Varför högre än 20kHz?

Hur funkar tekniken bakom bra hifi?

Moderator: Redaktörer

Användarvisningsbild
Baffel
Semesterfirare
 
Inlägg: 5660
Blev medlem: 2018-11-26

Varför högre än 20kHz?

Inläggav Baffel » 2021-04-13 07:17

Vi hör ju inte över 20kHz . Vi hör ju inte ens upp till 20kHz efter x års ålder , så varför inom hifi talas det om toner över 20kHz när det kommer till musikåtergivning? Om det går spikrakt upp till 20kHz så vad spelar det för roll? Detta gäller signalen som matas in i förstärkaren dvs.

Det enda jag kan tänka mig är att när väl en signal ska förstärkas så behövs toner över 20 kHz för att det inte ska skapas lopper som påverkar signalen negativt , distorsion, frekvensgång? etc under 20 kHz. Om det fungerar så?

Ifall det är så att det behövs insignal en bit över 20kHz för att signalen ska kunna förstärkas rakt upp till 20kHz hur pass högt bör signalen gå? 40kHz, 80,120, eller?

Misstänker att det också har att göra med hur brant signaler klipps av . I vilket fall om någon kunnig kunde reda ut mina funderingar vore jag tacksam.

Nyquistfrekvensen/ Nyquistkriteriet

Nyquistkriteriet är ett annat ord för samma sak, nämligen att en signal som ska samplas inte får ha några frekvenskomponenter ovanför halva samplingsfrekvensen.
I princip är Nyquistfrekvensen samma som kanalens bandbredd men det förutsätter att det finns perfekta (ideala) filter som kan släppa igenom de önskade frekvenserna samtidigt som det kapar bort alla oönskade frekvenser. I praktiken använder man sig av översampling d.v.s. att sampla med en högre frekvens.

Som exempel har en ljud-CD 44 100 Hz som samplingsfrekvens. Nyquistfrekvensen blir då 22 050 Hz vilket är den högsta frekvensen som skulle kunna lagras i idealfallet. I praktiken gäller det att när ett filter släpper igenom signaler med lägre frekvens än 20 000 Hz och inte blockerar signaler förrän frekvensen når över 22 000 Hz blir en CD-skivas frekvensområde 0–20 000 Hz.


https://sv.wikipedia.org/wiki/Nyquistfrekvensen

Så duger inte ovan nämnda? Måste det gå högre än 44.1? Här talas det om 96 kHz, varför fokus på det? Om det nu är samplingsfrekvens, ? Hur nu det funkar i sammanhanget. Blev det en fråga till. :)
viewtopic.php?f=9&t=71930&start=60

P.s jag vet att det finns fler som funderar på detta.

Användarvisningsbild
pLudio
 
Inlägg: 2399
Blev medlem: 2003-06-17
Ort: Stockholm

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav pLudio » 2021-04-13 09:21

Sluta slå den döda hästen.
Caveat auditor. If bass was "faster" it would be "treble."

Användarvisningsbild
Baffel
Semesterfirare
 
Inlägg: 5660
Blev medlem: 2018-11-26

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav Baffel » 2021-04-13 09:49

För dig så är nog detta självklarheter. Då kan du väl med några få meningar förklara varför. Mycket möjligt att jag missuppfattat något, eller missat något fullständigt självklart. :)

Om det har det betydelse för ljudet så är det väl intressant att veta hur det ligger till.

Användarvisningsbild
pLudio
 
Inlägg: 2399
Blev medlem: 2003-06-17
Ort: Stockholm

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav pLudio » 2021-04-13 10:14

Caveat auditor. If bass was "faster" it would be "treble."

Användarvisningsbild
Baffel
Semesterfirare
 
Inlägg: 5660
Blev medlem: 2018-11-26

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav Baffel » 2021-04-13 11:07

Kanon, i länken från dig pLudio står :
They asked good questions that deserve detailed answers.

I was also interested in what motivated high-rate digital audio advocacy. Responses indicate that few people understand basic signal theory or the sampling theorem, which is hardly surprising. Misunderstandings of the mathematics, technology, and physiology arose in most of the conversations, often asserted by professionals who otherwise possessed significant audio expertise. Some even argued that the sampling theorem doesn't really explain how digital audio actually works [1].


Jag studerar det där. Återkommer säkerligen med frågor. :)

Användarvisningsbild
I-or
Herr Ekvalisator
 
Inlägg: 6171
Blev medlem: 2020-08-30

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav I-or » 2021-04-13 11:38

Det är meningslöst att koda information som vi ändå inte kan höra. Friska 20-åringar hör upp till ca 20 kHz och för högre frekvenser visar diverse modernare forskningsresultat att hörseltröskeln ökar med runt 130 dB/oktav.

