關(guān)于音頻采樣率基礎(chǔ)知識

rookie 2013-05-23

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關(guān)于音頻采樣率基礎(chǔ)知識

在業(yè)界有幾套采樣率并存，常用的是：
44.1kHz及其下采樣、上采樣：22.05kHz, 11.025kHz，88.2kHz, 176.4kHz
48kHz及其下采樣、上采樣：12kHz,24kHz, 96kHz, 192kHz

人耳的聽覺是有限的，介于20Hz到20kHz。跟據(jù)Nyquist采樣定理，采樣頻率只要超過信號帶寬的2倍就不會產(chǎn)生混迭。在數(shù)字媒體領(lǐng)域，如音樂CD的規(guī)范，都是以44.1kHz作為標(biāo)準(zhǔn)采樣率的。因為44.kHz大于20kHz的兩倍，所以實際上44.1kHz的采樣率是足夠用的。
    但是現(xiàn)在普遍在工程中都是使用48kHz或者96kHz頻率錄音，只有在最終母帶處理時才會轉(zhuǎn)成44.1kHz的CD格式，這樣減少多次采樣率轉(zhuǎn)換造成的失真。
    而在電腦領(lǐng)域，作為音頻硬件codec標(biāo)準(zhǔn)的AC97規(guī)范只規(guī)定了48kHz。這造成幾乎所有的輸入、輸出信號都要被重新采樣（專業(yè)術(shù)語叫采樣率轉(zhuǎn)換，即 SRC）。SRC一般都會造成音質(zhì)的損失，較簡單（即較差）的SRC算法會造成音質(zhì)明顯劣化。但這已經(jīng)是一個既成事實了。

既然44K夠了,那為什么還要用192KHZ來錄音?
    首先，20kHz只是大多數(shù)人的聽覺門限，也就是說，人耳對于20kHz以上的聲音很不敏感。注意不敏感并不意味著完全無法感知。大多數(shù)樂器（特別是鋼琴和弦樂器）的樂音含有豐富的高次諧波，用音樂術(shù)語來說即所謂的上方泛音。截止頻率為22.05kHz的CD音頻，的確會給聽?wèi)T了真實樂器的人一種不自然的感覺，尤其在高頻部分，因為奈奎斯特截止頻率造成更高頻率泛音的信號失真。
    其次，數(shù)字錄音通常都需要進行后處理。音頻處理會對信號產(chǎn)生進一步的失真，包括信號畸變、頻譜混疊，等等。如果錄音時僅僅用44.1kHz對原始信號采樣，那么在后處理前還得進行上采樣（up-sampling），對采樣頻率進行擴展。由于這種擴展是“假”的，實際上并沒有更多有用的原始信號，并且上采樣算法的優(yōu)劣也會影響原錄音信號的失真，所以這個做法并不可取。因此，通常的做法是用更高的頻率進行采樣。
    而現(xiàn)在的完全專業(yè)數(shù)字錄音棚中，則不再按CD標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范錄音、混音以及母帶，而是優(yōu)先使用HD音頻規(guī)范。即：采用24Bit 48KHz、24Bit 96KHz、24Bit 192KHz 三種規(guī)格進行錄音，當(dāng)然，24Bit 48KHz是一些小的錄音棚使用，因為他們的處理器資源有限。而大的錄音棚，都清一色的使用24Bit 96KHz和24Bit 192KHz 進行錄音。

那么，這樣的錄音規(guī)范，有什么好處？
    1.符合HD音頻標(biāo)準(zhǔn)，這也是將來的主流標(biāo)準(zhǔn)，制作出的成品，可以直接應(yīng)用于HDCD、DVD-Audio、藍光唱片、數(shù)字音樂下載業(yè)務(wù)、數(shù)字對媒體播放機業(yè)務(wù)。
    2.完全照顧數(shù)字影視視頻業(yè)務(wù)，多聲道電影視頻都會采用HD音頻規(guī)范。包括移動便攜數(shù)字視頻設(shè)備都用它。
    3.完全照顧消費性音頻播放業(yè)務(wù)，比如：因特爾HD-Audio音頻標(biāo)準(zhǔn)，AC97音頻編碼解碼，便攜MP3/mp4/電話/游戲機最高音頻質(zhì)量播放。

    目前，專業(yè)錄音行業(yè)的最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)就是：24比特定點位深、192000Hz采樣頻率，簡稱“24Bit/192KHz?！薄．?dāng)然，將來這個標(biāo)準(zhǔn)依然會繼續(xù)提高，向32Bit 384KHz進發(fā)也是可能的。

    實際上，現(xiàn)在的CD唱片市場上賣的產(chǎn)品（正版），最低級別的通常都是HDCD唱片，你買唱片時都會發(fā)現(xiàn)基本上都是HDCD標(biāo)識，也就是一張激光唱片包含兩種音軌：普通CD音軌和HDCD音軌。其中CD音軌記錄16比特44.1KHz信號（這是這張唱片的兼容內(nèi)容，照顧早期的CD播放機），HDCD音軌則記錄24Bit 96KHz信號（這才是該唱片的主要內(nèi)容）。普通的CD播放機只能播放CD音軌信號，而HDCD音軌則需要HDCD播放機才能播放（實際上現(xiàn)在的絕大多數(shù) DVD播放機都能播放HDCD，而現(xiàn)在的電腦則更沒問題了。