Могу ли я получить более высокое разрешение в частотной области с помощью стереосигнала?

Question

Фон

Я признаю, что этот вопрос проистекает из окончательного отсутствия глубокого понимания основополагающей математики, связанной с цифровой обработкой сигналов; Я все еще учусь.

Я хочу взять набор амплитудных выборок, скажем, 1024 (один канал), и перенести их в частотную область. Очевидно, это требует БПФ; нет проблем там. Проблема в том, что это дает мне частоты только до частоты Найквиста или 1024/2.

Вопрос

Если у меня есть стереофонический сигнал, могу ли я объединить сигналы для получения 2048 выборок амплитуды, таким образом возвращая 1024 значения частоты? Я хочу получить более высокое разрешение в частотной области.

Итак, можно ли это сделать и вернуть значимые данные частоты? Есть ли другой способ принять стереосигнал и получить более высокое разрешение в частотной области?

Что я нашел до сих пор

Я наткнулся на статью, в которой предлагалось взять левый сигнал и сделать его действительным значением, а правый сигнал - мнимым значением комплексного значения для БПФ. Это не имеет смысла для меня, возможно, потому что я не понимаю математику. Я попробовал, и, похоже, это сработало, но у меня была утечка сигнала. Поэтому я применил окно Ханнинга, но после обработки получилось только 512 полезных значений.

Answer 1

В общем, нет. Ваш стереосигнал, безусловно, имеет 2048 амплитудных отсчетов, но это отсчеты из двух отдельных каналов, каждый из которых был отфильтрован для удаления всей информации выше частоты Найквеста до аналого-цифрового преобразования.

Два случая, чтобы подумать о подключении пары каналов 48 кГц:

1. Сигнал с частотой 1000 Гц подвергается резкому панорамированию влево, а сигнал с частотой 2000 Гц - резкому панорамированию вправо. Между ними нет никакой связи, и ни один из сигналов не присутствует в противоположном канале, поэтому объединение их не имеет никакого смысла.

2. Сигнал 50 кГц панорамируется сильно влево. В правом канале ничего нет, а при условии правильного фильтра отсечки в левом канале тоже ничего нет. Без фильтрации у вас лукавство в левом канале.

Тем не менее, возможно, вы думаете, что если пара микрофонов записывала сигнал окружающей среды в комнате и вы удалили отсечные фильтры, разности фаз между двумя микрофонами могут дать вам больше информации о реальном сигнале. Это было бы увлекательной областью исследований, но, насколько я знаю, это очень долгий путь от практической реализации на данный момент.

Answer 2

Если анализируемый вами сигнал получен от физического сигнала, вы ничего не сможете сделать. Объединение сигналов в один большой массив из 2048 отсчетов будет достаточно для математики, но результат будет бессмысленным.

Например, создайте массив из 2048 ячеек и заполните его следующим образом:

оригинал = int [1024];
new = int [2048]
новый [2 * n] = оригинал [n];
новый [2 * n + 1] = оригинал [n];

Таким образом, вы получаете больший массив и более высокую частоту, но поскольку ваши исходные данные такие же, результат, который вы получите, не будет никакой помощи, он будет таким же, как и исходный БПФ.

Если вам нужен только более высокочастотный анализ, вы можете сделать 2 вещи, изменить частоту дискретизации (я полагаю, вы используете звуковую линию в разъеме) на максимум, который может сделать ваша звуковая плата (в основном 48 кГц). Или, во-вторых, замените плату приобретения на определенное аппаратное обеспечение (любая выделенная плата USB может легко разогнаться до 1 МГц).

Ps: частота в 1024/2 раза превышает частоту дискретизации. Не забудьте умножить частоту дискретизации.

Answer 3

Есть одна возможность, где вы можете получить более высокую скорость по двум каналам. Часто аналогово-цифровые системы мультиплексируются, то есть используют один аналого-цифровой преобразователь для двух каналов, чередующихся между ними. Если бы это было так в вашей записи, и , у этих двух каналов был почти идентичный вход, и другие переменные были в вашу пользу, то у вас могла бы быть удвоенная базовая частота дискретизации.

Это длинный выстрел, но, возможно, стоит проверить. И если это так, вы можете восстановить более высокую частоту, просто чередуя два канала в правильном порядке. (Я не вижу никакого оправдания идее превращения человека в сложный канал.)

Чтобы проверить, так ли это, вы можете просто проверить график чередующихся каналов, иначе график взаимной корреляции может сработать.

Answer 4

Особый случай:

Можно представить устройство с одноточечным источником для звука и стереовходом, обеспечивающим сдвиг на половину длины волны между двумя каналами.

Тогда вы сможете объединить каналы для получения высокочастотных данных.

Можно сделать симпатичную демонстрацию, но это не практическое приложение.

Answer 5

Нет, не может быть сделано!

Левый и правый каналы объединяются в образ. число (слева [i] + справа [i] * j) образует единый сигнал, который содержит два разных аудиоканала Такой сигнал может быть перепутан и передан по среде (воздух, вода, RF). Это просто средство объединения двух реальных каналов в один сложный сигнал с одинаковой пропускной способностью.