作者Oswyn (Oswyn)
看板Audiophile
标题Re: [问题] 请问192kHz音响器材必要性
时间Sat Jul 3 21:23:36 2021
※ 引述《ccbruce (今、そこに いる仆)》之铭言：
: 现在很多器材都支援192khz的规格。
: 但人耳能听到的频率范围是20-20khz，而且还会随着年龄衰退。
: 以讯号采样理论来说，只要采样频率比被采样讯号的最高频率还高两倍以上，讯号就不会
: 发生混叠。
: 至於更高的频率因为人耳听不到，就算发生失真也不用管他才对。
: 这样说起来应该采样频率只要使用48khz即可支应全部需求才对。除非那个声音是要给阿
: 猫阿狗还是给蝙蝠听的。
: 到底192khz是行销技俩还是真有其需求呢？
回归一下正题，要解释 Hi-Res 的益处其实有点复杂
截一段国际音像档案协会（IASA）的指南
https://imgur.com/Yy9SS4L
Although the higher sampling rates encode audio outside of the human hearing
range,
the net effect of higher sampling rate and conversion technology
improves the audio quality within the ideal range of human hearing.
IASA 在这虽然也没深入解释原因，但指出更高的采样率对
人类听力范围内的音质是有
益的。同样的 IASA 也建议最低采样率为 48 kHz，以 96 kHz 作为更高的采样率
录音学院（颁葛莱美奖的那个）技术指南中对 Hi-Res 也建议後制过程在 96/24 以上
当然储存格式只是容器，里面放的东西有处理好才有用，搞烂了也还是没意义
举个自己很喜欢的团体跟曲子，但听起来感觉整个坏掉的例子（看起来也坏掉）
https://imgur.com/JNO72yv
在这很粗浅且没专业的整理一下转换时可能的问题
类比要转数位，需先进行类比滤波滤掉 fs/2 以上的高频。这个作为抗混叠的滤波器事
实上就是个低通滤波器。因为没有理想的滤波电路，在这个阶段也会引入一定的混叠失
真。提高采样率可减少滤波电路的复杂度，拉高 fs/2 後也可以用更平缓的衰减、减少
混叠并使相位问题远离听力范围
数位要还原类比，同样也要对 fs/2 进行滤波，这个重建滤波对还原讯号来说是必要的
但还是没有理想的滤波电路。据说索家的古早手册中提到对 CD 音质需要至少７～８阶
的低通滤波电路才能有比较理想的重建，电路太复杂成本太高
所以工程师采用升频手段，这个特殊的整数倍升频被称为过采样。升完後 20 kHz～过
采样's fs/2 之间的范围很大，可以搭配阶数较低较不复杂的的低通滤波电路重建信号
https://imgur.com/hQogwI8
一般利用 sinc 实现的过采样，也是个低通滤波器。可以把它想像成 PCM 的点与点要
连成线，不同的人来连（插值、创建新的参考点）会有不同的风格，滤波器的脉冲响应
表现其风格
但数位滤波也还是滤波，还是会依该滤波的特性影响带内与带外、和有相位或振铃问题
对 CD 音质来说，过采样的数位滤波要针对 fs/2 进行低通滤波，也就是 22.05 kHz
从更高的母带输出到 CD 时，已针对 fs/2 滤过一次以防止混叠。过采样的数位滤波会
对 fs/2 再滤一次。但如果音源的 fs 较高的话，其 fs/2 离听力范围更远净空更大在
各方面来说都有好处
当然超音波不是应该关心的，超音波成份除了增加 IMD 外很难想像有什麽好处
补充篇 AES Review paper，有兴趣可以参考
[VICKI R. MELCHIOR] High Resolution Audio: A History and Perspective
https://www.aes.org/tmpFiles/elib/20210703/20455.pdf
截最後一小段
Current thought regarding the relationship of sonic transparency to high
resolution is that
ultrasonic frequencies are not involved in normal music
listening, that the effects are not due mainly to lower hardware distortion,
and that, besides dynamic range, the most likely issues are the anti-alias
and anti-imaging filtering chains used to implement classic Shannon
sampling.
