Sobremuestreo o No sobremuestreo en Audio

[musicsacd 678]

Comparto esta opinion de este articulo encontrado en la red...y ademas como informacion para aprender , opinar y discutir

 

                                                                                 NOS vs OS (sin sobremuestreo vs. sobremuestreo)

Sabemos que en el mundo real, la música es continua, la imagen es continua. La televisión o la película, de hecho, se compone de una imagen estática de la pantalla, la imagen estática de la velocidad de cambio rápido, el ojo humano para ver una imagen continua. Entonces, ¿qué tan rápido la imagen continua? Es un segundo 50, siempre que esta velocidad, el ojo humano no sea consciente del cambio intermitente entre la pantalla, por supuesto, un segundo 50 es un requisito mínimo, si puede hacerlo más rápido, puede mejorar la visión efectos ...

Para el audio, es el mismo concepto, información de sonido, siempre que la información intermitente sea suficiente, pueden interpretarse como una música de oído continuo. Entonces, el oído humano, ¿cuánta información intermitente puede interpretarse como información continua? Primero hablemos sobre el oído humano puede escuchar el rango de frecuencia, 20-20000 Hz. Entonces, si desea reflejar la frecuencia más alta de 20K, ¿cuánta información intermitente se necesita? Aquí, necesito introducir un nombre propio "frecuencia de Nyquist", el principio específico que no necesitamos entrar aquí, solo necesitamos conocer los resultados. Como resultado, se requiere al menos el doble de la "información intermitente" de 20K para expresar una frecuencia de 20K. Aquí, seremos una "información intermitente" como punto de muestreo. En otras palabras, si tenemos que poder reflejar el audio de 20K, necesita al menos 40K por segundo punto de muestreo. Entonces, volvemos a ver el CD estándar, el estándar de CD es 16bit / 44.1Ksps. En este artículo, no explicaremos qué es 16 bits, que en el artículo de seguimiento explicaré. El 44.1Ksps es la tasa de muestreo, podemos ver, desde el mínimo teórico de 40K, solo un 10% más de margen, un poco de mala gana.

En el CD que acaba de aparecer, no hay tecnología de sobremuestreo, pero a medida que la gente descubrió que la frecuencia de muestreo de 44.1K no es suficiente, ¿cómo resolver el problema? Así nació la tecnología de sobremuestreo.

Entonces, ¿qué es el sobremuestreo? En pocas palabras, porque la frecuencia de muestreo de 44.1K es demasiado a regañadientes, si hay una frecuencia de muestreo más alta, seguramente tendrá un mejor efecto. Sin embargo, registramos en el CD información de solo 44.1K por segundo, ¿cómo llegar a ser 88.2K, 176.4K o incluso más? Esto necesita hacer la operación de interpolación, a través del método matemático, calcula el punto de muestreo faltante y luego lo inserta en los puntos de muestreo originales.  En la operación de sobremuestreo, un múltiplo entero de sobremuestreo es el más fácil de hacer, no propenso a problemas. Por lo tanto, debemos asegurarnos de que el sobremuestreo sea un múltiplo entero, si no un múltiplo entero, como 44.1K sobremuestreo a 48K, que requiere mayores recursos informáticos, muy propensos a problemas, debe intentar evitar esta situación.

 Hoy en día, el audio digital en el sobremuestreo de la carretera tiene más y más, 4 multiplicadores, 8 multiplicadores no es sorprendente, 16 multiplicadores, 32 multiplicadores o incluso más, esta es la tendencia principal. Si es 32 multiplicador, solo 1 de 32 puntos de muestreo proviene de la información del registro original, y los 31 puntos de muestreo restantes se derivan del cálculo de la interpolación. Entonces, ¿podemos realmente confiar en los 31 puntos de muestreo de la interpolación? Esto es lo que necesitamos para discutir el siguiente tema.  Tengo que decir que la tecnología de audio convencional, e incluso los diseñadores, tienen confianza en los 31 puntos calculados de la muestra. Pero el hecho real es que las aplicaciones específicas de audio no son adecuadas para su uso con la técnica de sobremuestreo. Ahora más y más personas son conscientes de este problema y descubrieron que anteriormente habían creído en las cosas, de hecho, hay un problema. Sí, ahora estamos en el proceso de negar la tecnología convencional actual. Es como si China finalmente se hubiera dado cuenta de la importancia de la protección del medio ambiente, comenzó a cortar muchas industrias altamente contaminantes, aunque esas industrias altamente contaminantes nos han traído riqueza, pero ahora prestamos más atención al medio ambiente, a la riqueza, podemos usar otros metodos.

