|
Зависимость частоты дескритизации от битовой глубины
|
|
Sedqmoj
|
Дата: Суббота, 16 Июня 2018, 13:02 | Сообщение #1
|
|
Группа: Проверенные
Сообщений: 13
Статус: Оффлайн
|
Всем привет! Обычно все и везде твердят о том, что частота дескритизации и битовая глубина это отдельные понятия и они ни как не влияют друг на друга. На первый взгляд то оно так. Битность определяет качество одного семпла, а частота определяет количество этих самых семплов в единицу времени. Как они могут влиять друг на друга?
Но сегодня меня посетила идея о том что это вполне возможно.
Идея заключалась в том, что рост частоты после неких пределов может не улучшить общее качество, а ухудшить его если не повышать битность.
Сразу оговорюсь что речи о слышимом диапазоне идти не может.
Возьмём к примеру 16 бит. 16 бит это что то около 65тыс возможных отсчётов. А теперь представим что мы сделали на столько большую частоту, что количество отсчётов от самого маленького битового значения, до самого большого будет превышать 65тыс допустим в 100 раз.
Тогда получится что каждые 100 отсчётов будут записаны одинаковым битовым значением, что приведёт к некоторым искажениям исходного сигнала.
Что вы думаете по этому поводу? |
|
  |
|
|
|
Rollinnn
|
Дата: Суббота, 16 Июня 2018, 15:19 | Сообщение #2
|
|
Группа: Эксперты
Сообщений: 1409
Статус: Оффлайн
|
Частота дискретизации - количество сэмплов за секунду. Каждый отдельный сэмпл имеет разрядность, например, 16 бит, позволяющую ему хранить информацию о 65536 уровнях громкости. Ничто не мешает взять хоть несколько миллионов шестнадцатибитных сэмплов за секунду. Каждый из сэмлов по-прежнему останется 16-битным и будет способен хранить информацию о 65536 возможных уровнях громкости. Лишь бы вычислительных мощностей хватало.
Полезно, для начала, ознакомиться с основами:
https://audiophilesoft.ru/publ....1-0-232
https://audiophilesoft.ru/publ/videos/digital_show_tell/15-1-0-233
FLAC1.3.3NOSSE Opus1.3.1NOSSE LAME3.99.5ICL12.1 Monkey'sAudio4.10(NOSSE2) ffmpeg для Windows XP и процессоров без SSE2
Сообщение отредактировал Rollinnn - Суббота, 16 Июня 2018, 15:23
|
|
|
|
|
|
Sedqmoj
|
Дата: Суббота, 16 Июня 2018, 15:55 | Сообщение #3
|
|
Группа: Проверенные
Сообщений: 13
Статус: Оффлайн
|
Сделай перебор всех значений в 8 битах (256 значений), но с частотой дескритизации 1024 герца. Пребор всех 8 битных значений соответственно занимает ровно секунду.
Отпишись, как оно, получилось? |
|
|
|
|
|
Rollinnn
|
Дата: Суббота, 16 Июня 2018, 16:40 | Сообщение #4
|
|
Группа: Эксперты
Сообщений: 1409
Статус: Оффлайн
|
Цитата Sedqmoj ( )
Сделай перебор всех значений в 8 битах (256 значений), но с частотой дескритизации 1024 герца. Пребор всех 8 битных значений соответственно занимает ровно секунду.
Отпишись, как оно, получилось?
Непонятно, к чему эта фраза.
Но, держи файл с разрядностью 8 бит и частотой дискретизации 1024 Гц - https://yadi.sk/d/Qa_axf6N3Xxxnn Звучит он, естественно как сплошное бульканье. Ибо максимальная частота (звуковая) в нём 512 Гц. Те одни басы.
Добавлено (16 Июня 2018, 16:40)
---------------------------------------------
Также лови файл с разрядность 8 бит и частотой 2822400 Гц - https://yadi.sk/d/FhbdFroh3Xxzhn
Звучит нормально.
FLAC1.3.3NOSSE Opus1.3.1NOSSE LAME3.99.5ICL12.1 Monkey'sAudio4.10(NOSSE2) ffmpeg для Windows XP и процессоров без SSE2
Сообщение отредактировал Rollinnn - Суббота, 16 Июня 2018, 17:05
|
|
|
|
|
|
Horizon-4
|
Дата: Суббота, 16 Июня 2018, 16:54 | Сообщение #5
|
|
Группа: Проверенные
Сообщений: 196
Статус: Оффлайн
|
Цитата Sedqmoj ()
Всем привет! Обычно все и везде твердят о том, что частота дескритизации и битовая глубина это отдельные понятия и они ни как не влияют друг на друга. На первый взгляд то оно так. Битность определяет качество одного семпла, а частота определяет количество этих самых семплов в единицу времени. Как они могут влиять друг на друга?Но сегодня меня посетила идея о том что это вполне возможно.Идея заключалась в том, что рост частоты после неких пределов может не улучшить общее качество, а ухудшить его если не повышать битность.Сразу оговорюсь что речи о слышимом диапазоне идти не может.Возьмём к примеру 16 бит. 16 бит это что то около 65тыс возможных отсчётов. А теперь представим что мы сделали на столько большую частоту, что количество отсчётов от самого маленького битового значения, до самого большого будет превышать 65тыс допустим в 100 раз.Тогда получится что каждые 100 отсчётов будут записаны одинаковым битовым значением, что приведёт к некоторым искажениям исходного сигнала.Что вы думаете по этому поводу?