Inte ens unga och friska människor hör alltså någonting alls över 20 kHz.

Sedan tillkommer det faktum att hörselns "övre gränsfrekvens" (gränsen är förstås inte absolut utan nivåberoende) anses avta med ca 200 Hz/år för normalt hörande individer. Jag spekulerar dock i att det egentligen snarare är hörseltröskeln som långsamt stiger för höga frekvenser och att medelålders friska individer fortfarande hyfsat ofta faktiskt kan höra höga frekvenser, men att det krävs lite högre ljudtrycksnivå (vilket man i princip alltid uppnår vid musiklyssning).
Teknisk konsult inom akustik och audioteknik

Användarvisningsbild
Baffel
Semesterfirare
 
Inlägg: 5660
Blev medlem: 2018-11-26

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav Baffel » 2021-04-13 12:13

Precis och det lär väl sig t.o.m ungar i mellanstadiet , eller om det är högstadiet, att man inte hör över 20 kHz. Så varför inom Hifi detta fokus på frekvenser över 20 kHz? . Om det inte har att göra med hur insignalen förstärks , som jag varit inne på i mitt första inlägg. Dvs insignal till förstärkeriet behöver gå en bit över 20kHz för att sedan komma ut rakt upp till 20 kHz, ur högtalarna / lurarna, eller?. Förstärkaren bör väl då också kunna hantera frekvenser över 20 kHz.

Läser pLudios länk och ser vad som framkommer där... :)

Edit, samt att förmågan att höra högre frekvenser avtar med åren. Det minns jag , tror jag, att vi testade i skolan . Ungarna vs majen. Vi ungar var såklart mycket bättre på att höra de högre frekvenserna . :)
Senast redigerad av Baffel 2021-04-13 12:25, redigerad totalt 2 gånger.

Användarvisningsbild
pLudio
 
Inlägg: 2399
Blev medlem: 2003-06-17
Ort: Stockholm

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav pLudio » 2021-04-13 12:15

I-or skrev:Sedan tillkommer det faktum att hörselns "övre gränsfrekvens" (gränsen är förstås inte absolut utan nivåberoende) anses avta med ca 200 Hz/år för normalt hörande individer. Jag spekulerar dock i att det egentligen snarare är hörseltröskeln som långsamt stiger för höga frekvenser och att medelålders friska individer fortfarande hyfsat ofta faktiskt kan höra höga frekvenser, men att det krävs lite högre ljudtrycksnivå (vilket man i princip alltid uppnår vid musiklyssning).

Nog hör de flesta 50-åringar långt över 10 kHz? Jag tror det ligger en hel del i din spekulation.
Caveat auditor. If bass was "faster" it would be "treble."

Användarvisningsbild
I-or
Herr Ekvalisator
 
Inlägg: 6171
Blev medlem: 2020-08-30

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav I-or » 2021-04-13 12:17

200 Hz/år över 20 år, alltså, vilket motsvarar en övre gränsfrekvens om 14 kHz vid 50 års ålder.
Teknisk konsult inom akustik och audioteknik

Användarvisningsbild
I-or
Herr Ekvalisator
 
Inlägg: 6171
Blev medlem: 2020-08-30

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav I-or » 2021-04-13 12:31

Baffel skrev:Precis och det lär väl sig t.o.m ungar i mellanstadiet , eller om det är högstadiet, att man inte hör över 20 kHz. Så varför inom Hifi detta fokus på frekvenser över 20 kHz? . Om det inte har att göra med hur insignalen förstärks , som jag varit inne på i mitt första inlägg. Dvs insignal till förstärkeriet behöver gå en bit över 20kHz för att sedan komma ut rakt upp till 20 kHz, ur högtalarna / lurarna, eller?. Förstärkaren bör väl då också kunna hantera frekvenser över 20 kHz.

Läser pLudios länk och ser vad som framkommer där... :)


Nä, 20 kHz räcker egentligen överallt (med lite teknisk marginal blir det 22 kHz) även om vettigt konstruerade analoga konstruktioner i praktiken alltid får en högre övre gränsfrekvens på köpet.

Kommersiellt är det en helt annan sak förstås. Alla vill lura folk att köpa mer prylar och specifikationer är ett av de bästa sätten. Alla förstår ju att 96 måste vara bättre än 44, för att inte tala om 192.

