請問關於聲音的頻率

[saintchou1]

各位先進好

第一次來到這個站，發問如有錯誤還請包涵

我對聲音的頻率有個疑問想請教各位先進
從書上看到，人耳可聽到的最高頻率為 20,000 Hz

所以像是 CD 的取樣率 44,100 Hz 是否就已能夠涵蓋所有人能聽到的聲音？
那麼，像是藍光那樣 192,000 Hz 這麼高的取樣率，意義又在哪裡？

是否我的觀念有誤
請先進們指導

謝謝

[kenv1212277]

各位先進好

第一次來到這個站，發問如有錯誤還請包涵

我對聲音的頻率有個疑問想請教各位先進
從書上看到，人耳可聽到的最高頻率為 20,000 Hz

所以像是 CD 的取樣率 44,100 Hz 是否就已能夠涵蓋所有人能聽到的聲音？
那麼，像是藍光那樣 192,000 Hz 這麼高的取樣率，意義又在哪裡？

是否我的觀念有誤
請先進們指導

謝謝

有高手出來解答了~別再關公面前耍大刀啦~ 自删

[bangdian]

各位先進好

第一次來到這個站，發問如有錯誤還請包涵

我對聲音的頻率有個疑問想請教各位先進
從書上看到，人耳可聽到的最高頻率為 20,000 Hz

所以像是 CD 的取樣率 44,100 Hz 是否就已能夠涵蓋所有人能聽到的聲音？
那麼，像是藍光那樣 192,000 Hz 這麼高的取樣率，意義又在哪裡？

是否我的觀念有誤
請先進們指導

謝謝

我想你誤會了所謂「取樣頻率」的意思。

下面是個人淺顯的認知，可能有點長：

人耳可辨識範圍上限是20K Hz，而CD、MP3的取樣頻率是44.1K，這兩者之間有什麼關係呢？

首先，我們所能體驗的是「時間」軸(另一個說法是Time Domain)，

若將聲音以時間軸畫出來，可以看到它是不斷的快速變化著，而在時域的震盪則和頻率有關。

那麼要怎麼知道聲音在頻率軸上的分布呢？

這就要靠大名鼎鼎的「傅立葉轉換」(Fourier Transform, FT)，公式在此略過不提，

總之這種轉換可以將時域訊號轉為頻域訊號(差別在於，橫軸為時間或是頻率)。

一個類比訊號轉為頻域時，在頻譜上的分布範圍可從零至無窮大(當然左半平面也有)，

但若類比訊號經過取樣(也就是所謂的數位訊號)後，經過DTFT(Discrete Time Fourier Transform)所得到的頻譜並非如此。

從頻譜上來看，數位訊號每隔2*pi(與圓周率等值的相角)就會重複一次，但實際上，每個區間的訊號分布的範圍仍舊是無窮大，

結果就是，(只看右半平面的話)越接近pi的部分，越容易產生重疊(Aliasing)導致失真，

更簡單地說，高頻訊號會互相疊加，使得訊號在高頻的部分失真。

為了減少Aliasing造成的影響，取樣頻率是越高越好，當取樣頻率越高時，疊加所產生的影響就會在頻率越高的地方變得較為明顯。

假如訊號原為帶通(Band-Limit)，那麼取樣頻率只要為其2倍以上，疊加的影響便極小，這是可以證明的，

而取樣頻率和原訊號頻率間「兩倍」的關係則稱為Nyquist Rate。

當然，真實世界中的聲音不會是Band-limit，但恰好人耳是Band-Limit(接收範圍上限為20k Hz)，

因此取樣頻率只要大於40K就可以大幅減少失真，至於多出來的4K...可以保證失真更加地少。

其實人耳接收上限未必只到20K，所以若成本允許，取樣頻率當然是越高越好。

我沒用過藍光，不太清楚取樣高到192K Hz用意為何，但這同樣可以保證失真遠小於44.1K的取樣頻率

(雖然你的耳朵已不可能分辨這其中的差異了)。

[kenv1212277]

