Uppsampling, va, é de bra dä?

[NNord]

Det finns ju CD-spelare med uppsampling.

Är det nått att ha, verkar lite underligt.. Får man mer infromation än vad som finns från början

Är det båg, eller bra? Och hur funkar det.

[CJNE]

Jag citerar mig själv från ett inlägg i HTPC tråden, frågan passar väl bättre här.

Ska ni inte ha denna istället då
http://www.zerooneaudio.com/product_Ti48.htm

Mycket intressant!
Själva apapraten är inte så intressant för min del men däremot vad den
gör eftersom det förmodligen går att göra samma sak med en HTPC och
ett ljudkort som stödjer variabla samplingsfrekvenser ut.

Speciellt den den text som handlar om uppsampling var mycket
instressant läsning!
Det verkar alltså som att det kan finnas en vinst med att sampla upp
ändå, jag är själv inte tillräckligt insatt i det hela men det vore kul att
veta hur mycket det ligger i det.

I länken i citatet finns en förklaring till varför det är bra att sampla upp (eller kanske översampla passar bättre?)

[Margaux]

I deltasigmaomvandlare (som tex jag har i min processor) sker uppsampling och filtrering i A/D omvandlaren om jag har förstått saken rätt. Man har alltså ingen nytta av någon uppsampling av signalen före A/D omvandlingen i tex ett ljudkort om man vill köra SP/DIF.

Bra länk för den intresserade:

http://www.beis.de/Elektronik/DeltaSigma/DeltaSigma.html

[Max_Headroom]

Jag läste en australiensisk sida på Nätet om uppsampling. Tyvärr sparade jag varken sida eller URL. Men men om jag förstod innehållet rätt där så var uppsampling en bra metod att skapa störningar och fel. Jag har hur som helst svårt att se poängen med att räkna om bitströmmen till ett annat format. I regel brukar principen "håll det så enkelt som det går, men inte enklare än så" vara bra.

[CJNE]

Jo man undrar ju lite vad det ditheringtrick som beskrivs i länken gör
med signalen egentligen, det borde färga...?

Att översampla (alltså att sampla om till en multipel av orginalfrekvensen)
borde inte i sig inte innebära någon förvrängning, däremot uppsampling
(sampla om till något annat än en multipel ex 44.1->48 ) måste ju innebära
att signalen förvrängs.

[zvenzzon]

Jo, när man översamplar så kan DA-omvandlaren jobba på högre frekvens och då blir det blir lättare att implementera rekonstruktionsfiltret.

[LypsylateX]

Får man mer infromation än vad som finns från början

Nej, men man kan använda brantare filter däruppe-i-trakterna, förmodligen för att få bort kvantiseringsbrus.

Finns säkert någon som har stenkoll på vad det där filtret som-jag-vill-minnas gör och varför, annars kan jag ta en session på Google.

Edit #1: Det uttrycket man normalt använder är såvitt jag vet översampling, inte uppsampling. Det är nog skiljda saker.

Edit #2: http://en.wikipedia.org/wiki/Oversampling

Edit #3: http://www.earlevel.com/Digital%20Audio/Oversampling.html

Edit #4: Mindre brant filter menade jag nog egentligen...

[Jax]

Edit #1: Det uttrycket man normalt använder är såvitt jag vet översampling, inte uppsampling. Det är nog skiljda saker.

Inte som jag ser det. Översampling är ett specialfall av uppsampling där man samplar upp till en tvåpotensmultipel av ursprungssamplinghastigheten. Oavsett förhållandet mellan hastighet in och ut så interpoleras de nya samplen ur de gamla.

[Nagrania]

Som jag ser det så kan det inte bli bättre än original cd:n oavsett om man samplar upp eller ej (om man inte har en dålig DA). Det handlar ju om antalet provtagningar per tidsenhet och om man på en skiva gör en provtagning så lär det ju inte bli bättre av att jag gör två på samma sak. Jag har f.ö. testat och lyssnat på massor av skivor genom en Rostec konverter (88,2 - 96/24) och jag kan då inte märka någon skillnad (vilket jag inte heller trodde).

[Jax]

Som jag ser det så kan det inte bli bättre än original cd:n oavsett om man samplar upp eller ej (om man inte har en dålig DA). Det handlar ju om antalet provtagningar per tidsenhet och om man på en skiva gör en provtagning så lär det ju inte bli bättre av att jag gör två på samma sak. Jag har f.ö. testat och lyssnat på massor av skivor genom en Rostec konverter (88,2 - 96/24) och jag kan då inte märka någon skillnad (vilket jag inte heller trodde).

