儿是诺贝尔化学奖获得者，一会儿是杨振宁。他们和你讲的东西有丁点关系吗？没有。那扯出来干什么？

第二，不要不懂装懂。没有搞懂的东西，还是先藏拙为好。搞学问如此，做人也如此。象你这句“一经过44kHz的取样之后，所有高于220500Hz的信号就会自动滤掉”，任何一个学过信号与系统的学生都可以指出其荒谬程度。

最后，我不会再有时间来这个地方，这个网实在太慢。如果你要和我讨论，或者其他发烧友想核实我的身份，请用MSN和我联系，我的Email地址是 darmyge@yahoo.com。

我从事数字信号处理和声频信号处理已经有十几年的时间。我毕业于中国视觉与听觉信息处理国家重点实验室，我在美国拿到的电子工程博士，我现在在美国的大学做电子工程的教授，我拥有数项数字信号处理和通信技术的专利，我在IEEE的Transactions On Communications，Transactions On Signal Processing等顶级杂志上都有文章。我想我有足够的资格批评楼主。

非常同意楼主的观点，实际听感也是如此。理论并非脱离实际，多了解点理论对于音响调整有益，也就能更好地欣赏音乐。

先别讨论热烈讨论的有关人耳等响度曲线以及诸如此类的听音心理学问题。在不能真实还原声音之前，讨论的有关人耳等响度曲线以及诸如此类的听音心理学问题都是扯谈。

堆堆兄，买LP是你的权力，也代表你有品味，只是不要买来放在那，摆样子，或者找不到LP碟（老录音也许可以找些二手货，现代录音就可能找不到了，有吗？），或者舍不得听。