录音和播放声音、频率问题

信息处理 频率
2022-01-15 19:21:09

如果我以每秒 8000 个样本的速率录制声音,我知道可以从声音中再现的最高频率是 4000 Hz。我想知道的是;

如果在我回放声音时声音包含高于 4000 Hz 的频率,我会听到什么以及在原始声音的频率大于 4000Hz 的点会产生什么频率。

2个回答

如果您的采样频率是fs=8000Hz,您的最大信号频率确实是 4000 Hz(=fs/2)。如果您的信号包含以上频率=fs/2你会听到混叠的结果。这意味着原始光谱被折叠回范围内[0,4000]赫兹。实际发生的是通过以采样频率进行采样fs你的频谱是周期性的fs. 因此,如果信号不受最大频率的频带限制fs/2,得到的周期性光谱将具有重叠区域。例如,如果您的信号具有高达 5000 Hz 的频率分量,这些频率将折返到 3000 到 4000 Hz 之间的频带,从而导致该频带失真。这就是为什么采样之前总是进行低通滤波以衰减所有可能导致混叠的频率分量(抗混叠滤波器)的原因。您可以在此处收听一些别名的示例

如果我以每秒 8000 个样本的速率录制声音,我知道可以从声音中再现的最高频率是 4000 Hz。

错误的! 您只能重现低于一半采样率的频率内容,或者在您的情况下,严格低于4000 Hz(而不是 4000 Hz)。根据相位,可能会部分再现恰好为采样率一半的频谱内容。在有限长度窗口中接近一半采样率的频谱内容也有类似的问题,根据相位,它可能会被强烈衰减。

高于一半采样率的内容只是折叠低于一半采样率。在 (Fs/2) - dF 的频率处可以听到抗混叠滤波器未消除的高于 Fs/2 的 dF 频率。例如,5500 Hz (4000 + 1500) 的正弦波将被听到为 2500 Hz (4000 - 1500) 的正弦波。

以恰好一半的采样率考虑内容的一种方法是,它会自行折叠,因此会根据相位以相加或相消的方式干扰自身。不好。