Det är helfestligt när en skräphögtalare för multiroom-bruk får negativ kritik i recensioner för att den inte klarar "högupplöst ljud" 96/24, när den inte ens är nära att göra 44,1/16 rättvisa.
Teknisk konsult inom akustik och audioteknik

RolffRojs
 
Inlägg: 382
Blev medlem: 2021-01-22

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav RolffRojs » 2021-04-13 12:47

Skillnad verkar kunna urskiljas. Är det pga av den hårda filtreringen 20-22.050 kHz?
sample.jpg
sample.jpg (312.33 KiB) Visad 1960 gånger


https://www.researchgate.net/publicatio ... vs_882_kHz

Användarvisningsbild
I-or
Herr Ekvalisator
 
Inlägg: 6171
Blev medlem: 2020-08-30

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav I-or » 2021-04-13 13:08

Tja, ibland dyker det upp någon undersökning, där man påstår sig ha uppnått detekterbarhet för en samplingsfrekvens om 44,1 kHz. I just denna undersökning har man inte ens bemödat sig att mäta frekvensgången för de båda system man har använt, varför den i praktiken hör hemma på sophögen.

"Regarding the comparison between files recorded at 88.2 kHz and 44.1 kHz, significant results were observed for the Violin excerpt only, p = .006. Regarding the comparison between files recorded at 88.2 kHz and their down-sampled 44.1 kHz version, no significant result was observed."

Den enda statistiskt säkerställda skillnaden kom alltså när man jämförde resultat från två olika inspelningsenheter och när man istället samplade ned data för en och samma enhet försvann skillnaderna. Inget märkligt alls, alltså.

Mot enstaka undersökningar som denna brukar det stå minst 20 andra väl utförda undersökningar, där man har fått motsatt resultat. Vetenskapen har varit ense i denna fråga i 30 år eller så.
Teknisk konsult inom akustik och audioteknik

Användarvisningsbild
pLudio
 
Inlägg: 2399
Blev medlem: 2003-06-17
Ort: Stockholm

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav pLudio » 2021-04-13 13:24

Heh.
However, our findings question the common practice of recording at high sample rates and later down sampling, as it seems to lower the sound quality more than recording directly at 44.1 kHz.

Så de kunde peka ut resamplern in Pyramix. Vi vet heller inte vilka filter som använts.
Caveat auditor. If bass was "faster" it would be "treble."

Användarvisningsbild
Baffel
Semesterfirare
 
Inlägg: 5660
Blev medlem: 2018-11-26

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav Baffel » 2021-04-13 13:47

Aha .,

Vid inspelning av CD-skivor använder man sig av minst 16-bitar när man samplar och återger den analoga signalen. För digital signalbehandling kan större ordlängd användas, som sedan avrundas före lagring till CD. Samplingsfrekvensen är 44 100 Hz, enligt standard.

Den digitala resultatet kan i sin tur signalbehandlas digitalt, exempelvis filtreras, eller komprimeras med exempelvis komprimeringsalgoritmen "MP3" som är en algoritm speciellt optimerad efter människans hörsel för att åstadkomma en god kompression utan att förlora normalt hörbart innehåll. Den ursprungliga datamängden reduceras till ca 10 % storlek, och dekomprimeras vid uppspelning.

Additiv, multiplikativ och olinjär onoggrannhet
Omvandlingsfel sker på olika sätt i A/D-omvandlare, beroende på arbetsprincip. Felen kan vara som en konstant avvikelse, proportionell eller olinjär. Dessutom kan felen variera bitvis. En omvandlares prestanda anges med antalet korrekta bitar, maximal onoggrannhet i procent samt monotonicitet, antal bitas som stämmer i sekvens (alltså att ett större värde också motsvaras av större tal). För ett i praktiken tillförlitligt resultat behöver man ta hänsyn till brus, jordning och digitala störningar, exempelvis tekniska fel på matningsspänning.


https://sv.wikipedia.org/wiki/A/D-omvandlare

Så det kan strula till sig .Fast det som nämns i wikilänken beror ju på en hel del olika faktorer.

Användarvisningsbild
I-or
Herr Ekvalisator
 
Inlägg: 6171
Blev medlem: 2020-08-30

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav I-or » 2021-04-13 14:23

Ovanstående handlar dock om inspelning, vilken typiskt utförs med minst 48 kHz samplingsfrekvens (oftast högre, då det knappast kostar något idag) eftersom detta sedan länge har varit proffsstandard.

På avspelningssidan har det sedan länge funnits så goda färdiga kretslösningar att köpa från stora tillverkare att det även för mycket rimliga pengar går att göra helt transparenta eller försumbart färgande DAC-enheter. Detta gäller åtminstone om man håller sig till vettiga digitala filter och inte börjar flumma omkring när det gäller s.k. "time smear", vilket inte är hörbart av exakt samma skäl som vi inte kan höra frekvenser över 20 kHz.

