Σαν γνώστης της θεωρίας (σχετικό αυτό 
) και όχι της πρακτικής υλοποίησης, μου έκανε και εμένα εντύπωση αυτή η αναφορά του reviewer της audigy στα 96/2=48ΚΗz αποκοπής, με δεδομένο ότι το audio εύρος που μας ενδιαφέρει - και θα "επιζήσει" στο τέλος - δεν είναι τα 48KHz αλλά (πάνω/κάτω) τα 20KHz.
Αυτη η παρατηρηση ηταν και η δικη μου απορια τη πρωτη φορα που εκανα μαθημα στο ψηφιακο ηχο.
Και η απαντηση ομως ηταν εξισου απλη....μαθηματικα!
Το προβλημα ειναι πως οταν μια συχνοτητα μετατρεπεται απο αναλογικη σε ψηφιακη, περα απο την αντιστοιχη "εικονα" που θα εχει στο ψηφιακο κοσμο, δημιουργει αλλες 2 "εικονες" που βρισκονται απο συγκεκριμενο τυπο.
Πχ:
Πες πως εμεις εχουμε μια συχνοτητα των 17Hz που θελουμε να μετατρεψουμε σε ψηφιακη και η συχνοτητα δειγματοληψιας ειναι τα 30Hz, τα οποια ( δυστυχως για εμας ) εχουν Συχνοτητα Nyquist τα 15Hz. Αρα, οτιδηποτε παραπανω απο 15Hz ειναι εκτος "συχνοτητας" κι αρχιζει τα προβληματα, διοτι θα δημιουργησει 2 πλευρικες συχνοτητες που βρισκονται ως εξης:
( το γιατι τις δημιουργει εχει να κανει με τη θεωρια του συνωνοματου σου κι απαιτει βαρια μαθηματικα, οποτε ας μη μπλεκουμε
)
upper: Fs+17Hz=30Hz+17Hz=47Hz ( οπου Fs=συχνοτητα δειγματοληψιας )
low: Fs-17Hz= 30Hz-17Hz= 13Hz
Οπως βλεπεις η upper εχει "χωθει" μεσα στο ψηφιακο σημα τελειως "παρανομα". Ομως το πραγματικο προβλημα μας ειναι η low η οποια "μπλεκεται" κατω απο 15Hz...αρα ο convertor θα τη μετατρεψει σε ψηφιακο σημα....
Επομενως η συχνοτητα των 13Hz δεν υπηρχε στο αρχικο σημα, αλλα ειναι ενα φαινομενο aliasing που προκαλει τεραστια προβληματα οταν εχουμε πιο πολυπλοκες συχνοτητες!
Πως το γλυτωνουμε τωρα αυτο:
Αρχικα βαζουμε ενα αναλογικο φιλτρο πριν ακομα ο convertor αρχισει τη βαθμιδοποιηση του σηματος. Το ιδανικο θα ηταν να ειχαμε ενα LPF μεγαλου βαθμου, εως και καθετο ωστε να κοβει τελειως οτιδηποτε παει να ξεπερασει τα 15Hz.
Ομως αυτο δε γινεται, διοτι τα αναλογικα φιλτρα αφενος μεν δε μπορουν να κανουν
καθετη κοπη, αφετερου δε λογω κατασκευης ( πυκνωτες κι αντιστασεις )
προκαλουν ενα group delay συχνοτητων, δηλαδη μια καθυστερηση στις συχνοτητες του σηματος. Οσο πιο εντονο ειναι το φιλτρο ( 5ου βαθμου πχ, αρα 30db/οκταβα )τοσο πιο εντονα δημιουργειται αυτο το προβλημα!
Αρα οι κατασκευαστες δε μπορουν να εφαρμοσουν εντονα αναλογικα LPF!
Για να λυσουν το προβλημα δημιουργησαν
τη διαδικασια του oversampling, δηλαδη η ιδια η καρτα πολλαπλασιαζει το sample rate επι εναν αριθμο ( x8, x10, x112 ), οποτε αντι για 30Hz, η δειγματοληψια παει πχ στα 30x10=300Hz. Η διαδικασια αυτη γινεται αυτοματα κι εν αγνοια μας.
Αμεσα αυτο δινει μια συχνοτητα Nyquist στα 150Hz...
Που σημαινει πως το αναλογικο φιλτρο πλεον δρα απο τα 15Hz που ενδιαφερουν εμας εως τα 150Hz που ενδιαφερουν την καρτα, κανοντας πιο ομαλη τη δουλεια του! Και τωρα ερχεται το 2ο προβλημα...Η καρτα πρεπει να "τρεξει" στα 30Hz, αρα το αναλογικο φιλτρο εξομαλυνε καπως τα πραγματα, ομως....οχι ακραια!
Εδω ερχεται το ψηφιακο φιλτρο πλεον ( linear phase ), το οποιο κοβει αποτομα μεν στα 15Hz,
ομως δεν αλλοιωνει το σημα τοσο, διοτι εχει επιδρασει το αναλογικο φιλτρο ακριβως πριν!
Τοτε πλεον ο convertor κανει downsampling "αφαιρωντας" τα extra samples που πηρε με δικο του αλγοριθμο ( εχει σημασια αυτο γιατι οταν θα εξαγει τον ηχο κατα την DA μετατροπη θα κανει την αντιστροφη διαδικασια, προσθετωντας δειγματα ) και πεφτει παλι στα 30Hz δειγματοληψια, χωρις κανενα προβλημα για aliasing φαινομενο!
Επομενως ειναι απαραιτητο να υπαρχουν και τα 2 φιλτρα, διοτι στη πρωτη φαση ( δηλαδη στη "συγκομιδη" δειγματων ) ο convertor επεξεργαζεται ακομα σε αναλογικη μορφη το σημα, οποτε πρεπει να εχει οσο το δυνατον καλυτερη ποιοτητα για να κωδικοποιησει/ψηφιοποιησει αργοτερα!
Συνεχιζεται...