Korrekt. Upp- eller översampling tar inte fram mer information än vad som fanns från början. Det är bara ett sätt att förenkla rekonstruktionen efter D/A.

[LypsylateX]

Inte som jag ser det. Översampling är ett specialfall av uppsampling där man samplar upp till en tvåpotensmultipel av ursprungssamplinghastigheten. Oavsett förhållandet mellan hastighet in och ut så interpoleras de nya samplen ur de gamla.

Jo... men de avrundningsfel som man får vid uppsampling uppträder väl inte vid översampling?

Edit: (Alltså, om man dubblar samplingsfrekvensen kommer man alltid ha två i tid brevid varandra liggande samples med samma värde. Detta gäller inte om man uppsamplar t.ex. från 44.1->48.)

[Johan_Lindroos]

Inte som jag ser det. Översampling är ett specialfall av uppsampling där man samplar upp till en tvåpotensmultipel av ursprungssamplinghastigheten. Oavsett förhållandet mellan hastighet in och ut så interpoleras de nya samplen ur de gamla.

Jo... men de avrundningsfel som man får vid uppsampling uppträder väl inte vid översampling?

Edit: (Alltså, om man dubblar samplingsfrekvensen kommer man alltid ha två i tid brevid varandra liggande samples med samma värde. Detta gäller inte om man uppsamplar t.ex. från 44.1->48.)

Svar till din "edit":
Nej, det tror jag inte. Mellanliggande värden interpoleras fortfarande vid översampling.

Att det kan bli beräkningsfel vid omsampling till annan frekvens än multiplar av samplingsfrekvensen beror på att man först måste sampla upp signalen till en jättehög frekvens som man sedan plockar ur de sampel som ger den samplingsfrekvens man vill ha. Ungefär så funkar alla sample-rate-konverterare.

Har jag fel i detta skulle jag uppskatta om någon omedelbart kan korrigera!

[CJNE]

Och vad blir summan av kardemumman då egentligen, finns det någon
som helst reell vinst med översampling (alltså utan att färga)?

Som till exempel möjlighet att använda ett flackare lågpassfilter.
(samma länk som LypsylateX's edit #3, intressant läsning, tack för det!)

[Nagrania]

Och vad blir summan av kardemumman då egentligen, finns det någon som helst reell vinst med översampling. Som till exempel möjlighet att använda ett flackare lågpassfilter.

Om man gör en frekvensanalys på en CD-skiva så finner man att lågpassfiltreringen redan är klar i musiken. Det finns överhuvudtaget inget över 20,6KHz. Alltså behöver man inte så branta filter.... eller hur.

[Style]

Och vad blir summan av kardemumman då egentligen, finns det någon som helst reell vinst med översampling. Som till exempel möjlighet att använda ett flackare lågpassfilter.

Om man gör en frekvensanalys på en CD-skiva så finner man att lågpassfiltreringen redan är klar i musiken. Det finns överhuvudtaget inget över 20,6KHz. Alltså behöver man inte så branta filter.... eller hur.

du måste ha ett antialiasfilter som är tvärbrant annars kommer det att låta mycket illa. Bästa sättet att förstå varför är att titta på Shannons interpolationsformel. Eller förenklat: ja det finns ingen siganl över halva samplingsfrekvensen, däremot skapar DAn en massa oväsen över som måste filtreras bort.

[LypsylateX]

Om man läser den här Atkinson-artikeln... http://stereophile.com/asweseeit/344/ ...så verkar det vara tomma samples som man fyller på med!

Jag tycker att det verkar knepigt, kanske har jag missuppfattat någonting.

For its first CD players, Philips realized that by adding three zero-valued samples in between each valid audio sample, the effective sample rate would be increased to 176.4kHz, and the unwanted images, instead of lying 22.05kHz on either side of 44.1kHz and its multiples, would now lie at either side of 176.4kHz and its multiples.

[Nattlorden]

Nejdå, det är precis det man gör. ( Om det sedan uppsampling är ett dåligt använt ord i sammanhanget är en annan fråga )

I princip är det väl så att man ger en mer avancerad omvandlare ett lätt jobb istället för att köra en enklare på gränsen till vad den klarar av.