Dessutom, vilket är ojämförligt viktigast, färgar även den enklaste DAC i en modern mobiltelefon minst 1000 gånger mindre än kompressionssmeten från vilken masteringstudio som helst.
Teknisk konsult inom akustik och audioteknik

Användarvisningsbild
Baffel
Semesterfirare
 
Inlägg: 5660
Blev medlem: 2018-11-26

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav Baffel » 2021-04-13 16:06

I-or skrev:Ovanstående handlar dock om inspelning, vilken typiskt utförs med minst 48 kHz samplingsfrekvens (oftast högre, då det knappast kostar något idag) eftersom detta sedan länge har varit proffsstandard.

På avspelningssidan har det sedan länge funnits så goda färdiga kretslösningar att köpa från stora tillverkare att det även för mycket rimliga pengar går att göra helt transparenta eller försumbart färgande DAC-enheter. Detta gäller åtminstone om man håller sig till vettiga digitala filter och inte börjar flumma omkring när det gäller s.k. "time smear", vilket inte är hörbart av exakt samma skäl som vi inte kan höra frekvenser över 20 kHz.

Okej, låter vettigt.

I-or skrev:Dessutom, vilket är ojämförligt viktigast, färgar även den enklaste DAC i en modern mobiltelefon minst 1000 gånger mindre än kompressionssmeten från vilken masteringstudio som helst.

:mrgreen:

För övrigt följ Hifikgs kamp/ krig mot Warner här, det börjar på sidan 241, from inlägg 2021-04-10 22:51
viewtopic.php?f=16&t=48126&start=7230

jansch
 
Inlägg: 3675
Blev medlem: 2009-05-01

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav jansch » 2021-04-14 22:46

Det finns vissa "auktoriteter" som hävdar att trots att man inte hör över 13 - 20kHz påverkas hörseln ändå.
Jag har inte fattat hur det går till.

Jag har t.ex, bara för skoj skull spelat in min flygel med bandbegränsning 16kHz och och utan bandbegränsning där till slut högtalarnas återgivning begränsar till ca 25kHz (uppmätt) och det är ingen skillnad alls (subjektivt).
Jag hör till ca 13,3kHz nu.... 96 dB. Däröver känns det bara mer obehagligt utan ljudupplevelse.

Mätmässigt producerar flygeln frekvenser långt över.

Användarvisningsbild
Baffel
Semesterfirare
 
Inlägg: 5660
Blev medlem: 2018-11-26

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav Baffel » 2021-04-15 15:56

Intressant test. :)...och intressanta iakttagelser/ upplevelser.

Användarvisningsbild
juanth
 
Inlägg: 3575
Blev medlem: 2012-04-18
Ort: Sthlm

Re: Varför högre än 20kHz?

Inläggav juanth » 2021-04-15 18:57

jansch skrev:Det finns vissa "auktoriteter" som hävdar att trots att man inte hör över 13 - 20kHz påverkas hörseln ändå.
Jag har inte fattat hur det går till.

Jag har t.ex, bara för skoj skull spelat in min flygel med bandbegränsning 16kHz och och utan bandbegränsning där till slut högtalarnas återgivning begränsar till ca 25kHz (uppmätt) och det är ingen skillnad alls (subjektivt).
Jag hör till ca 13,3kHz nu.... 96 dB. Däröver känns det bara mer obehagligt utan ljudupplevelse.

Mätmässigt producerar flygeln frekvenser långt över.



Jag hade ett par Spendor BC1 högtalare ett tag. De har bas, diskant och superdiskant. Diskanten tar slut kring 13 Khz där superdiskanten tar över. När jag fick hem dem (auktion) så lyssnade jag på alla element för att se om de var hela och jag konstaterade att superdiskanten kunde jag inte höra och tolkade det som den var trasig (i båda) jag lyssnade genom ett rör.

När jag sedan för att vara riktigt säker på funktionen, så kopplade jag ur superdiskanten medan jag lyssnade på hela högtalaren och då hördes det väldigt tydligt att den saknades, och fungerade.
Det är väl det som brukar benämnas som Air..

Jag hör ungefär till 16,5 Khz

Lite senare så insåg jag att jag kunde ha frågat barnen, bett dem lyssna..
Mvh Johan


Orthoakustiska öron. Bor i Sörmland och ibland i Sthlm


Återgå till Teknikforum


Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Inga registrerade användare och 8 gäster