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V2EX 提问指南
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一段音频用 2 倍播放,同时录音.那么录完音以后的音频用 0.5 倍速播放的效果和原始录音正常速度播放同等效果么?

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  •   vazo · 99 天前 · 3186 次点击
    这是一个创建于 99 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。
    50 回复  |  直到 2019-09-02 01:35:56 +08:00
        1
    KyonLi   99 天前 via iPhone   ♥ 13
    一个思想实验:如果效果等同,那我 1000 倍速播放并录音,生成的文件时长缩短 1000 倍,近似认为文件大小也缩小了 1000 倍,播放时 0.001 倍速播放效果不变,那是不是就发明了 1000 倍无损压缩算法
        2
    ijixiangus   99 天前 via iPhone
    不一样吧,会丢失一半信息
        3
    netlous   99 天前
    @KyonLi 厉害了,可是我觉得你这个没什么用,我这边的算法可能更实用一些。
    写一个软件,从电脑 A 上算出来文件的 MD5,然后在电脑 B 上使用同一个软件根据 MD5 还原出来原文件。众所周知,每个文件对应的 MD5 几乎为唯一,冲突率很低,所以一般情况下都能还原出来原始文件。即使遇到文件 MD5 冲突的情况,只要还原出来之后,把那些不是的文件删掉就可以了。
    我觉得这个算法使用更广泛,因为 MD5 只有 16 字节,所以即使只压缩一个 16K 的文件,压缩比也达到了 1000 倍,更何况可以把几个 MD5 冲突的文件压缩成同一个 MD5,前景无可限量,老哥们一定要给我保密。
        4
    jaskle   99 天前 via Android
    看采样率了,而且录音本身与采集设备有很大关系,但有一点基本确定,声调没变
        5
    tinyproxy   99 天前 via iPhone   ♥ 1
    @netlous 你这有冲突可能,还有压缩率更高的现成玩意(狗头)

    https://github.com/philipl/pifs
        6
    cjpjxjx   99 天前 via iPhone   ♥ 1
    把一张图片缩小一半,截屏,再放大到原来的大小。。。
        7
    7654   99 天前
    声音细节全丢了
    人声还可以勉强听
        8
    ziseyinzi   99 天前 via Android
    思而不学则殆。你这个问题建议学一下信息论。
        9
    delectate   99 天前 via Android   ♥ 4
    香农的棺材板压不住了。
        10
    wnpllrzodiac   99 天前 via Android
    上采样加下采样
        11
    vazo   99 天前
    1 秒钟数一个数连续数到 60,用 2 倍速播放还是能听清 60 个数字,信息没有损失呀
    @ijixiangus
        12
    Zeonjl   99 天前 via iPhone
    可以的,只是你现阶段无设备能做到而已
        13
    vazo   99 天前
    @cjpjxjx 相同的文字我用 20 号字体写的字缩小到 10 号字体,文字内容没变呀
        14
    cjpjxjx   99 天前 via iPad
    @vazo 我图片的内容也没变啊,,,
        15
    Jimmy1573   99 天前 via iPhone   ♥ 2
    前提假设:

