計算機中操作和存儲只能是類似10101011這樣的二進制數(shù)字,對于自然界中音頻原始信號則為模擬信號,如下一個1kHz的音頻信號,如果要轉化為數(shù)字音頻信號,則需要采樣,
通常我們會采用44.1kHz的頻率來進行采樣,在這樣如上這樣的一個波形中,意味著每間隔1s,我們會均勻分布地對波形進行44100次電壓信號的讀取。
為什么是44.1kHz?
人耳能夠聽到的聲音頻率范圍在20Hz到20kHz之間,根據(jù)奈奎斯特定理(取樣率≥2倍聲音信號最大頻率才能重建信號)我們采用40kHz即可將人耳能聽到的信號進行重建。但1978年Sony推出CD音頻存儲光盤時,卻采用了44.1kHz的采樣頻率。
實際上,當我們對聲音進行采樣時,需要將聲音模擬信號轉換為數(shù)字信號,在這個過程中,需要經(jīng)過低通濾波器把不要低頻噪聲信號進行濾除,由于低通濾波器并非理想的“到某個頻點就將噪聲信號完全截止”,因此需要將低通濾波器的截止頻點設置得“寬一點”,即不能將20kHz作為截止頻點,而是應該“留寬一點”,大于20kHz。
而“留寬一點”為什么是2.05kHz?
回到當時Sony推出CD光盤的時代,電視機還停留在PAL、NTSC制式。
PAL制式采樣率=245*60*3=44100
其中,245為每個場有245條掃描線,60為30幀的兩倍,3為RGB三原色;
NTSC制式采樣率=294*50*3=44100
其中,249為每個場有294條掃描線,50為25幀的兩倍,3為RGB三原色
因此,單音頻采樣率為44100kHz的時候,可以和電視的PAL、NTSC相容。
直至1995年,我們還可以看到Philips與Sony就DVD格式達成一致,CD本來用于音頻存儲,而DVD則除了存儲音頻,還可以進行視頻存儲。
總結,為什么是44.1kHz:
原因1:為了覆蓋人耳聽覺范圍20-20kHz頻率;
原因2:為了兼容電視PAL、NTSC制式采樣率。