Sampling - digitalisering av lyd
Transcript of Sampling - digitalisering av lyd
Sampling - digitalisering av lydHåkon [email protected]
Sampling
• Roads, Curtis (1996, s. 9): The core concept in digital audio recording is sampling, that is, converting continous analog signals (such as those coming from a microphone) into discrete time-sampled signals.
• AD konvertering: Fra analogt (A) til digitalt (D)
Nyquists samplingsteorem
• For at en sampler skal gi en adekvat representasjon av en lyd må samplingsfrekvensen være dobbelt så høy som lydens svingefrekvens.
• fn = (fs/2)fn er Nyquist frekvensen og fs er samplingsfrekvensen.
• Kun frekvenser som er mindre enn Nyquist frekvensen vil bli adekvat representert ved sampling
Aliasering
• Ved for lav samplingsfrekvens kan sampleren lage en feilaktig beskrivelse.
• Aliasering: Sampleren registrerer tonen med en frekvens tonen i virkeligheten ikke har!
Aliasering
• Eksempel på visuell aliasering: Film av hjul som roterer
• 24 bilder pr. sekund
• I virkeligheten roterer hjulet med klokka.
• På filmen ser det ut som om hjulet roterer mot klokka, fordi samplingsfrekvensen (24Hz) er for lav i forhold til rotasjonshastigheten.
Antialiasering
• Frekvenser høyere enn halvparten av samplingsfrekvensen må filtreres bort for å forhindre aliasering
Bits
• En byte er en kombinasjon av flere bits• Wordlength – antall bit som byten består av
• 8-bit word = 256 steps• 16-bit word = 65,536 steps• 20-bit word = 1,048,576 steps• 24-bit word = 16,777,216 steps• 32-bit word = 4,294,967,296 steps•
Dynamikk og signal-error (støy) forhold• 8-bit word =49.8 dB• 16-bit word =97.8 dB• 20..bit word = 121.8 dB• 24-bit word = 145.8 dB• 32-bit word = 193.8 dB
Dither
• Runder av til nærmeste verdi (kvantisering)
• Bit reduksjon (trunkering)
• Støy (dither) som gjør at det konverterte signalet blir mer likt det opprinnelige
Hvor høy sample rate bør man bruke?• Oversampling for bedre kvalitet ved DSP?
• Avhenger av konverteres kvalitet (lydkortet)
• Høyere sample rate gir: • Flere feil ved AD • Større datamengde og dermed større CPU last
• Kanskje er 88,1 eller der omkring opptimalt, avhengig av ditt system
Oppsummering
• En digital beskrivelse vil alltid være en tilnærmet beskrivelse. Aldri lik eller eksakt.
• Analog er ideelt sett tilsvarende, men den analoge teknologien har så mange begrensinger at reproduksjonen ofte blir en annen enn originalen.
Ressurser
• Curtis Road: The Computer Music Tutorial. Digital representations of Sound, p.22-38
• The Science of Sample Rates (When Higher Is Better — And When It Isn’t)http://www.trustmeimascientist.com/2013/02/04/the-science-of-sample-rates-when-higher-is-better-and-when-it-isnt/