音频采样率 44.1kHz
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,需要使用低通滤波器滤除噪声信号,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 = 245603=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 = 294503=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。