作者Oswyn (Oswyn)
看板Audiophile
標題Re: [問題] 請問192kHz音響器材必要性
時間Sat Jul 3 21:23:36 2021
※ 引述《ccbruce (今、そこに いる僕)》之銘言：
: 現在很多器材都支援192khz的規格。
: 但人耳能聽到的頻率範圍是20-20khz，而且還會隨著年齡衰退。
: 以訊號採樣理論來說，只要採樣頻率比被採樣訊號的最高頻率還高兩倍以上，訊號就不會
: 發生混疊。
: 至於更高的頻率因為人耳聽不到，就算發生失真也不用管他才對。
: 這樣說起來應該採樣頻率只要使用48khz即可支應全部需求才對。除非那個聲音是要給阿
: 貓阿狗還是給蝙蝠聽的。
: 到底192khz是行銷技倆還是真有其需求呢？
回歸一下正題，要解釋 Hi-Res 的益處其實有點複雜
截一段國際音像檔案協會（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 在這雖然也沒深入解釋原因，但指出更高的採樣率對
人類聽力範圍內的音質是有
益的。同樣的 IASA 也建議最低採樣率為 48 kHz，以 96 kHz 作為更高的採樣率
錄音學院（頒葛萊美獎的那個）技術指南中對 Hi-Res 也建議後製過程在 96/24 以上
當然儲存格式只是容器，裏面放的東西有處理好才有用，搞爛了也還是沒意義
舉個自己很喜歡的團體跟曲子，但聽起來感覺整個壞掉的例子（看起來也壞掉）
https://imgur.com/JNO72yv
在這很粗淺且沒專業的整理一下轉換時可能的問題
類比要轉數位，需先進行類比濾波濾掉 fs/2 以上的高頻。這個作為抗混疊的濾波器事
實上就是個低通濾波器。因為沒有理想的濾波電路，在這個階段也會引入一定的混疊失
真。提高採樣率可減少濾波電路的複雜度，拉高 fs/2 後也可以用更平緩的衰減、減少
混疊並使相位問題遠離聽力範圍
數位要還原類比，同樣也要對 fs/2 進行濾波，這個重建濾波對還原訊號來說是必要的
但還是沒有理想的濾波電路。據說索家的古早手冊中提到對 CD 音質需要至少７～８階
的低通濾波電路才能有比較理想的重建，電路太複雜成本太高
所以工程師採用升頻手段，這個特殊的整數倍升頻被稱為過採樣。升完後 20 kHz～過
採樣's fs/2 之間的範圍很大，可以搭配階數較低較不複雜的的低通濾波電路重建信號
https://imgur.com/hQogwI8
一般利用 sinc 實現的過採樣，也是個低通濾波器。可以把它想像成 PCM 的點與點要
連成線，不同的人來連（插值、創建新的參考點）會有不同的風格，濾波器的脈衝響應
表現其風格
但數位濾波也還是濾波，還是會依該濾波的特性影響帶內與帶外、和有相位或振鈴問題
對 CD 音質來說，過採樣的數位濾波要針對 fs/2 進行低通濾波，也就是 22.05 kHz
從更高的母帶輸出到 CD 時，已針對 fs/2 濾過一次以防止混疊。過採樣的數位濾波會
對 fs/2 再濾一次。但如果音源的 fs 較高的話，其 fs/2 離聽力範圍更遠淨空更大在
各方面來說都有好處
當然超音波不是應該關心的，超音波成份除了增加 IMD 外很難想像有什麼好處
補充篇 AES Review paper，有興趣可以參考
[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
--
人間五十年、化天のうちを比ぶれば、夢幻の如くなり
^,,,^ 一度生を享け、滅せぬもののあるべきか
(ミ‵ω′)\m/ NOBUMETAL
DEATH!!(乂
'ω')
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 114.45.14.9 (臺灣)
※ 文章網址: https://webptt.com/m.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: 推一個 07/03 21:47
3F：推 djboy: 推一下O大文 07/03 23:05
4F：推 feoteng2003: 理論上是沒有錯的 當你在處理聲音的時候 96-192是可 07/03 23:17
5F：→ feoteng2003: 以避免加入各種filter而產生的諸多問題 但音樂完成品 07/03 23:17
6F：→ feoteng2003: 其實16bit 48khz很夠用了 之所以很多人還是覺得hires 07/03 23:17
7F：→ feoteng2003: 有差 跟現代放音設備又升頻dsp 過有關 若後面是標準D 07/03 23:17
8F：→ feoteng2003: AC後直入類比 理論上是會產生最好的結果 另外 聲音已 07/03 23:17
9F：→ feoteng2003: 經是頻率 而且是幾乎所有訊號中最低的頻率 高取樣並 07/03 23:17
10F：→ feoteng2003: 沒有好處 這點跟視訊成像原理完全不同 請不要拿視訊 07/03 23:17
11F：→ feoteng2003: 成像裡的高解析來類比聲音的高取樣 兩者有根本上的 07/03 23:17
12F：→ feoteng2003: 不同 07/03 23:17
現代嗎，CD 推出的 1984年 PHILIPS 的第一台消費型 CDP
就已經使用了 4x Oversampling 吔
