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口■照额第一章数字声频技术基础
七、A/D转换中的过采样
过采样是指用高于奈奎斯特定理规定的频率对声频信号进行采样。通常在随后的数字滤波过程中，这一高比率被减至为一个正常比率。以使与通常的采样信号相比，不占更多的存储空间。它是采用采样分辨率与采样率之间折中的机制来工作的，也是建立在一个通道传送信息的容量是由这两个因素所决定这一理论的基础之上的。以低分辨率高采样率进行采样可以被转变为以较高的采样分辨率较低采样率的采样，信息不存在任何方面的损失（声音质量）。
过采样现在已经非常流行，广泛地用于大多数高质量的声频转换器中。
尽管过采样A/D转换器经常使用高达基本频率44.1kHz和48kHz128倍的采样率进行采样，但转换器数字输出的实际速率并不超过基本速率。以高速度获得的采样被量化成仅仅几个比特的分辨率，随后再用数字滤波来减少采样率，如图1-18所示。数字低通滤波器将信号带宽限制在1/2基本采样频率之内，以便防止混叠的产生，这是一种抽取滤波器。抽取滤波器靠从过采样流中抽取出采样来降低采样速度。低通滤波执行的结果是明显地增加了采样的字长，但这种增加不是随意进行的，而是要根据周围采样值，准确地计算出每一个采样的正确值（见本章第四节）。虽然过采样转换器最初以低的分辨率对采样进行量化，但抽取滤波器的输出却是具有更高分辨率的，以通常奈奎斯特采样率采样的样本。如果必须的话，采样分辨率可以减少，以产生所需的字长。
过采样带来了一些好处，同时它也是系统在A/D和在D/A环节能提高音质的关键所在。
因为最初的采样速率在声频范围之上（通常十或百倍于正常的频率），从PAM所产生的频谱分布可以看出，所重复的频谱成分已远离声频频带，如图1-19所示。用在传统转换器中的模拟抗混叠滤波器被数字抽取滤波器所代替，如果在D/A转换中过采样，那么模拟重建滤波器的滚降就会更缓。这将改善声频频带内的相位响应的特性，从而改善声音质量。过采样也使得将"噪声整形"法引入转换处理成为可能，它可以将量化噪声的绝大部分转移到频谱的可听范围之外。
低分辨率采样高分辨率采样萋|
电有混叠
的区域
数字低频L！
常贺一|采样|蛋化|酸部酸
高采样率（nf）
正常采样率频带
图1-18过采样A/D转换处理的方框图图1-19PAM产生的频谱分布八、A/D转换中的噪声整形
噪声整形是以增加其他频带上噪声为代价，降低声频范围绝大多数可听部分的噪声的办法，它使用将量化噪声的频谱能量"整形"的处理方式。
因为采样转换器中使用高的采样率，而且高的采样率将量化噪声扩散到整个频率范围之上，并且大部分处在声频范围之外。
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