[Nagrania]

Jag har tittat på ett otal olika cd-skivor och man kan se att skivorna kan vara brända med olika lågpassfilter. Det var t.ex vanligare att man på 80-talet satte in lp-filtret lite tidigare än man gör idag. Man kan alltså se vilka som sitter än idag med äldre typer av AD:n. Jag har nämligen ständigt ett DK stereo och FFT-instrument inkopplad i min rigg.

[Style]

Jag har tittat på ett otal olika cd-skivor och man kan se att skivorna kan vara brända med olika lågpassfilter. Det var t.ex vanligare att man på 80-talet satte in lp-filtret lite tidigare än man gör idag. Man kan alltså se vilka som sitter än idag med äldre typer av AD:n. Jag har nämligen ständigt ett DK stereo och FFT-instrument inkopplad i min rigg.

alla skivor är brända med lågpassfilter. Ett likadant antialiasingfilter som sitter efter DAn måste nämnligen sitta före ADn, annars får man alias-problem (heter det vikningsdistorsion på svenska?)

[Naqref]

(heter det vikningsdistorsion på svenska?)

Jupp.

[Nagrania]

Vikningsdistorsion ..... mmm jag vet. Men vad är egentligen för och nackdelarna med bitstream vis avi en 16 bitars linjär teknik förutom det att man kan ha mindre branta lågpassfilter med bitstream.

[Svante]

Så gott som alla dacar idag översamplar. Skälet till det är framför allt att det är så jäsikens svårt att göra 65536 steg med en precision på 1/65536:e-del (minst). (16 bitar ger ju 2^16=65536 kvantiseringsnivåer.) Det är inga stora toleranser som tillåts då.

Om man samplar snabbare, tex fyra ggr så snabbt, kommer störsignalen som fås av kvantiseringen att få 1/4 så mycket effekt i det hörbara området om störsignalen är att betrakta som vitt brus. 1/4 av effekten ger -6 dB, vilket gör att man klarar sig med en 15-bitars omvandlare. Om man sen översamplar fortare och dessutom formar bruset, så kan man klara sig med ganska få bitar. Precision i amplitudled har alltså bytts mot en högre klockfrekvens och man gör stora vinster ekonomiskt och stabilitetsmässigt.

Edit: och förstås får man fördelarna med att det behövs ett mindre brant antivikningsfilter som de andra har sagt. Men jag tror faktiskt att det är sekundärt.

[hevi]

Svar till din "edit":
Nej, det tror jag inte. Mellanliggande värden interpoleras fortfarande vid översampling.

Att det kan bli beräkningsfel vid omsampling till annan frekvens än multiplar av samplingsfrekvensen beror på att man först måste sampla upp signalen till en jättehög frekvens som man sedan plockar ur de sampel som ger den samplingsfrekvens man vill ha. Ungefär så funkar alla sample-rate-konverterare.

Har jag fel i detta skulle jag uppskatta om någon omedelbart kan korrigera!

Du har väl *typ* rätt i det du säger, men i praktiken gör man förståss inte någon fullständig interpolation/decimering eftersom det skulle kräva vansinnigt mycket beräkningar. Både interpolation och decimering handlar egentligen om att göra ett smart lågpassfilter .

I interpolationen slänger ju man endast in ett antal nollor mellan varje sample och lågpassfiltrerar sedan signalen. I fallet med decimering låpassfiltrerar man först signalen och plockar sedan bort samples. Genom att kombinera de båda lågpassfiltren i den digitala domänen kan man utnyttja det faktum att de flesta samples in till det kombinerade FIR-filtret är 0, vilket sparar massor av beräkningar. Dessutom kan man utnyttja det faktum att decimatorn kastar bort en massa samples, vilket också sparar en massa beräkningar.

För att sätta beräkningsfelen i proportion kan nämnas att en hygglig SRC för audiobruk kanske har -130dB THD+n upp till f0,5.

Henrik

[Svante]

I interpolationen slänger ju man endast in ett antal nollor mellan varje sample och lågpassfiltrerar sedan signalen. I fallet med decimering låpassfiltrerar man först signalen och plockar sedan bort samples. Genom att kombinera de båda lågpassfiltren i den digitala domänen kan man utnyttja det faktum att de flesta samples in till det kombinerade FIR-filtret är 0, vilket sparar massor av beräkningar. Dessutom kan man utnyttja det faktum att decimatorn kastar bort en massa samples, vilket också sparar en massa beräkningar.

