數位與類比訊號的簡介(2)

接續著很久以前寫的(1)，這篇文章我要提到兩個比較進階的問題以及解決的方法。

1. Aliasing

2. Quantization error

為了要避免寫的過於理論，在此用比較粗略的方式來描述這兩問題。

Aliasing的來源是當取樣率的速度”無法跟上”輸入信號產生的問題。此時高頻的信號會被記錄成低頻的信號，而產生的假冒的低頻訊號並且與原本的低頻訊號混合。

Quantization error是振幅在編成數位編碼的時候與原本振幅的差異，減少這個誤差的方式就是提高Bit Resolution。例如從16bit的取樣提高到32bit。

通常，Anti-aliasing filter可以在訊號被取樣記錄之前，就先把高頻的部分先濾掉，因此在取樣的時候就不會產生與低頻重疊的部分。這種filter的作法可以是數位式或類比式。另外在DAC的架構上，把數位轉換成類比的過程本身就會產生Aliasing，此時會利用oversampling提高系統取樣率搭配數位的aliasing filter來濾除，而更高頻的imaging spectrum就會使用類比濾波器來濾除(降低類比濾波器的設計要求)，因此可以還原出比較乾淨不具有Aliasing的類比訊號。

Quantization這個步驟也會產生額外的噪音效應。若我們在工作站把聲音處理完之後，需要使用較低的Bit resolution來輸出成品時，可以用稱作"Dithering"的工具，來降低這種噪音。

突然發現好像講的有點複雜了，希望透過這些算是不盡詳細的描述帶到幾個關鍵字；技術面上還有很多相關文章可以去尋找。

回到上篇文章提到的Bit resolution & Sampling rate的數值大小，需要和使用情況的需求作適當調整。例如在DAW(Digital Audio Workstation)作運算時，因為涉及大量的計算，如果在設備成本考量許可情況，可以用高規格來降低訊號誤差(浮點數運算都會導致誤差)。因此使用32bit對於浮點數運算的精確度有明顯的提高效果。至於取樣率從44.1KHz提升到48KHz, 96KHz,甚至192KHz以上也有針對特定的處理有計算優勢，但是比較不顯著。可以在google上搜尋，"why 192KHz audio"，也許就會有相關資訊。

相對來說CD的功能是播放不涉及到計算，只要16bit和44.1KHz就已足夠。

有緣的話 下一篇文章應該不會拖太久。