    1. 音频采样率足够大「数字编码」,或者实时采样「模拟」,不能漏掉细节

    2. 播放器「包括扬声器」完美播放每一个波形,不管是高频还是低频「响应,或者叫灵敏度吧」

    因为你加快或减速播放会导致原始音频信号在播放出来后,音频频率将增加或减倍

    对于高频信号,采样率必须足够大才能捕捉到细节

    所以,在前提假设成立情况下,模拟信号理论可以「无损,如磁带」,数字编码「有损」只能无限趋近

    现实情况,光是一个🐂🍺一点的喇叭「没有完美的喇叭」,都能贵到起飞
        16
    vazo   99 天前
    @Jimmy1573 音频采样中最高的高频制约了加速倍数
        17
    MonoLogueChi   99 天前 via Android   ♥ 1
    肯定会丢信息的,因为你在加速播放输出的时候就已经丢失信息了,这个是补不回来的
        18
    vazo   99 天前
    @MonoLogueChi 以心电图为例,你再体会下
        19
    heloman   99 天前
    不同,采样频率一致,奈奎斯特定律决定了部分高频信息会丢失
        20
    colmk   99 天前 via Android
    失真呀
        21
    ciaoly   99 天前 via Android
    数字信号处理挂科的学渣抛个砖头:离散信号做 2t 变换时损失一半时域数据,再做 0.5t 变换也无法弥补;但是时域连续信号可以。
    菜逼本人,水平仅限于此了。
        22
    cskeleton   99 天前
    @KyonLi #1 如果这个过程中,加速播放又转录不会有任何音质损失,也就是说没有信息丢失的话,而且转录也没有改变音频的编码算法,那么这个加速转录后的音频文件体积应该不变才对。
        23
    MonoLogueChi   99 天前 via Android
    @vazo 你输出采样是不变的,加速一倍就会有一半的信息丢失
        24
    widewing   99 天前 via Android
    lz 你是不是想说信息论里的信息和一般说的信息不是一个概念?
        25
    Travers   99 天前   ♥ 6
    这就是一个很简单的采样问题,学过数字信号处理的应该都清楚吧。建议楼主了解一下奈奎斯特采样定律。
    只需要一个音频的频率,低于采样(按照你的说法也就是录音)频率的 1/2,即 Nyquist 频率,通过这个录音设备录制这个音频,就可以采集到所有信息,最后通过采样信号可以完全重建原始信号。
    一段音频用 2 倍播放 -> 这个音频的频率翻倍。假设采样频率为 44.1khz,而这个音频的频率是 10kHz, 频率翻倍之后为 20kHz,依然低于 44.1 kHz /2 =22.05 kHz 的一半,那么最后通过采样信号能够完全重建原信号。即“一段音频用 2 倍播放,同时录音.那么录完音以后的音频用 0.5 倍速播放的效果和原始录音正常速度播效果等同。”
    而如果原来音频频率的 2 倍大于了采样频率的一半,信号就会发生混叠失真,效果就不等同了。
    只要你的播放设备足够好(能输出高频的音频),和录音设备足够好(采集频率够高),且满足奈奎斯特采样定律,就能实现楼主所说的效果。
    当然 Nyquist 采样频率也不是一定的,近几年提出的压缩感知 (Compressed sensing) 算法就突破了 Nyquist 采样频率。不过这就是另外一个话题了。
        26
    hugee   99 天前 via Android
    @netlous 什么⊙∀⊙? md5 是 16 字节?
        27
    amazingrise   99 天前 via Android
    @vazo 字体 20 号放到 10 号再放到 20 号,和这个不是一码事。字体不是一幅位图拉来拉去。对于点阵字体而言,你可以理解为多个位图的一个集合,需要时输出不同的(预先存储的)位图。对于矢量字体而言,每个字显示在屏幕上都是渲染出来的,是根据曲线方程(大致这么理解吧),用屏幕上的像素拟合出来的图形。
        28
    zw1one   99 天前 via Android
    别看声音的时域,看频域把
        29
    vazo   99 天前
    @Travers 多谢学霸.
        30
    vazo   99 天前
    @amazingrise sorry,字体放大这个比喻确实不恰当.
        31
    ThirdFlame   99 天前
    图片 缩小一半,截图。 然后再放大一倍。
    图形照样能看的出来(就像楼主说的读 1-60 ),但是细节丢了啊。
        32
    vazo   99 天前
    声音是一种波,只要能把频率最高采集出来至少 2 个点就能还原,比这个频率低的更不在话下.图片和字体放大缩小和这个类比是不合适的.
        33
    qiayue   98 天前 via Android
    @hugee md5 得到的结果是一般显示为 32 个字符的字符串,实际每 2 个字符是一个字节,总共 16 字节。