走 Bitstream 系的本身也有 digital filter 來轉換 PCM，道理是一樣的
1-bit DAC 的 PCM 調製也是始於將 multi-bit 升頻為超高頻 1-bit
13F：推 elguapo: 只對CD resampling那段有點小小意見：CD 品質內容如果要r 07/03 23:47
14F：→ elguapo: esampling 2x以上，基本上低通分頻點還是會選在20-22KHz 07/03 23:47
15F：→ elguapo: 附近而不會是新的f/2，畢竟CD的Nyquist頻率22KHz以上就沒 07/03 23:47
16F：→ elguapo: 東西了，如果用新的f/2，那麼22KHz-新f/2之間就會有noise 07/03 23:47
17F：→ elguapo: ；也因為如此，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去壓制。 07/03 23:47
fs/2 是理論上應該截止的點，但沒有理想濾波器（磚牆）才會需要往低一點
Noise shaping 雖然常跟 Oversampling 一起但應該不是這裏的重點就 pass
不過 Noise shaping 中移的 Noise 主要應該是計算中會被截斷的數據
把低頻（聽力敏感頻率）中的誤差（Noise）移到高頻應該才是主要作用
19F：推 feoteng2003: 當初要over sampling 不就是因為沒有理想的濾波器嗎 07/04 01:13
20F：→ feoteng2003: ？ 此後一直就有nos 跟over sampling 的論戰 我個人 07/04 01:13
21F：→ feoteng2003: 是認為理想的狀態下 nos 比較好 當然 做過任何實驗 07/04 01:14
22F：→ feoteng2003: 的都知道 理想 二字是多麼難… 07/04 01:14
23F：推 yohsiatai: NOS有兩種概念，一種是不升頻，一種是不濾波... 07/04 04:19
24F：推 shengyeh: over sampling 利大於弊啦 只是硬體成本問題 07/04 06:03
25F：→ shengyeh: 有一些dsp概念就懂 否則只是玩文字遊戲 07/04 06:05
26F：推 shengyeh: 但是聽不聽的出來 跟cp值 又是另一件事了 07/04 06:14
27F：推 chiyoda: 請問這樣是不是44.1 48K音樂電腦升頻再交給DAC比較理想? 07/04 12:24
28F：→ chiyoda: 接上,升頻後DAC是不是用NOS的DAC較理想(避免2次濾波)? 07/04 12:25
29F：推 elguapo: @chiyoda 1. yes 2. yes 07/04 12:32
30F：→ elguapo: HQPlayer 這個軟體就是在做這件事，依照個人喜好或器材 07/04 12:34
31F：→ elguapo: 環境選擇 filter 和 noise shaper，然後看 DAC 是 DSD 07/04 12:34
32F：→ elguapo: 還是 PCM NOS 哪個表現比較優來決定輸出格式。 07/04 12:34
33F：→ elguapo: 補充一下，只要外部升頻到 DAC 的最高處理規格，資料進 D 07/04 12:43
34F：→ elguapo: AC 之後會直接進入 NOS 模式。 07/04 12:43
35F：→ elguapo: **上面的描述是針對 PCM 07/04 12:46
36F：推 chiyoda: 就我所知9038PRO不是,進去一律8X升頻,最高到1.536M 07/04 13:14
37F：→ chiyoda: 然而晶片最高只接收768K無論如何會2X升頻 07/04 13:15
38F：→ chiyoda: 9038要NOS看手冊要特別開,不過很少有廠家做出來 07/04 13:16
39F：推 feoteng2003: 我覺得樓上這兩個yes說的太快 對我來說這是未定論 07/04 13:18
40F：→ feoteng2003: 端看你比較相信訊源還是dac 07/04 13:18
41F：推 elguapo: 謝謝樓上資訊，ESS家族的晶片建議一概外部resampling到規 07/04 13:24
42F：→ elguapo: 格能接受的DSD（好像是DSD512？），這樣就能跨越內部升頻 07/04 13:24
43F：→ elguapo: 。 07/04 13:24
44F：→ elguapo: 更正，樓樓上 07/04 13:24
45F：推 chiyoda: 以前我升DSD,不過後來我覺得有些弱音變得更弱了 07/04 14:24
46F：→ chiyoda: 以上是個人聽感,不適用他人,然後我就升頻PCM,用緩降濾波 07/04 14:25
47F：推 elguapo: @chiyoda謝謝資訊分享。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只認得44.1… 07/04 14:51
49F：推 chiyoda: 9038本身確定可以,問題在DAC的其他部分支不支援 07/04 15:37
50F：→ chiyoda: 比如USB接收部分,或者數位訊號處理部分,有的廠家就不支援 07/04 15:40
