home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / rec / audio / 17403 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-12-28  |  3.5 KB  |  74 lines
  1. Newsgroups: rec.audio
  2. Path: sparky!uunet!stanford.edu!nntp.Stanford.EDU!kong
  3. From: kong@leland.Stanford.EDU (Kong Kritayakirana)
  4. Subject: CD Sound Quality (again?) -- Ideas
  5. Message-ID: <1992Dec28.084012.15920@leland.Stanford.EDU>
  6. Sender: ?@leland.Stanford.EDU
  7. Organization: DSG, Stanford University, CA 94305, USA
  8. Date: Mon, 28 Dec 92 08:40:12 GMT
  9. Lines: 63
  10.  
  11. Digital Recording: Part I: ADC
  12. ------------------------------
  13. Assuming you have good microphones and pre-mics, etc. needed to make good 
  14. sounding recordings. You should use something like 22-bit 128x oversampling 
  15. ADC. (Hey maybe we'll be able to get away with 20 bits but I love 
  16. overengineering) Why?
  17.  
  18. Why 22-bit?
  19. -----------
  20. To give headroom for recording engineers so they don't have to set the 
  21. recording level too high and risk having digital "clipping," 2 extra bits 
  22. here provide 12dB headroom and should be pretty safe if he sets the 
  23. recording level to about -10dB when the full orchestra blasts.
  24.  
  25. Extra 4 bits are used for proper dithering down to 16-bit resolution. When 
  26. proper dithering is done, the quantization noise will become uncorrelated 
  27. with the quantized signal and hence no digital "artifacts" of undithered 
  28. signals (if you want to see what no dithering can cause, pick up a copy of 
  29. Audio magazine and see the plots of undithered vs. dithered low level sine 
  30. waves. The undithered one contains a lot of harmonic distortion. The 
  31. dithered one has somewhat higher noise floor, but harmonic distortion is 
  32. hardly present). 
  33.  
  34. So 2-MSB-bit headroom + 4-LSB-bit for dithering and we have pretty cool 
  35. 16-bit digital audio sound with real 98.1dB dynamic range.
  36.  
  37. Why 128x oversampling?
  38. ----------------------
  39.  
  40. The culprit in digital recording is the so-called "antialias filter." The 
  41. filter supposedly filters out everything above half the sampling freq. If we 
  42. use no oversampling during ADC, the ANALOG antialias filter must cut off 
  43. very sharply somewhere near 22kHz. This is BAD for sharp analog filter is 
  44. very hard to be designed and implemented w/low distortion and phase shifts.
  45. So if we go 128x oversampling (again I LOVE overengineering) the antialias 
  46. filter has to cut everything above 64x44.1kHz = 2.8MHz. The ANALOG antialias 
  47. filter is a lot less likely to screw anything up in 0-22kHz range. Here's 
  48. the picture:
  49.                   2.8MHz "lowpass"     22-bit 128xOS
  50. Analog Source --> Antialias Filter --> A/D converter --> Decimation/Dither
  51.  
  52. Aside: The antialias filter used in the diagram above can be very mild with 
  53.        very gentle rolloff (and hence has low noise and distortion). It 
  54.        must provide good attenuation above 2.8MHz and good pass 
  55.        characteristics below 22kHz. The filter characteristic in 
  56.        22kHz-2.8MHz can be anything. Who cares?
  57.                                                          
  58. So once we get the 128x oversampled data we can do the much less harmful 
  59. digital filtering to filter anything above 22kHz out and use the decimation 
  60. technique to convert it down to 44.1kHz sampling rate. Combined with the
  61. technique suggested above to cut 22-bit data down to 16-bit, now we have 
  62. very clean 44.1kHz 16-bit digital data ready to be printed on CD.
  63.  
  64. Comments? Suggestions? Any part left out? Email me.
  65.  
  66. Coming up next: Why oversampling during DAC (besides marketing reasons)
  67. ----------------------------------------------
  68. Kong Kritayakirana  (kong@leland.stanford.edu)
  69. Remotely reading and posting to rec.audio from
  70. a nice beach somewhere in south pacific.  Damn
  71. the technology that helps  us to get in touch.
  72. ----------------------------------------------
  73.  
  74.