各位先進好

第一次來到這個站，發問如有錯誤還請包涵

我對聲音的頻率有個疑問想請教各位先進
從書上看到，人耳可聽到的最高頻率為 20,000 Hz

所以像是 CD 的取樣率 44,100 Hz 是否就已能夠涵蓋所有人能聽到的聲音？
那麼，像是藍光那樣 192,000 Hz 這麼高的取樣率，意義又在哪裡？

是否我的觀念有誤
請先進們指導

謝謝

我想你誤會了所謂「取樣頻率」的意思。

下面是個人淺顯的認知，可能有點長：

人耳可辨識範圍上限是20K Hz，而CD、MP3的取樣頻率是44.1K，這兩者之間有什麼關係呢？

首先，我們所能體驗的是「時間」軸(另一個說法是Time Domain)，

若將聲音以時間軸畫出來，可以看到它是不斷的快速變化著，而在時域的震盪則和頻率有關。

那麼要怎麼知道聲音在頻率軸上的分布呢？

這就要靠大名鼎鼎的「傅立葉轉換」(Fourier Transform, FT)，公式在此略過不提，

總之這種轉換可以將時域訊號轉為頻域訊號(差別在於，橫軸為時間或是頻率)。

一個類比訊號轉為頻域時，在頻譜上的分布範圍可從零至無窮大(當然左半平面也有)，

但若類比訊號經過取樣(也就是所謂的數位訊號)後，經過DTFT(Discrete Time Fourier Transform)所得到的頻譜並非如此。

從頻譜上來看，數位訊號每隔2*pi(與圓周率等值的相角)就會重複一次，但實際上，每個區間的訊號分布的範圍仍舊是無窮大，

結果就是，(只看右半平面的話)越接近pi的部分，越容易產生重疊(Aliasing)導致失真，

更簡單地說，高頻訊號會互相疊加，使得訊號在高頻的部分失真。

為了減少Aliasing造成的影響，取樣頻率是越高越好，當取樣頻率越高時，疊加所產生的影響就會在頻率越高的地方變得較為明顯。

假如訊號原為帶通(Band-Limit)，那麼取樣頻率只要為其2倍以上，疊加的影響便極小，這是可以證明的，

而取樣頻率和原訊號頻率間「兩倍」的關係則稱為Nyquist Rate。

當然，真實世界中的聲音不會是Band-limit，但恰好人耳是Band-Limit(接收範圍上限為20k Hz)，

因此取樣頻率只要大於40K就可以大幅減少失真，至於多出來的4K...可以保證失真更加地少。

其實人耳接收上限未必只到20K，所以若成本允許，取樣頻率當然是越高越好。

我沒用過藍光，不太清楚取樣高到192K Hz用意為何，但這同樣可以保證失真遠小於44.1K的取樣頻率

(雖然你的耳朵已不可能分辨這其中的差異了)。

取樣頻率的計算可以請大大再講清楚一點嗎?小弟聽不太懂

比如192KHZ...96K...44.1K怎麼出來的?


想請問一下~那192KHZ是否真的無必要?

小弟我國外發燒網站下載的192和44.1格式~聽起來192似乎好很多是什麼原理?

[zosetlin]

轉貼一個答案

d90006前輩在Mobile01上的文章
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=348&t=601517
2008-07-09 13:58 #91

學理上，一般人的耳膜之頻率響應大約是10HZ～22kHz。
Philips當初制訂Compact Disk（CD）之規格，
就是依據人耳聽感之頻率範圍來設定取樣頻率為44.1kHz。
理論上，數位訊號的取樣頻率必須是類比訊號的最高頻率之兩倍。
也就是說：當數位訊號之取樣頻率為44.1kHz，則頻率在22.05kHz以下的類比訊號可被『無失真』還原！
但是，現今新一代的SACD之規格的取樣頻率是192kHz，DVD Audio之規格的取樣頻率是96kHz；
試問：人耳根本聽不到22KHz以上的訊號，那為何還需DVD Audio或SACD之規格？
答案是：人耳可以『感受到』高頻偕波失真的差異。
DVD Audio或SACD相較於傳統CD之優勢在於其『高頻偕波失真較小』，
進而影響到人耳可聽到的音頻範圍之表現。
這也是為何DVD Audio或SACD音質會比CD優異之處。
另外，在高階耳機的頻率響應上面，亦到處可見最高頻率響應超過30kHz的，此道理自是相通。

『音響學』是門科學、其中卻牽涉到理性與感性雙重因子；『數據漂亮』不代表『聲音好聽』。
所以，真空管音響相較於晶體機的失真度表現雖差，卻讓人醉心。
國家半導體所出的NS LME49720HA這顆OP之諧波失真雖是目前市售OP裡最小，但卻不代表它能發出『美聲』。
小弟認為能否發出『美聲』？其要件是立足於科學之基礎上，再用心思去調整來達成。
在此，願意與諸位網兄一同努力之！