Page 36 - 量子加密—— 守護物聯網世代安全
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取樣速率
用於描述樣本的字元長度是 位元深度，它決定了每個樣本被數 位化的準確程度。想像一下，把一 個人的身高用四捨五入描述成一 位數有多高?這樣，可以說某個人 有2公尺(m)高。如果能再加一位數 會更好，這樣就可以將某個人的身 高清楚地描述為2.1m或2.2m高。 這仍然有點粗糙，但可以繼續添 加位數，直到提供足夠的解析度。
DESIGN FEATURES
速率。用來描述振幅的二進位數字 長度也就是位元深度。
根據奈奎斯特定理(Nyquist) 以及香農(Shannon)和惠特克 (Whittaker)的資訊理論指出，必 須每個週期至少對正弦波進行兩 次採樣，才能準確擷取其資訊。否 則，重配置的輸出就會是錯誤頻率 的混疊，如圖2a和2b所示。混疊 是以「奈奎斯特頻率」(取樣速率的 1/2)為軸的頻域鏡像。
此，如果要表示的最大音訊頻率為 20kHz，那麼就需要40kHz的取樣 速率。這需要在ADC使用非常陡峭 的20kHz低通濾波器。任何20kHz 以上的音訊通過該濾波器，在轉換 回類比時都會被重建為可聽見的 混疊，因此就會降低音樂的傳真 度。因為沒有一個濾波器是完美 的，所以在現實世界的實作中，就 需要在待表示的最高頻率和採樣 限制之間提供一定的裕量。在光碟 格式中，待採樣的音訊經過低通濾 波器濾波到20kHz。取樣速率設置 為44.1kHz，略高於40kHz的理論 極限，從而提供濾波器裕量。
位元深度
對於音樂，取樣速率必須至 少要是待再現最高頻率的2倍。因
數位音訊也是如此(圖3)。每 次在二進位數中使用一個附加位 元，就可以用兩倍數量的值來描述 其振幅，進而就可以將誤差減少兩 倍。雖然有人會直觀地認為四捨五 入會導致失真，但事實證明，只要 施加一點點被稱為抖動的雜訊， 可以將誤差(量化誤差)從失真轉換 為雜訊。因此，一個好的錄音系統 不會有失真，而且每增加1位元深 度，背景雜訊就會下降6dB。最響 亮的未失真聲音與背景雜訊之間 的比率為6×位元深度。
圖2a和2b:時域和頻域中的混疊。
由於數位系統是建立在8位元 的倍數之上的，因此數位音訊使 用8位元的倍數來表示其字長。非 常早期的電腦音訊僅使用8位元。 使背景雜訊僅比最響亮的音樂低 48dB並不是很實用。光碟支援16 位元深度，可提供96dB的訊號雜 訊比(SNR)。這就涵蓋了一個非常 有用的範圍。如果將播放音量設置 為合理的水準，那麼歌曲之間剩餘 的嘶嘶聲就會低於收聽環境中的 背景聲音。隨著音量的提高，歌曲 之間或安靜的段落中就可能會出 現一些可聽見的嘶嘶聲。因此，就
圖3:增加取樣速率和位元深度的影響。
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