  Las ventajas del sobremuestreo  

Antes de hablar sobre los problemas del sobremuestreo, hablemos sobre los beneficios del sobremuestreo. La industria de la tecnología de audio no son todos tontos. Si no hay cosas buenas, a nadie le interesará, ¿cómo se desarrollará hasta hoy?  En primer lugar, si analizamos la frecuencia del espectro de una señal con una frecuencia de muestreo de 'F', entonces tendremos un centro en F / 2, la parte izquierda y derecha del espectro se refleja en este punto central, suponiendo una señal de audio de 1K a una frecuencia de muestreo de 48K, luego, en el espectro, puede ver que hay una señal a 1K, también tiene otra señal a 47K.    Por lo tanto, podemos ver que la mitad de 48K es 24K, 24K como centro, señal de 1K y 47K, es una relación de imagen especular. Del mismo modo, si hay una señal de 5K, habrá una señal de 43K de espejo.

 La frecuencia de estas imágenes especulares se distribuye en 24K a 48K, aunque el oído humano no puede escuchar más de 20K de frecuencia, puede ignorarse. Pero si el siguiente amplificador no es ideal, dos frecuencias diferentes pueden causar que la distorsión de intermodulación (IMD) produzca una nueva frecuencia dentro del rango de audio. Por lo tanto, para eliminar los problemas ocultos, reducir la demanda del siguiente amplificador, estas señales fuera del ancho de banda de audio deberían filtrarse mejor. Entonces, el problema es que el filtro analógico, si desea proteger el ancho de banda de 20K en la amplitud y fase para que sea plano, pero también filtrar esas señales muy cerradas de 24K-48K, lo que se vuelve imposible, aunque un filtro analógico de alto orden puede ser muy pronunciado, pero tiene un gran impacto en el ancho de banda de audio dentro de 20 kHz, el resultado no vale la pena.

 Las otras ventajas de los filtros digitales es que pueden perfeccionarse en el dominio de la frecuencia. Los filtros digitales se pueden utilizar para sobremuestrear y filtrar fácilmente. Por ejemplo, sobremuestreo 4X veces, 48K * 4 = 192K. La mitad de 192K es 96K, luego la señal de audio de 0-20K a 96K ya que el centro de la imagen especular es 176K-196K. El que se abrió en el medio de la zona de amortiguamiento es lo suficientemente grande como para permitir que el filtro analógico funcione bien.  Audio Engineering Society ha especificado un estándar de medición para DAC y mediciones de amplificador digital, llamado AES-17, que requiere un filtrado completo de las señales fuera del rango de audio de 20K para evitar problemas que afecten las mediciones. Si el DAC está sobremuestreando, incluso si no está de acuerdo con el estándar no tendrá ningún impacto, porque la banda fuera de la señal se ha filtrado muy limpia. Sin embargo, si el DAC sin sobremuestreo, si no está de acuerdo con este estándar, los resultados de la medición serán incorrectos.  Además, en la parte de alta frecuencia, si no se realiza el procesamiento de sobremuestreo, la amplitud de la muestra se atenuará debido a la falta de muestras. Si a una frecuencia de muestreo de 48K, la señal a 20K tendrá una atenuación de 2-3db. El proceso de muestreo excesivo no tendrá este problema.

 Los problemas de sobremuestreo

 Como puede ver, el sobremuestreo es realmente una muy buena tecnología y resuelve muchos problemas. Se puede decir que, basado en el filtro digital, la tecnología de sobremuestreo es perfecta en el dominio de la frecuencia, incluso el filtro digital muy simple, el rendimiento en el dominio de la frecuencia es impresionante. Bueno, entonces, tenemos que hablar sobre el problema del sobremuestreo, por lo que queremos rechazar esta tecnología.  Primero, el sobremuestreo tendrá un artefacto resonante. Una señal de pulso sin sobremuestreo debe ser como se muestra en la Figura 1, pero la técnica de sobremuestreo que estamos usando ahora conduce a la distorsión en la Figura 2 o la Figura 3.

