音乐科技杂志

了解数字音频(第3部分)

我们从 了解数字音频(第1部分)了解数字音频(第2部分) 掌握了数字音频的重要参数,那么这些参数是按照什么样的规律构成数字音频的?

了解数字音频(第3部分) 技术 第1张

 

Nyquist定理

Nyquist定理(Nyquist Theorem),也被称为采样定理,它定义了模拟信号转化为数字信号所遵循的原则。为了精确进行模数转换(ADC),模拟波形的采样必须每周期至少采样两个样本以避免混叠,每秒采样的数量叫做采样率或采样频率。

在音频中,混叠是频率信息的误传;

频率取决于声能在其正负幅度部分的单次迭代中的移动速度,称为周期(单位为Hz);

 

深入了解Nyquist定理

奈奎斯特定理表明,系统在没有混叠的情况下可以处理的最高频率等于其采样率的一半。因此,更高的采样率可以转化为捕获更高频率的能力。例如,CD标准的采样率设置为每秒44,100Hz,以充分表现人类听觉上限(约20 kHz)的声音。

其实,声音本身并不遵循这些规则,许多常见的乐器产生的频率高于奈奎斯特限制。为了避免混叠,模数转换器使用低通滤波器来去除任何太高而无法正确实现的频率。这些滤波器设计既复杂又昂贵,因为滤波器的斜率非常严重。这种剧烈的过滤通常也会产生不希望出现的相位。因此,这些滤波器的声音表现决定了其设计成本。

现在,记录设备上的采样率更高,包括44.1、48、88.2、96、176.4、192。这些采样率允许更大的频率范围和更好的转换器滤波器设计。

选择采样率不得不考虑可用磁盘空间,因为更高的采样率和位深度会占用更多存储空间。另一个考虑因素是CD的最终混音率是否为44.1 kHz,有人认为最好使用88.2或176.4 kHz的采样率,由于这两种采样率是CD标准的整数倍,因此下采样在数学上是一个简单的事情,结果非常准确。

那么为什么将CD下采样到44.1 kHz时,还要以更高的采样率录制?

这是一个类似于上面更大比特深度讨论的问题。以高采样率记录可以避免转换器滤波的某些相位和其他负面影响,最终目标是在整个工作过程中保持更高的质量。

 

为了高品质音质和低空间占用率,妥协是唯一的方法

既然高采样率会占据更多的存储空间,但为了获得高品质声音信号,妥协的方法就是减少系统的轨道数。你可能会更喜欢24 / 44.1的全部24个音轨而不是24 / 88.2的16音轨。当然,选择何种方案是你的自由,你可以根据不同设置录音,然后用耳朵判断最终需求。

其次,由于192 kHz的采样率是44.1 kHz的四倍,因此占用硬盘空间的四倍以上!类似地,24位比16位多50%,因此这种类型的记录将占用1.5倍的空间。因此,在录制16位/ 44.1 kHz音频时,每分钟每个单声道音轨将消耗5MB,所以对于可用磁盘空间而言,越多越好……