Đã bao giờ bạn thắc mắc vì sao đĩa CD cơ phiên bản lại tất cả tần số lấy chủng loại là 44.1kHz trong những lúc tai người chỉ đạt đến ngưỡng nghe là 20kHz chưa?

Câu hỏi: trường hợp như kỹ năng nghe của tai người chỉ giới hạn mức 20kHz, vì sao các phiên bản thu âm digital cần yêu cầu chất lượng cao hơn 15 bit (hơn 32kHz)?

Trả lời: khi ta nói rằng ngưỡng nghe của người thông thường đạt nấc 20kHz, điều đó tức là ta hoàn toàn có thể nghe được sóng âm hình sin với tần số 20kHz. Âm thanh digital thu lại dấu hiệu bằng những lấy chủng loại dạng sóng dưới hiệ tượng một chuỗi các điểm tránh rạc. Nếu ta lấy mẫu mã sóng sin 20kHz với tần số lấy chủng loại 20kHz, ta vẫn thu được một chuỗi những giá trị tương đương nhau vì sóng sin có xấp xỉ theo chu kỳ và quay trở về về cùng một giá trị sau một chu kỳ nhất định.

*

Giờ nếu như ta lấy mẫu mã tần số 20kHz với tần số lấy mẫu 32kHz, ta đang thu lại được chuỗi giá bán trị xấp xỉ theo thời gian. Mặc dù nhiên, lấy mẫu mã tần số 20kHz với tần số lấy chủng loại 32kHz sẽ đem về chuỗi số y như khi lấy mẫu mã tần số 12kHz cùng với tần số lấy mẫu 32kHz. Khi biểu hiện được lấy chủng loại được phân phát lại, âm thanh mà ta nghe được đã là tần số 12kHz chứ chưa phải 20kHz (đây là hiện tượng aliasing – không nên số rước mẫu).

Để lấy mẫu mã sóng sin một biện pháp rõ ràng, bên cạnh đó để có thể tái tạo lại tần số một cách thiết yếu xác, họ cần tối thiểu hai mẫu cho mỗi chu kỳ của sóng sin. Đây được gọi là giới hạn Nyquist hoặc tần số Nyquist. Do vậy, nhằm số hóa sóng sin đôi mươi kHz, tốc độ lấy mẫu buổi tối thiểu trong một chu kỳ luân hồi phải là 40kHz.

Đối cùng với miền ko gian, quy chế độ này đang dễ nhận biết hơn: Độ phân giải ảnh thường được giám sát và đo lường dựa trên vấn đề hệ thống hoàn toàn có thể xử lý được một chuỗi các vạch black và trắng hay không. Để cách xử trí một cặp đường thẳng (line pair), fan xem đề xuất nhìn thấy được các dòng màu black được phân bóc bằng khoảng tầm trắng hoặc ngược lại. Lúc số hóa lại một hình ảnh, các bạn cần tối thiểu hai pixel cho từng cặp đường thẳng – một pixel white color và một pixel màu black – để cách xử trí cặp đường thẳng đó.

*

Trên thực tế, nhằm tránh hiện tượng lạ sai số rước mẫu, người ta cũng cần sử dụng một cỗ lọc lấy mẫu mã trước. Cỗ lọc này còn có nhiệm vụ thanh lọc thông từ 0 đến đôi mươi kHz để tránh cắt bất kỳ tần số music nghe được nào, trong khi đó còn phải vứt bỏ gần như hoàn toàn mọi tần số quá quá giới hạn Nyquist (bằng một nửa tần số rước mẫu) trước lúc đưa biểu hiện đến bộ chuyển đổi analog lịch sự digital. Làm bởi vậy là nhằm tránh có tác dụng giảm những tần số cao hơn nữa (tức các tần số hết sức âm, ko nghe được) xuống tần số phải chăng hơn hoàn toàn có thể nghe được. Những bộ lọc vì vậy được các kỹ sư music gọi là “tường gạch” vì hình dáng hàm truyền theo miền tần số của chúng, và cũng vì chúng rất khó thiết kế, cấp dưỡng và điều chỉnh. Vày vậy, trong thực tế, rất cần được có không khí để cỗ lọc hoàn toàn có thể hoạt động.

Hệ thống âm nhạc digital áp dụng CD lúc đầu được xây cất để thực hiện bộ thanh lọc “tường gạch” này khi triển khai lấy mẫu. Vận tốc lấy mẫu mã không thể cao hơn nữa 44.1 kHz để phù hợp với tài liệu thu được từ các việc lấy chủng loại 2 kênh với bit depth 16 bit, vốn là tiêu chuẩn cho thiết bị ghi video điển hình có chức năng lưu trữ dữ liệu. Với vận tốc lấy mẫu đó, tần số Nyquist là 22.05 kHz. Bởi vậy, bộ lọc lấy mẫu trước rất cần được lọc thông đôi mươi kHz gần như không gây bất kể suy hao nào, trong lúc lại có tác dụng suy hao tất cả các tần số từ bỏ 22,05 kHz trở lên ít nhất 60 dB (lý tưởng nhất là 96 dB). Điều này rất là khó khăn cùng tốn kém.

*

Ngày nay, không hề ai làm như vậy nữa. Rứa vào đó, ban đầu họ lấy chủng loại với các tần số là 88 hoặc 96 kHz, tuyệt thậm chí lên tới mức 192 kHz. Sau đó, cỗ lọc lấy mẫu trước analog đang lọc thông những tần số từ 20 kHz trở xuống tuy vậy lại làm cho suy hao các tần số bên trên 44 kHz, 48 kHz hoặc 96 kHz. Chỉ việc một cỗ lọc analog khá đơn giản là bạn có thể làm được điều này một biện pháp dễ dàng. Sau đó, luồng tài liệu digital nghỉ ngơi 88, 96 hoặc 192 kHz rất có thể được xáo trộn và xử lý ở vận tốc cao hơn. Khi quy trình trộn dữ liệu được trả thành, tín hiệu cổng đầu ra tương ưng ý với CD với tần số lấy mẫu mã 44.1 kHz được tạo nên ra bằng cách thay đổi tốc độ lấy mẫu. Thời gian này, Nyquist không tồn tại tác dụng, bởi vì vậy trong quá trình này cần sử dụng bộ thanh lọc “tường gạch” để lọc thông tần số từ đôi mươi kHz trở xuống và chặn mọi biểu lộ trên 22,05 kHz, giống như trước đây. Tuy thế lần này cỗ lọc được thực thi kỹ thuật số, sử dụng các phép nhân và bổ sung trong bộ xử lý bộc lộ số (hoặc, như ngày nay, chỉ việc một CPU máy tính xách tay thông hay là đủ). Các bộ lọc kỹ thuật số hoàn toàn có thể rất đúng đắn về những thiết kế và không cần kiểm soát và điều chỉnh theo thời gian.

*

Ngoài ra, tốc độ lấy mẫu không bao giờ được mô tả bằng thuật ngữ bit. Một lượng bit trong âm thanh digital rất có thể hiểu đơn giản và dễ dàng là độ sắc nét hay số điểm bao gồm sẵn để rất có thể chứa tài liệu biên độ. 16 bit là tiêu chuẩn cho âm nhạc CD, nhưng đa số các bạn dạng ghi thời buổi này sử dụng 24 bit trở lên trên để cung ứng một khoảng headrome ship hàng cho mục đích kiểm soát và điều chỉnh sau này.