 

Figura 1 Figura 2 Figura 3  

   En la Figura 2, vemos que cuando se transforma una señal, produce un timbre antes y después de la transformación. Hay una nueva tecnología que puede dar como resultado la Figura 3, que puede eliminar efectivamente el sonido previo, pero el sonido posterior será bastante grande.  Desde un punto de vista musical, el sonido previo es como si hubiera salido algo antes de que apareciera una nota, esto causará una sensación extraña. El sonido posterior es como el eco, lo que da como resultado una reverberación adicional, el entorno de reproducción generalmente tendrá una cierta reverberación, por ejemplo, si estamos en la sala, el sonido proviene de múltiples fuentes. Primero, la fuente de sonido genera sonido directo a su oído, luego el sonido se reflejará en la pared y luego llegará a su oído, y algunos se reflejarán varias veces antes de que llegue a sus oídos. Debe notarse que el timbre posterior en la Fig. 3 es mucho más grande que en la Fig. 2, por lo que cuando llegue a ese nivel, sentirá que el sonido se retrasa y el transitorio será pobre. Además, el sonido posterior debe perturbar la reverberación original de la habitación, El resultado de la colocación del instrumento en el campo de sonido también ha sido un problema. El modo de reverberación de una habitación es fijo, pero el sonido posterior generado por el sobremuestreo está sujeto a cambios todo el tiempo. Entonces el campo de sonido se confundirá, la posición de los instrumentos está volando. Desde el punto de vista de la experiencia de escucha, personalmente creo que la Figura 2 tiene un problema menor que la Figura 3.  Si desde la forma de onda no puede comprender directamente cómo los artefactos sonoros pueden afectar la experiencia auditiva. La siguiente imagen puede ser más intuitiva de entender, porque el efecto de llamada también existe en el procesamiento de la imagen.

 

 

La izquierda es la imagen original, la derecha está sonando artefacto. Quizás algunas personas piensen que lo correcto son los detalles de alta resolución, el afilado de bordes resaltará algunas de las líneas, pero al mismo tiempo la pérdida de textura delicada y transición natural. ¿Te has dado cuenta detrás de este hombre, hay un hombre de negro, él está vigilando? En la imagen original, apenas notamos a esa persona, pero en la imagen correcta, es mucho más fácil de notar. Entonces, como audiófilo, ¿cuál te gusta?
 

¿Por qué los problemas anteriores se ven tan mal, pero aún no se han notado como un gran problema durante mucho tiempo? Porque la industria del audio usa análisis de espectro para medir varias especificaciones estándar.

El filtro digital que utilizamos para el sobremuestreo tiene un rendimiento perfecto en el dominio de la frecuencia. Pero en el dominio del tiempo, es muy malo. En una palabra fácil, el dominio de frecuencia es equivalente al contenido, el dominio de tiempo es equivalente al orden.

Por ejemplo, la siguiente declaración, el contenido está completo ?

1.-Pequeño mono no puede encontrar el padre y la madre, muy ansioso.

2.-Pequeño mono no puede encontrar al padre, y la madre muy ansiosa. (Un pequeño cambio en el orden, pero ha causado ambigüedad)

3.-Papá no puede encontrar a la madre, pequeño mono muy ansioso. (Mayor variación en orden, mayor ambigüedad)

4.-Papá no puede encontrar poco, muy madre mono ansiosa. (Un orden más caótico, aunque el contenido aún está completo, pero no tiene sentido)   

Además, la información que falta, si los cálculos matemáticos pueden ser muy buenos para calcular la información que falta y compensarla?  Aquí, primero hablamos de la visión y el oído de las personas, los ojos y los oídos son solo un órgano de información, la información se transmite al cerebro, el cerebro tiene una parte especial responsable de la interpretación de estas informaciones.

El cerebro es muy poderoso en estas funciones de análisis. Nuestra ciencia moderna, incluso con una súper computadora, no puede competir con un cerebro. Cómo el cerebro puede analizar esta información tan poderosa, sigue siendo un mito para nuestra ciencia moderna.  Como ejemplo visual, sabemos que necesitamos dos ojos para formar una visión tridimensional, que si intentas cerrar un ojo, experimentarás algún impacto, pero no muy grande, aún puedes saber qué tan lejos están los objetos. de ti. Todavía puede tener la vida diaria sin mucho impacto. La captura de información en 2D con un solo ojo, después del análisis del cerebro, puede crear fácilmente información tridimensional que la información original no tiene.  Como ejemplo de audición, sabemos que tenemos solo dos oídos, en una línea horizontal. Por lo tanto, distinguimos izquierda y derecha en el campo de sonido es muy fácil de entender, porque los dos oídos están en una línea horizontal. Pero, ¿por qué podemos saber si el sonido proviene de arriba o de abajo? .....Esto también se debe a que el cerebro ha realizado algunos cálculos muy complejos, y componen esa información vertical que no pudo ser captada por dos oídos horizontales.  