The time behavior of filters is implicated because a broad group of
design approaches that reduce time dispersion are reported to improve
transparency compared to the sharp brickwalls typical of CDs.
Two outcomes of filter time dispersion are at issue: first, the potential
audibility of the extended ringing caused by sharp bandlimiting of the
signal, and second, audible blurring of the natural time elements of the
signal due both to bandlimiting and to convolution of the music signal with
the impulse responses of analog equipment during capture, production, and
replay. If pre-ring is audible, its importance to the hearing system may lie
in the lack of such non-causal signals in nature.
These filtering ideas are amenable to scientific testing but this has only
recently begun
--
人间五十年、化天のうちを比ぶれば、梦幻の如くなり
^,,,^ 一度生を享け、灭せぬもののあるべきか
(ミ‵ω′)\m/ NOBUMETAL
DEATH!!(乂
'ω')
--
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※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Audiophile/M.1625318620.A.AEF.html
1F：推 goldie: Oswyn 大文，先推再看 07/03 21:26
2F：推 MADNUG: 推一个 07/03 21:47
3F：推 djboy: 推一下O大文 07/03 23:05
4F：推 feoteng2003: 理论上是没有错的 当你在处理声音的时候 96-192是可 07/03 23:17
5F：→ feoteng2003: 以避免加入各种filter而产生的诸多问题 但音乐完成品 07/03 23:17
6F：→ feoteng2003: 其实16bit 48khz很够用了 之所以很多人还是觉得hires 07/03 23:17
7F：→ feoteng2003: 有差 跟现代放音设备又升频dsp 过有关 若後面是标准D 07/03 23:17
8F：→ feoteng2003: AC後直入类比 理论上是会产生最好的结果 另外 声音已 07/03 23:17
9F：→ feoteng2003: 经是频率 而且是几乎所有讯号中最低的频率 高取样并 07/03 23:17
10F：→ feoteng2003: 没有好处 这点跟视讯成像原理完全不同 请不要拿视讯 07/03 23:17
11F：→ feoteng2003: 成像里的高解析来类比声音的高取样 两者有根本上的 07/03 23:17
12F：→ feoteng2003: 不同 07/03 23:17
现代吗，CD 推出的 1984年 PHILIPS 的第一台消费型 CDP
就已经使用了 4x Oversampling 吔
走 Bitstream 系的本身也有 digital filter 来转换 PCM，道理是一样的
1-bit DAC 的 PCM 调制也是始於将 multi-bit 升频为超高频 1-bit
13F：推 elguapo: 只对CD resampling那段有点小小意见：CD 品质内容如果要r 07/03 23:47
14F：→ elguapo: esampling 2x以上，基本上低通分频点还是会选在20-22KHz 07/03 23:47
15F：→ elguapo: 附近而不会是新的f/2，毕竟CD的Nyquist频率22KHz以上就没 07/03 23:47
16F：→ elguapo: 东西了，如果用新的f/2，那麽22KHz-新f/2之间就会有noise 07/03 23:47
17F：→ elguapo: ；也因为如此，CD resampling 到更高的倍率例如 8x or 16 07/03 23:47
18F：→ elguapo: x，反而需要更高order的noise shaper去压制。 07/03 23:47