    1 个字节 8 位,2 的 8 次方是 256,转化为 16 进制为 ff,所以 1 个字节需要 2 个字符( 0-9a-f )表示。16 个字节需要 32 个字符。
        34
    deorth   98 天前
    。写了半天发现#25 已经有了。我数字信号处理挂了三年,也知道奈奎斯特采样定理
        35
    ipwx   98 天前 via Android
    @Travers 没有突破。解码后数据的信息量等于压缩后数据的信息量加上解码器自身的信息量。
        36
    loading   98 天前 via Android
    波形数据,按采样定律来,和信息熵不矛盾。
        37
    chinvo   98 天前 via iPhone
    @vazo #31 但是声音采样出来的数字“波形”在你 x2x0.5 的操作之后是不一样的
        38
    zhujinliang   98 天前 via iPhone
    以前的双卡座录音机会有一个倍速转录功能,播放一端倍速播放,录音的一端也以相同的速度录音,最后以小于正常播放的时间复制出一盘磁带
    倍速复制出的效果和正常速度的相比能差多少,没有试过,我小时候磁带已经是很容易买到的时代了,没有复制需求,根本就没考虑过这个问题
        39
    vazo   98 天前
    @zhujinliang 两盘是一样的
        40
    jinliming2   98 天前
    @vazo
    如果是矢量数据,那么即便是缩小,再放大,还是能还原的。但是你提到了“录音”,这个过程就是模拟信号了。
    就像一幅 1900*1100 分辨率的图片,你缩小到 19*11 分辨率展示,然后截个图,再把截图后的画面放大回 1900*1100,你想想还能得到原来一样的高清无码大图吗?
        41
    jinliming2   98 天前
    或者换一个说法,将你的这个实验放大:把一段音频用 10000 倍速播放,然后录音结果再以 0.0001 倍速播放,可以还原原来的音频吗?也许能听到的只能是一个持续时间很长的哔——。
        42
    vazo   98 天前
    @jinliming2 你说的矢量图缩小放大和截图是两回事.即便是矢量图,你缩到 19*11 分辨率然后截个图你再放大也不能还原.
        43
    vazo   98 天前
    @jinliming2 #25 已经说得很清楚了.
        44
    ltux   98 天前   ♥ 1
    从楼上诸位的回复可知:比喻论证要不得。不懂细节的情况下乱比喻,往往越比喻越瞎,因为打比喻的人根本不知道自己在说啥,不知道本体和喻体能不能严格建立起一一对应关系。
        45
    colmk   98 天前 via Android
    @vazo 楼主是还没懂,矢量图不会因为放大和缩小而失真
    当然,对矢量图进行“截图”会让他退化为位图,失真不可避免
        46
    colmk   98 天前 via Android
    @ltux 40 楼的比喻有什么问题吗
        47
    SystemRemainder   98 天前
    我小学那会干过类似的事。。。
    电视播放节目,我用 0.5 倍速录音,录完以后再用 0.5 倍速播放,恩,还挺清楚,节目本身的各种细节也有,就是杂音比较多,失真情况在可接受范围内。。。
        48
    HappyImmortal   98 天前 via Android
    要是传播过程无能量转换,没有毛病。
    就像一个水池装了的水够 10 个人喝,通过管道(口径比放水口大,比水池和水坑小)放水到一个水坑里面,那个放水口的大小控制速度,传播过程水还是那么多水(外界影响很小),但是要是那个管道有个洞,那水坑就肯定就不够 10 个人喝了。
        49
    dixeran   98 天前 via Android   ♥ 1
    是可能的,取决于播放接受设备的指标。

    合理的类比应该是,如果用 30fps 的显示屏播放视频并使用 30fps 的录像设备录像的话,不考虑其他变量,那么能完美还原。如果只有显示器是 120fps,那么录下来就会丢帧。如果只有录像设备是 120fps,那么只是静帧时间延长了,信息量并没有损失,也可以说能完美还原。

    1 楼的思想实验有一个不严谨的地方在于,时长缩短 1000 倍,大小不一定就缩小 1000 倍,高速摄影机就是这么用的。

    用图像缩小再放大来类比也是不严谨的。因为缩小已经经过了一次压缩算法,相当于用 120fps 的显示器播放,然后用 30fps 的摄影机录了下来。之后再放大,就是用 120fps 的摄影机再去录这个 30fps 的视频。
        50
    flynaj   98 天前 via Android
    肯定有损失,不过就像楼上说的一个图片缩小一半截图在放大一样,也可以看不过肯定模糊了。
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