51F：推 elguapo: 了解，再次感謝！ 07/04 15:48
升到最高就不再被 DAC's DSP 升的確會受中間傳輸上限的限制
該 DAC device 用的控制、傳輸介面晶片 or Driver 會限制能傳送的資料
升頻也有 CP 值的問題
Bitdepth 每多 1-bit S/N 會提高 6dB，但實務上超過 24-bit 就沒什效益
採樣率每增加一倍 S/N 會提高 3dB（w/ noise shaping）
但在提高採樣率的同時，系統對時鐘抖動的敏感性也會提高
所以會有一個平衡點，不見得無腦升上去就會有最佳效果
52F：推 chiyoda: 補充一下,沐聲004支援DSD(48K),拓品的應該全部不支援 07/04 16:08
53F：→ chiyoda: 拓品的蔣揚在ASR上有嗆過這個沒用....做一下又不會死 07/04 16:12
54F：推 elguapo: 48k-based我個人覺得不管內外部升頻都蠻重要的（整數倍總 07/04 16:22
55F：→ elguapo: 是好的）… 07/04 16:22
56F：推 elguapo: @Oswyn O大，個人想法：由於 HiRes 百家爭鳴，能接受的 P 07/04 17:00
57F：→ elguapo: CM 取樣率 / 位元流頻率越來越高，表示廠家都已經在時鐘 07/04 17:00
58F：→ elguapo: 的準確度上下過功夫，所以個人認為在中高階的DAC上無腦 07/04 17:01
59F：→ elguapo: 升頻問題反而不大；如果真的懷疑有 jitter 問題，那麼就 07/04 17:01
60F：→ elguapo: 掛個 reclocker 吧。 07/04 17:01
61F：→ chiyoda: 記得ASR上有篇討論(我忘了連結),有的DAC DSD256測起來比 07/04 17:39
62F：→ chiyoda: DSD512好,有的512比較好,可能就是O大所說的 07/04 17:41
63F：推 elguapo: @chiyoda 我個人認為這個差異是因為DAC的性能造成… 07/04 18:08
時鐘在數位端是關鍵元件
個人的認知系統的數位端不論怎麼搞，最後還是要匹配後面的類比電路
像升頻上去做了 Noise shaping，那類比的重建濾波電路設計匹配度如何
一組低通濾波電路不會
最匹配 DSD256 的輸出，同時又
最匹配 DSD512
這個問題也回到能解 DSD 的 DAC 不代表解出來的 DSD 會好
因為這台 DAC 用的晶片可能不是 Native DSD 解碼
濾波電路也不是針對 DSD 輸出最佳化，而是對 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，照著買就對了。 07/04 18:39
66F：推 goldie: 感謝O大跟推文中的各位大大理性討論，學習了好多， 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: 學到超多東西 單一角度真的很難看到全貌 感謝O大與諸位大大 07/04 21:01
69F：推 elguapo: 我剛才發現前面要回給 chiyoda 的推文標成 shengyeh @@ 07/04 21:29
70F：→ elguapo: 對不起發生錯誤 Orz 07/04 21:29
※修複
補充下 PS Audio 的 Ted 說過 5~6 MHz 是 Sweet spot，低會有更多與噪聲整形相關
的噪聲，高會有抖動誤差增加的噪聲。印象中也有看過一些指出類似觀點的文章
5 MHz = 44100's 113.x 倍，6 MHz = 44100's 136.x 倍
所以 128x 應該會是個不錯的起點
71F：推 adamptt: 這篇沒有戳仔要出來戰什麼是聽不出來的 或戰人家用字遣 07/04 21:46
72F：→ adamptt: 詞 討論起來當然是舒服多了 07/04 21:46
73F：推 elguapo: @Oswyn 感謝 O 大協助訂正 Orz 07/04 22:30
74F：推 elguapo: 128x 好像真的是這樣… HQP 用 poly-sinc-ext2 + ASDM7EC 07/04 22:41
75F：→ elguapo: 去升 44.1KHz，在 iFi Micro iDSD系列產品上聽起來很舒 07/04 22:41
76F：→ elguapo: 服。 07/04 22:41
77F：→ elguapo: **升44.1到DSD128 07/04 22:46
不少東西都有類似這樣的交差點，有時超過了這個點收益開始減少甚至反轉
像 Bitdepth 的 24-bit 再往上也不會得到太多好處
https://imgur.com/KCXcWL2
這個 32-bit 96 kHz 的音軌，音軌內容本身的底噪就差不多在 7x~8x dB
用 24-bit 來儲存就已經很足夠，32-bit 除了變肥外好處微乎其微
44.1 vs 48 kHz，48 kHz 多出來的 2 kHz 淨空優點應該很少人會反對
再住上 96 kHz 應該是目前較多數公認在流通＆儲存上 CP 值佳的格式
要是再上去到 192 kHz 就會跟 32-bit 一樣，看不太到有什麼效益
※ 編輯: Oswyn (114.45.78.11 臺灣), 07/06/2021 10:37:59