fs/2 是理论上应该截止的点，但没有理想滤波器（砖墙）才会需要往低一点
Noise shaping 虽然常跟 Oversampling 一起但应该不是这里的重点就 pass
不过 Noise shaping 中移的 Noise 主要应该是计算中会被截断的数据
把低频（听力敏感频率）中的误差（Noise）移到高频应该才是主要作用
19F：推 feoteng2003: 当初要over sampling 不就是因为没有理想的滤波器吗 07/04 01:13
20F：→ feoteng2003: ？ 此後一直就有nos 跟over sampling 的论战 我个人 07/04 01:13
21F：→ feoteng2003: 是认为理想的状态下 nos 比较好 当然 做过任何实验 07/04 01:14
22F：→ feoteng2003: 的都知道 理想 二字是多麽难… 07/04 01:14
23F：推 yohsiatai: NOS有两种概念，一种是不升频，一种是不滤波... 07/04 04:19
24F：推 shengyeh: over sampling 利大於弊啦 只是硬体成本问题 07/04 06:03
25F：→ shengyeh: 有一些dsp概念就懂 否则只是玩文字游戏 07/04 06:05
26F：推 shengyeh: 但是听不听的出来 跟cp值 又是另一件事了 07/04 06:14
27F：推 chiyoda: 请问这样是不是44.1 48K音乐电脑升频再交给DAC比较理想? 07/04 12:24
28F：→ chiyoda: 接上,升频後DAC是不是用NOS的DAC较理想(避免2次滤波)? 07/04 12:25
29F：推 elguapo: @chiyoda 1. yes 2. yes 07/04 12:32
30F：→ elguapo: HQPlayer 这个软体就是在做这件事，依照个人喜好或器材 07/04 12:34
31F：→ elguapo: 环境选择 filter 和 noise shaper，然後看 DAC 是 DSD 07/04 12:34
32F：→ elguapo: 还是 PCM NOS 哪个表现比较优来决定输出格式。 07/04 12:34
33F：→ elguapo: 补充一下，只要外部升频到 DAC 的最高处理规格，资料进 D 07/04 12:43
34F：→ elguapo: AC 之後会直接进入 NOS 模式。 07/04 12:43
35F：→ elguapo: **上面的描述是针对 PCM 07/04 12:46
36F：推 chiyoda: 就我所知9038PRO不是,进去一律8X升频,最高到1.536M 07/04 13:14
37F：→ chiyoda: 然而晶片最高只接收768K无论如何会2X升频 07/04 13:15
38F：→ chiyoda: 9038要NOS看手册要特别开,不过很少有厂家做出来 07/04 13:16
39F：推 feoteng2003: 我觉得楼上这两个yes说的太快 对我来说这是未定论 07/04 13:18
40F：→ feoteng2003: 端看你比较相信讯源还是dac 07/04 13:18
41F：推 elguapo: 谢谢楼上资讯，ESS家族的晶片建议一概外部resampling到规 07/04 13:24
42F：→ elguapo: 格能接受的DSD（好像是DSD512？），这样就能跨越内部升频 07/04 13:24
43F：→ elguapo: 。 07/04 13:24
44F：→ elguapo: 更正，楼楼上 07/04 13:24
45F：推 chiyoda: 以前我升DSD,不过後来我觉得有些弱音变得更弱了 07/04 14:24
46F：→ chiyoda: 以上是个人听感,不适用他人,然後我就升频PCM,用缓降滤波 07/04 14:25
47F：推 elguapo: @chiyoda谢谢资讯分享。不知9038Pro是否支援3MHz（48KHz- 07/04 14:51
48F：→ elguapo: based）家族的DSD？我手上的Ztella只认得44.1… 07/04 14:51
49F：推 chiyoda: 9038本身确定可以,问题在DAC的其他部分支不支援 07/04 15:37
50F：→ chiyoda: 比如USB接收部分,或者数位讯号处理部分,有的厂家就不支援 07/04 15:40
51F：推 elguapo: 了解，再次感谢！ 07/04 15:48
升到最高就不再被 DAC's DSP 升的确会受中间传输上限的限制
该 DAC device 用的控制、传输介面晶片 or Driver 会限制能传送的资料
升频也有 CP 值的问题
Bitdepth 每多 1-bit S/N 会提高 6dB，但实务上超过 24-bit 就没什效益
采样率每增加一倍 S/N 会提高 3dB（w/ noise shaping）
但在提高采样率的同时，系统对时钟抖动的敏感性也会提高