Частота дискретизации (дискретизация по времени) определяет количество отсчётов (выборок) в секунду. После дискретизации по времени аналогового сигнала получаем дискретный сигнал, это ещё не цифровой сигнал. Значение частоты дискретизации выбирается согласно теореме Котельникова как минимум вдвое большей максимальной частоты спектра исходного аналогового сигнала (на практике чуть больше; увеличение частоты дискретизации теоретически качества не прибавляет, но сигнал восстановить до исходного при этом значительно легче, также при этом возрастает и скорость цифрового потока, т. е. потребуется больший объём памяти, например, на диске). В дискретном сигнале амплитуды выборок (игольчатые импульсы) имеют бесконечное число значений (от нуля до максимальной). Вторым этапом идёт дискретизация по уровню или амплитуде (квантование), которое сокращает число возможных дискретных значений уровней до величины 2 в степени равной числу разрядов. Эта дискретность уровней вызывает шум квантования, который тем больше, чем меньше число разрядов. При разрядности 16 (как у CD) этот шум на слух не слышен. Есть несколько возможных вариантов: а) большая частота + низкая разрядность - качество будет плохое - большой шум квантования, а увеличение частоты дискретизации прибавки качества не даст, скорость цифрового потока неоправдано увеличится; б) низкая частота + большая разрядность - качество будет выше теоретически за счёт уменьшения шума квантования при условии, что частота дискретизации всё же больше удвоенного значения максимальной частоты спектра исходног сигнала, но и также увеличится скорость потока (прибавка качества за счёт увеличения разрядности на слух слышна не будет). Таким образом, параметры 44,1 или 48 кГц / 16 бит - очень оптимальны. Но это всё касается ИКМ. Есть и другие варианты цифрового представления звукового сигнала, например, SACD, где цифровой сигнал является однобитовым, но сбольшой тактовой частотой (возможно, что эта частота не есть частота дискретизации - здесь надо разбираться). Сравнивать значения частот и разрадностей этих двух методов (CD и SACD) совершенно не корректно.
|
|
|
|
|
|
Sedqmoj
|
Дата: Воскресенье, 17 Июня 2018, 09:56 | Сообщение #6
|
|
Группа: Проверенные
Сообщений: 13
Статус: Оффлайн
|
Я так не могу. Позже попробую проилюстрировать. |
|
|
|
|
|
Horizon-4
|
Дата: Воскресенье, 17 Июня 2018, 15:25 | Сообщение #7
|
|
Группа: Проверенные
Сообщений: 196
Статус: Оффлайн
|
Вообще нужно разобраться с частотой - где частота дискретизации (а её смысла нет никакого делать выше (20...22) кГц х (2...4), где частота цифрового сигнала, поскольку тактовая (или несущая) частота никак не может быть меньше спектра цифрового сигнала, который достаточно широкий. |
|
|
|
|
|
Sedqmoj
|
Дата: Воскресенье, 17 Июня 2018, 16:30 | Сообщение #8
|
|
Группа: Проверенные
Сообщений: 13
Статус: Оффлайн
|
Вот что я имел ввиду. правда очень грубая иллюстрация. но принцип думаю понятен
Добавлено (17 Июня 2018, 16:11)
---------------------------------------------
Цитата Rollinnn ()
Как ты сделал такую большую частоту? что за программа?
Добавлено (17 Июня 2018, 16:30)
---------------------------------------------
Опишу что происходит на рисунке.
идёт запись сигнала. белые точки показывают как должны записываться семплы имей мы большую битность. Мы видим что белые семплы находятся между возможными значениями амплитуды, поэтому они округляются до ближайшего возможного значения амплитуды. И получается что семплы записываются по несколько штук подряд с одинаковыми значениями амплитуды, что образует цифровую тишину там где изначально был сигнал.
Прикрепления: 6049399.jpg(94.5 Kb)
Сообщение отредактировал Sedqmoj - Воскресенье, 17 Июня 2018, 16:13
|
|
|
|
|
|
Rollinnn
|
Дата: Воскресенье, 17 Июня 2018, 18:30 | Сообщение #9
|
|
Группа: Эксперты
Сообщений: 1409
Статус: Оффлайн
|
Цитата Sedqmoj ()
Как ты сделал такую большую частоту? что за программа?
foobar2000 с foo_dsp_resampler
Цитата Sedqmoj ( )
семплы записываются по несколько штук подряд с одинаковыми значениями амплитуды, что образует цифровую тишину там где изначально был сигнал.