Javisst! Så är det. Som kuriosa kan man ju säga att det inte behöver göras med FIR-filter, det är mycket effektivare med IIR-filter, om den där mellanfrekvensen inte är alltför hög. Som exempel kan ett 16:e ordningens elliptiskt filter ger 0,1 dB rippel i passbandet upp till 0,45 fs och -100 dB vid 0,5 fs. Kruxet är att det inte blir linjär fas, men det löser man genom att köra filen en gång till baklänges genom samma filter.

Om det är filer man ska sampla om alltså. I realtid finkar det ju inte.

Jag skrev en gång i världen ett sånt nersamplingsprogram som samplade ner en SPDIF-ström on the fly på en 486-50 MHz. Filerna fick inte plats på de 100MB-hårddiskar som var vanliga då, så vi ville sampla ner data från 48 till 16 kHz. Det var inte lika bra filtrering, jag tror det blev 8:e ordningens filter och det blev förstås inte faslinjärt. Jag fick ta till matteprocessorassembler för att det skulle gå. Det var tider det.

[hevi]

Om man sen översamplar fortare och dessutom formar bruset, så kan man klara sig med ganska få bitar. Precision i amplitudled har alltså bytts mot en högre klockfrekvens och man gör stora vinster ekonomiskt och stabilitetsmässigt.

Nackdelen med noise shaping är förståss att man bara flyttar bruset i frekvensdomänen. Fåbitsomvandlare lider ju i princip alltid av "bruspucklar" högre upp i frekvens (man försöker skjuta bruset upp i frekvens så man kan lågpassfiltrera bort det på analogsidan). Dessutom blir impulssvaret ofta mer eller mindre påverkat. Ett typexempel är SACD som uppvisar en stigande bruskurva och ett impulssvar som är svagt asymetriskt, vilket många rynkar på näsan åt.

En annan sak man skulle kunna filosofera över en smula är hur mycket en normal A/D omvandlare för studiobruk stökar till brus och impulssvar, för de är väl nästan alltid 1-bitsomvandlare med noise shaping?

Henrik

[Svante]

Om man sen översamplar fortare och dessutom formar bruset, så kan man klara sig med ganska få bitar. Precision i amplitudled har alltså bytts mot en högre klockfrekvens och man gör stora vinster ekonomiskt och stabilitetsmässigt.

Nackdelen med noise shaping är förståss att man bara flyttar bruset i frekvensdomänen. Fåbitsomvandlare lider ju i princip alltid av "bruspucklar" högre upp i frekvens (man försöker skjuta bruset upp i frekvens så man kan lågpassfiltrera bort det på analogsidan). Dessutom blir impulssvaret ofta mer eller mindre påverkat. Ett typexempel är SACD som uppvisar en stigande bruskurva och ett impulssvar som är svagt asymetriskt, vilket många rynkar på näsan åt.

En annan sak man skulle kunna filosofera över en smula är hur mycket en normal A/D omvandlare för studiobruk stökar till brus och impulssvar, för de är väl nästan alltid 1-bitsomvandlare med noise shaping?

Henrik

Mja, nu ska vi komma ihåg att i stort sett alla DACar idag har färre riktiga bitar, översampling och noise shaping. Och att flytta bruseffekten upp över det hörbara området är knappast "bara" det är ju sk*tfiffigt. Om man filtrerar bort det analogt, vill säga. Och man behöver ju inte driva upplösningsreduktionen så långt som til 1-bitsomvandlare. Man bör inte ens göra det, för då fungerar inte dither som det är tänkt.

Säkert finns det produkter som är olika bra map hur brusformningen är gjord och hur bruset filtrerats bort analogt, men hela idén med brusformning och översampling är det som har gjort att vi har kommersiellt gångbara och högkvalitativa DACar idag. Annars skulle de nog fortfarande kosta 10 000:- för en äkta 16 bits D/A-omvandlare och då skulle inte CD ha slagit.

[CJNE]

Om det är vanligt med översampling direkt i D/A omvandlaren, finns
det då någon vits med att översampla redan i transporten (alltså att
exempelvis skicka 88,2kHz via S/PDIF)?

Det finns ju vissa transporter som har den möjligheten och det verkar
ju vara en väldigt onödig funktion isåfall.

[Naqref]

Om det är vanligt med översampling direkt i D/A omvandlaren, finns
det då någon vits med att översampla redan i transporten (alltså att
exempelvis skicka 88,2kHz via S/PDIF)?

Nej.