数字音频技术(第6版) 52

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　　第2章数字音频基础25
　　对于临界采样，无法保证进行采样的各个时刻恰好与波形的各个极大值和极小值重采样时刻可能与波形中幅度较低的部分重合，甚至可能与波形的过零点重合。实际中，这并不会造成问题。不会有人试图使用临界采样的，因为采样时总要留有余量。正如我经看
　　到的，为了满足采样定理，必须把一个低通滤波器放在采样器之前。低通滤波器不能削于奈奎斯特频率处的信号，因此需要施加一个保护带。滤波器的截止频率低的
　　频率开始，比如是20kHz，并允许用几千赫兹来让滤波器达到对信号的足够衰减。这确保了没有奈奎斯特频率之上的频率成分能够进入采样器。波形通常都不会进行临界采样，因此每周期里总会有两个以上的采样点。并且，各个采样点与波形之间的相位关系永远也不会是准确的，因为声学波形并没有与采样器进行同步。最后，当我们在第4章中更为严格地考察采样定理时，我们将会看到，波形中位于各个采样点之间的那些部分是可以通过采样过程被捕捉到并被重建的。我们也将看到，输出波形并非以逐个采样点的方式被重建实际上是
　　对很多个采样点所产生的响应进行求和而得到的。同样值得指出的是，任何实际模拟音频信号的带宽都是受限的。没有一个模拟音频系统能拥有无限的带宽。音频信号有限的带宽表明模
　　号的连续波形与数字信号的各个采样点可以表示同样的信息对音频信号进行带宽限制的这种需要并不像它初看上去那样有害。音频信号的频率上限以根据需要向上扩展，只要使用合适的采样频率即如，根据具体的应用情况，所用
　　的采样频率可以从8kHz-192kHz。当然，需要在数字电路运行速度与存储或传输媒体的容量之间做出折中。更高的采样频率需要电路以更快的速度运行，也需要传输更大数量的数据。
　　两者最终都归结为经济问题。比如，制造商根据CD光盘的尺寸、播放时间以及这种媒体的成本选择了44.1kHz作为CD光盘使用的采样频率。另一方面，DVD-音频和蓝光光盘则能使用高至192kHz的采样频
　　图2，2对整个采样（和去采样）过程进行了总结，该图给出了整个处理过程中涉及的各个信号。并且，图的左半部显示了时域中的而图的右半
　　绘了
　　得号在
　　频域中的形象。换句话说，我们既可以观察一个信号随时间变化的幅度，也可以观察它的频率响应。从图2.2A和22B可以看出，必须使用一个低通抗混叠滤波器把输入音频信号的带宽限制在半采样频率S/2以下。该滤波器移除了S/2这个奈奎斯特频率以上的所有频率分量。图22C和22D中的采样信号以采样频率S反复出现，它的频谱由多个脉冲构成，这些脉冲出现在采样频率的各个整数倍上：S，2535，依此类推。当音频信号被采样时，该信号在各个采样时刻的幅度被保留下来，如图2.2E和2.2F所示。不过这个经过采样以后的信号包含了原始频谱的多个镜像，这些镜像分别以采样频率的各个整数倍为中心。为了重建被采样信各个采样
　　通过-个低通抗镜像滤波器，从而滤除S/2频率以上的所有镜像，如图22G和22H所示。
　　这个滤波器在波形的各个采样
　　间进行内插，重建出输入的限带音频信号。如第4章所述