В PCM несколько семплов подряд с одинаковым значением не дадут цифровую тишину, если, конечно, само значение в семплах не нулевое.
Вот так выглядит в Audacity сигнал 8 бит 44100 Гц:
А вот так выглядит тот же сигнал, тоже 8-битный, но с ресемплингом до 2 822 400 Гц:
Файлы: Оригинал, ресемплированный[/b]
Прикрепления: 6438857.jpg(483.6 Kb) · 2736615.jpg(430.4 Kb) · 4636785.jpg(483.6 Kb)
FLAC1.3.3NOSSE Opus1.3.1NOSSE LAME3.99.5ICL12.1 Monkey'sAudio4.10(NOSSE2) ffmpeg для Windows XP и процессоров без SSE2
Сообщение отредактировал Rollinnn - Воскресенье, 17 Июня 2018, 19:06
|
|
|
|
|
|
Sedqmoj
|
Дата: Воскресенье, 17 Июня 2018, 19:04 | Сообщение #10
|
|
Группа: Проверенные
Сообщений: 13
Статус: Оффлайн
|
Вполне может.
Для наглядности запиши pcm 4 бита с частотой 22.4мгц
Потом посмотри значения амплитуды семплов. У 4 битов просто не должно хватить возможностей записать столь высокую частоту семплирования. Я не проводил таких опытов, поэтому это не точно, но я не вижу ни каких причин что бы было подругому. Если сделаешь, отпишись какие проги и для чего использовал. Тоже по мудрю на досуге. |
|
|
|
|
|
Rollinnn
|
Дата: Воскресенье, 17 Июня 2018, 19:10 | Сообщение #11
|
|
Группа: Эксперты
Сообщений: 1409
Статус: Оффлайн
|
Цитата Sedqmoj ()
Для наглядности запиши pcm 4 бита с частотой 22.4мгц
Потом посмотри значения амплитуды семплов. У 4 битов просто не должно хватить возможностей записать столь высокую частоту семплирования. Я не проводил таких опытов, поэтому это не точно, но я не вижу ни каких причин что бы было подругому. Если сделаешь, отпишись какие проги и для чего использовал. Тоже по мудрю на досуге.
А может, наоборот? Ты сделаешь, а другие посмотрят? Или ты троллишь просто?
С 4-мя битами, в любом случае, обычный PCM не слушабелен из-за высокого уровня шума.
FLAC1.3.3NOSSE Opus1.3.1NOSSE LAME3.99.5ICL12.1 Monkey'sAudio4.10(NOSSE2) ffmpeg для Windows XP и процессоров без SSE2
Сообщение отредактировал Rollinnn - Воскресенье, 17 Июня 2018, 19:20
|
|
|
|
|
|
Sedqmoj
|
Дата: Воскресенье, 17 Июня 2018, 19:32 | Сообщение #12
|
|
Группа: Проверенные
Сообщений: 13
Статус: Оффлайн
|
Эта тема не про "слушать", а про характеристики самого pcm.
А так можно и 8 бит, только частоту на всякий ещё больше сделать, к примеру мегагерц 100.
Я конечно попробую, мне интересно как оно будет. Но ни чего не обещаю ибо не пока не знаю какой софт может так делать. И как просматривать значения амплитуды не знаю. |
|
|
|
|
|
Rollinnn
|
Дата: Вторник, 11 Сентября 2018, 23:52 | Сообщение #13
|
|
Группа: Эксперты
Сообщений: 1409
Статус: Оффлайн
|
Цитата Sedqmoj ()
можно и 8 бит, только частоту на всякий ещё больше сделать, к примеру мегагерц 100.
https://goo.gl/kkqoxt
Код
Format : Wave64
File size : 5.56 GiB
Duration : 29 s 853 ms
Overall bit rate mode : Constant
Overall bit rate : 1 600 Mb/s
Audio
Format : PCM
Format settings : Unsigned
Codec ID : 00000001-0000-0010-8000-00AA00389B71
Duration : 29 s 853 ms
Bit rate mode : Constant
Bit rate : 1 600 Mb/s
Channel(s) : 2 channels
Channel positions : Front: L R
Sampling rate : 100.0 MHz
Bit depth : 8 bits
Stream size : 5.56 GiB (100%)
FLAC1.3.3NOSSE Opus1.3.1NOSSE LAME3.99.5ICL12.1 Monkey'sAudio4.10(NOSSE2) ffmpeg для Windows XP и процессоров без SSE2
Сообщение отредактировал Rollinnn - Среда, 12 Сентября 2018, 00:09
|
|
|
|
