【问题标题】:Speech ADC - Nyquist's Theorem for Non-Sinusoidal Waveforms语音 ADC - 非正弦波形的奈奎斯特定理
【发布时间】:2017-09-21 14:45:47
【问题描述】:

这是一个理论问题,如果在其他网站上提出更好的问题,请您提供该网站,而不是关闭该问题(我将删除该问题)。我知道 meta.stack... 是针对有关网站的问题,但不知道去哪里解决一般理论问题。

我知道香农定理告诉我们,如果正弦曲线的每个周期至少有 2 个样本,我们就有足够的信息来重建 正弦曲线和奈奎斯特定理告诉我们应该以最高频率的两倍进行采样,但我对从非正弦曲线获得这个频率感到困惑。周期性的标准不就是相同活动的重复吗?语音很少是正弦曲线,所以在将语音从模拟转换为数字时,奈奎斯特定理是如何实现的(即我们如何知道频率)?

【问题讨论】:

标签: audio


【解决方案1】:

专注于了解时域中的模拟曲线(音频)与频域之间的差异。它使用不同的表示形式提供相同的信息。当 ADC(模数转换器)对该曲线进行采样时,其数字输出是时域曲线上的点(其中时间绘制在 X 轴上,幅度绘制在 Y 上)。只要样本发生的频率至少是该曲线的最高频率摆动的两倍,就可以捕获信息负载。这适用于任意曲线(非正弦曲线)。

使用离散傅里叶变换 (fft),您可以将此信息转换为其频域对应物,同时保留恢复源模拟曲线所需的所有信息。这是表示使用正弦波的地方。 Joseph Fourier 制定了 fft 用来存储一组正弦/余弦波的逻辑,以及相位和幅度,正常音频曲线的频域表示,在时域中更自然地表示。

总结:任何任意模拟曲线(非正弦曲线或其他)都可以作为结构的集合(理论上无限集,取决于所需的精度)存储在频域中......每个结构定义一对 cos 和 sin 波的频率、幅度和相移,每个波输出一个正常的正弦曲线。通过将所有这些频域正弦曲线的输出合成和组合在一起,它将准确地生成精确的输入模拟曲线,该曲线将在该点回到时域

顺便说一句,您可以从时域转到频域,也许在频域中进行编辑,然后无休止地转换回时域

getting the Nyquist frequency 而言,您只需决定必须捕获的最高频率,将其加倍并使用该频率作为您的采样率。当然,在这个奈奎斯特频率下源音频曲线的保真度会受到影响,因为它的原始形状被简化为两个点(两个样本)。每个源曲线周期的样本数量越多,自然会允许更高的保真度(沿曲线记录更多的点)。重要提示:以所需最高频率的倍数进行采样

最近,我一直在编写对 FFT api 的调用的代码,而这段视频恰到好处,详细介绍了当您传入时域时如何理解从 FFT 调用返回的频域数据集的一些低级细节缓冲区Discrete Fourier Transform - Simple Step by Step

【讨论】:

    【解决方案2】:

    这个问题的更好的网站是http://dsp.stackexchange.com。这是一个与您的问题有些相似的问题的答案(但细节更复杂):https://dsp.stackexchange.com/a/8078/25504

    简而言之,傅里叶快速变换 (FFT) 用于将复信号分解为等价的正弦波和。

    以下是解释此过程的演示文稿: http://astro.pas.rochester.edu/~aquillen/phy103/Lectures/D_Fourier.pdf

    【讨论】:

    • 谢谢米哈伊尔,下次再来。谢谢你的PDF,我会通读的。
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