所以会有一个平衡点，不见得无脑升上去就会有最佳效果
52F：推 chiyoda: 补充一下,沐声004支援DSD(48K),拓品的应该全部不支援 07/04 16:08
53F：→ chiyoda: 拓品的蒋扬在ASR上有呛过这个没用....做一下又不会死 07/04 16:12
54F：推 elguapo: 48k-based我个人觉得不管内外部升频都蛮重要的（整数倍总 07/04 16:22
55F：→ elguapo: 是好的）… 07/04 16:22
56F：推 elguapo: @Oswyn O大，个人想法：由於 HiRes 百家争鸣，能接受的 P 07/04 17:00
57F：→ elguapo: CM 取样率 / 位元流频率越来越高，表示厂家都已经在时钟 07/04 17:00
58F：→ elguapo: 的准确度上下过功夫，所以个人认为在中高阶的DAC上无脑 07/04 17:01
59F：→ elguapo: 升频问题反而不大；如果真的怀疑有 jitter 问题，那麽就 07/04 17:01
60F：→ elguapo: 挂个 reclocker 吧。 07/04 17:01
61F：→ chiyoda: 记得ASR上有篇讨论(我忘了连结),有的DAC DSD256测起来比 07/04 17:39
62F：→ chiyoda: DSD512好,有的512比较好,可能就是O大所说的 07/04 17:41
63F：推 elguapo: @chiyoda 我个人认为这个差异是因为DAC的性能造成… 07/04 18:08
时钟在数位端是关键元件
个人的认知系统的数位端不论怎麽搞，最後还是要匹配後面的类比电路
像升频上去做了 Noise shaping，那类比的重建滤波电路设计匹配度如何
一组低通滤波电路不会
最匹配 DSD256 的输出，同时又
最匹配 DSD512
这个问题也回到能解 DSD 的 DAC 不代表解出来的 DSD 会好
因为这台 DAC 用的晶片可能不是 Native DSD 解码
滤波电路也不是针对 DSD 输出最佳化，而是对 PCM
64F：推 elguapo: @Oswyn 是的，也因此 HQPlayer 作者 Jussi Laako 有表列 07/04 18:39
65F：→ elguapo: 跟 HQP 速配的 DAC，照着买就对了。 07/04 18:39
66F：推 goldie: 感谢O大跟推文中的各位大大理性讨论，学习了好多， 07/04 20:16
67F：→ goldie: 含金量很高。比上一篇舒服多了 07/04 20:16
68F：推 uone: 学到超多东西 单一角度真的很难看到全貌 感谢O大与诸位大大 07/04 21:01
69F：推 elguapo: 我刚才发现前面要回给 chiyoda 的推文标成 shengyeh @@ 07/04 21:29
70F：→ elguapo: 对不起发生错误 Orz 07/04 21:29
※修复
补充下 PS Audio 的 Ted 说过 5~6 MHz 是 Sweet spot，低会有更多与噪声整形相关
的噪声，高会有抖动误差增加的噪声。印象中也有看过一些指出类似观点的文章
5 MHz = 44100's 113.x 倍，6 MHz = 44100's 136.x 倍
所以 128x 应该会是个不错的起点
71F：推 adamptt: 这篇没有戳仔要出来战什麽是听不出来的 或战人家用字遣 07/04 21:46
72F：→ adamptt: 词 讨论起来当然是舒服多了 07/04 21:46
73F：推 elguapo: @Oswyn 感谢 O 大协助订正 Orz 07/04 22:30
74F：推 elguapo: 128x 好像真的是这样… HQP 用 poly-sinc-ext2 + ASDM7EC 07/04 22:41
75F：→ elguapo: 去升 44.1KHz，在 iFi Micro iDSD系列产品上听起来很舒 07/04 22:41
76F：→ elguapo: 服。 07/04 22:41
77F：→ elguapo: **升44.1到DSD128 07/04 22:46
不少东西都有类似这样的交差点，有时超过了这个点收益开始减少甚至反转
像 Bitdepth 的 24-bit 再往上也不会得到太多好处
https://imgur.com/KCXcWL2
这个 32-bit 96 kHz 的音轨，音轨内容本身的底噪就差不多在 7x~8x dB
用 24-bit 来储存就已经很足够，32-bit 除了变肥外好处微乎其微
44.1 vs 48 kHz，48 kHz 多出来的 2 kHz 净空优点应该很少人会反对
再住上 96 kHz 应该是目前较多数公认在流通＆储存上 CP 值佳的格式
要是再上去到 192 kHz 就会跟 32-bit 一样，看不太到有什麽效益
※ 编辑: Oswyn (114.45.78.11 台湾), 07/06/2021 10:37:59