Por encima de estos dos ejemplos, no podemos utilizar la ciencia moderna para lograrlo, incluso si ignoramos el costo. Pero el cerebro humano puede lograrlo como un pedazo de pastel.  Si hay una oración muy simple  1234567  El del medio esta perdido  123_567  La información perdida, la computadora es muy fácil de llenar. Para el cerebro humano, también es muy fácil de llenar.     De nuevo, si ahora hay una oración un poco más compleja ...

Pequeño mono no puede encontrar el padre y la madre, muy ansioso.

 Una palabra se pierde  

 El pequeño mono puede ___ encontrar al padre y a la madre muy ansiosos

 Si el filtro digital de audio intenta llenarlo, será un resultado extraño como este  

 Pequeño mono puede encontrar al padre y a la madre muy ansiosos .

 Pero para el cerebro humano, el llenado correcto de esta información no es un poco difícil, el cerebro humano analiza el resto de esos mensajes para comprender el significado de toda la oración, de modo que el correcto llene esa información faltante.

 Por lo tanto, se llega a la conclusión de que, para obtener información simple y monótona, el método de cálculo existente se puede utilizar para completarlo correctamente. Sin embargo, cuanto más compleja sea la información, más completará el método de cálculo existente la información incorrecta. El cerebro humano, es mucho más poderoso en este caso.  Para la información que falta, la industria del audio tradicional cree que "siempre hay algo mejor que nada", pero en realidad esta es una dirección equivocada. Para las personas, "más bien irse que tener algo de mala calidad", una información incorrecta es mucho más dañina que no tener información. Sin esta información, nuestro cerebro puede compensar. Pero si hay una información incorrecta, será engañosa, y también perderá la oportunidad de recuperar el cerebro humano. Esto es como una olla de sopa que carece de un pedazo de carne, que puede no ser un gran problema, pero si inventas una rata muerta en la sopa. Las ratas también son carne, para especificaciones de medición, una olla de sopa que produjo suficiente carne, es un mejor resultado.

  Medición y escucha

 Aquí, podemos ver que, para el audio, debemos entender que las especificaciones de medición existentes en la industria del audio. no puede corresponder a la experiencia auditiva de las personas. No podemos usar esos números para cuantificar nuestro placer de escuchar. Estas especificaciones tienden a analizarse a partir de la integridad del contenido. Sin embargo, este no es el caso de los sentimientos humanos. Información completa, pero el orden del caos tendrá consecuencias desastrosas. Del mismo modo, más información no pretende ser mejor que menos información, y un DAC bien diseñado y sin sobremuestreo, encontraremos detalles más ricos y más naturales.    

2 es mayor que 1, incluso los estudiantes de primaria lo saben, pero la sabiduría más avanzada es saber cómo hacer un intercambio correcto. Menos es más

 

https://kitsunehifi.com/tag/oversampling/

 

 

[jvfotografias 125]

Gracias por la info Marcelo, siempre se puede aprender más de esta gran ciencia

[Patagonia 739]

Noooooo, el audio y la imagen no tienen nada que ver, son conceptos muy distintos, no se pueden homologar ni comparar!!!

[Peter 395]

Empecé a leer pero esa traducción googlesca me hizo doler los ojos.

Estará por ahí el original, asumo en inglés?

[musicsacd 678]

hace 8 minutos, Peter dijo:

Empecé a leer pero esa traducción googlesca me hizo doler los ojos.

Estará por ahí el original, asumo en inglés?

deje el link,.....arriba

https://kitsunehifi.com/tag/oversampling/

 

[musicsacd 678]

Bueno para mi el sobremuestreo es bien discutible,...e inclusive se discutio mucho al principio cuando aparecio en los 80s el CD,..y Philips proponia los 14 bits y Sony los 16 bits,..como el estandar para el Cd era de 16bits a 44,1 khz....Philips implemento sus filtros de sobremuestreo que agregaban los bits faltante.....Ahora lo discutible es cuando salio el chip dac TDA1541 ,...aun seguian sobremuestreando.....a lo mejor seria para suavizar, otro caracter o sonoridad......

