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为什么音频采样率通常是44.1kHz?

10/29 12:10
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计算机中操作和存储只能是类似10101011这样的二进制数字,对于自然界中音频原始信号则为模拟信号,如下一个1kHz的音频信号,如果要转化为数字音频信号,则需要采样,

通常我们会采用44.1kHz的频率来进行采样,在这样如上这样的一个波形中,意味着每间隔1s,我们会均匀分布地对波形进行44100次电压信号的读取。

为什么是44.1kHz?

人耳能够听到的声音频率范围在20Hz到20kHz之间,根据奈奎斯特定理(取样率≥2倍声音信号最大频率才能重建信号)我们采用40kHz即可将人耳能听到的信号进行重建。但1978年Sony推出CD音频存储光盘时,却采用了44.1kHz的采样频率

实际上,当我们对声音进行采样时,需要将声音模拟信号转换为数字信号,在这个过程中,需要经过低通滤波器把不要低频噪声信号进行滤除,由于低通滤波器并非理想的“到某个频点就将噪声信号完全截止”,因此需要将低通滤波器的截止频点设置得“宽一点”,即不能将20kHz作为截止频点,而是应该“留宽一点”,大于20kHz。

而“留宽一点”为什么是2.05kHz?

回到当时Sony推出CD光盘的时代,电视机还停留在PAL、NTSC制式。

PAL制式采样率=245*60*3=44100

其中,245为每个场有245条扫描线,60为30帧的两倍,3为RGB三原色;

NTSC制式采样率=294*50*3=44100

其中,249为每个场有294条扫描线,50为25帧的两倍,3为RGB三原色

因此,单音频采样率为44100kHz的时候,可以和电视的PAL、NTSC相容。

直至1995年,我们还可以看到Philips与Sony就DVD格式达成一致,CD本来用于音频存储,而DVD则除了存储音频,还可以进行视频存储。

总结,为什么是44.1kHz:

原因1:为了覆盖人耳听觉范围20-20kHz频率;

原因2:为了兼容电视PAL、NTSC制式采样率。

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