[Patagonia 739]

Seguí leyendo y me dio dolor de guata, si bien explica bien como se sobremuestrea los conceptos que usa están completamente errados y las comparaciones no hacen sino confundir más.

1- Audio, es una onda perfectamente conocida que se puede reproducir conociendo algunos puntos (Nyquist), se muestrea a una cantidad suficiente para reconstruirla y listo.

2- Imagen: No existe un patrón conocido, el punto siguiente no tiene porqué tener una relación con el anterior, depende de la escena que se esté mirando. Lo que se hace entonces es poner una malla de sensores de luz cada uno independiente del otro y ellos registran color (usualmente RGB) e intensidad para cada punto de la malla, de hecho lo normal es que cada punto sean 3 sensores uno por cada color. Después eso se traduce en una imagen.

Sobremuestreo: Tiene la posible ventaja de permitir trabajar mejor los filtros. En el caso del CD para hacer filtro que trabaje bien en la frecuencia 20khz, o que le sea más fácil de implementar es mejor tener harta info a la derecha, así los problemas van a quedar sobre el rango audible. Para toda la info que no esté en el borde (20khz) sobremuestrear no tiene ningún efecto, lo único que haces es agregar info interpolada. Distinto sería si se muestrea desde el principio a mayor frecuencia, ahí si estarías introduciendo más detalle para reconstruir la onda, el efecto real...eso ya es debatible y dependerá si crees o no la frecuencia definida en Nyquist es suficiente para reconstruirla.

Pre-Ringing y Ringing dependen de la calidad de los filtros y el conversor más que otra cosa. Y acá nuevamente mezcla temas de imagen que no tienen nada que ver. La foto del guatón lo que tiene es sharpening, sharpening es un proceso de la imagen que lo que hace es mediante algún algoritmo suponer los bordes de la imagen, imaginen construir una línea, y aumentar la diferencia de brillo y color de los pixeles a cada lado de la línea, ganas diferenciación pero pierdes naturalidad

suma y sigue...

[Patagonia 739]

Los bits son la escala de volumen, con 16 bits tienes entre 112 y 120 db que puedes representar (dependiendo de donde busques la info), más que suficiente para representar música, nuevamente, en los bordes un filtro podría tener menos errores si está sobrado, es como trabajar con el filete y no la grasita del borde jejeje 

[musicsacd 678]

 

hace 2 minutos, Patagonia dijo:

Los bits son la escala de volumen, con 16 bits tienes entre 112 y 120 db que puedes representar (dependiendo de donde busques la info), más que suficiente para representar música, nuevamente, en los bordes un filtro podría tener menos errores si está sobrado, es como trabajar con el filete y no la grasita del borde jejeje 

.....bueno la grasita le da el saborch....Sldos estimado

[Patagonia 739]

hace 1 minuto, musicsacd dijo:

 

.....bueno la grasita le da el saborch....Sldos estimado

éjale, ahí te pasaste pa otro lado, en los vinilos muchos dicen que es justamente la distorsión que introduce lo que le da ese sabor especial...distorsión como lo haría un mal filtro digital con la grasita...

[musicsacd 678]

hace 3 minutos, Patagonia dijo:

Los bits son la escala de volumen, con 16 bits tienes entre 112 y 120 db que puedes representar (dependiendo de donde busques la info), más que suficiente para representar música, nuevamente, en los bordes un filtro podría tener menos errores si está sobrado, es como trabajar con el filete y no la grasita del borde jejeje 

Te dejo este articulo del Profesor Ryohei Kusunoki , ahi me das tu opinion...igual yo de a poco estoy aprendiendo lo que es el sobremuestreo.....igual es muy interesante,  y aprender de los Dac

 

https://www.sakurasystems.com/articles/Non-oversampling-DAC.html

 

[Patagonia 739]

Me quiero ir a las 13...tengo que trabajar algo jajaja

[musicsacd 678]

...cuando pueda no mas,..asi aprendo de uds tambien,....su opinion siempre es valiosa 

hace 5 minutos, Patagonia dijo:

Me quiero ir a las 13...tengo que trabajar algo jajaja

falta poco