CD为什么采用44.1kHz采样频率的问题

转载 2015年01月07日 20:54:51

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    说起CD采样频率为什么是44.1，为什么又有一个数字是44.056？这个问题，我还真的曾经在一个大的音响还是电脑论坛上看见有人问过。回答的是位高手。他首先把奈葵斯特采样定理给论述了一次，然后讲解了一下人耳的听力频率范围，最后郑重指出，44.1kHz这个数字，是科学家研究出来的，能准确还原人耳听力的最佳数字。

    看了这个答案，俺狂喷之余，也真想骂人。俺这个人，学问真不大也不多，但最受不了的，就是不懂装懂的。闹了半天，44.1是科学家研究出来的最佳数字？44就不行了？45也不行，非得要那个0.1kHz？简直是一派胡言嘛！

    要还原20kHz，理论上采样频率40kHz就可以了。如果留有余量，当然多一些更好，例如加10%，那就是44kHz了，多出来那0.1kHz是哪出来的呢？为什么又有44.056kHz的说法呢？

    要知道答案，就得从最早期数码录音的历史说起了。最早期的数码录音设备是啥？俺曾经发过个帖子介绍，现在找不到了。最早期的数码录音设备，就是一个PCM编码器加一部录像机！最早期，这样的数码录音设备是玩家级的，日本各大厂家都曾经出过，并且是当时主要的数码录音设备。后来SONY才推出了使用高稳定性高质素3/4专业录像机的编码解码系统PCM 1610（进化到PCM 1630）。

    录像机是采用旋转磁头螺旋磁迹纪录的，磁迹是按照视频信号结构安排的，是不连续的，每一条磁迹，只纪录了电视信号中的其中一条扫描线（有关电视视频信号的知识，在此不多说了）。用录像机做数码录音的前提，是不能改装改造录像机。因此编码器就必须将数码音频信号，转换成电视视频信号，这样录像机才能纪录。因此，编码器输出的信号必须迁就录像机的规格。也就是说，数码音频信号，必须拆分成不连续的，以电视行数码线为基础的数据流，才能让录像机完整纪录。

    在当时，世界上的录像机主要有二大制式。就是欧洲的PAL制式和美国日本的NTSC制式。PAL制式，场频50Hz，行频15625Hz，每一场625条扫描线。NTSC制式，场频59.94Hz（接近但不是60Hz），行频15575Hz，每一场525条扫描线。（说到这儿，罗嗦几句。PAL制式比NTSC制式先进得多。千万别跟我说以前LD美版的日版的如何如何牛B。那是节目源的问题，因为你没看过真正好的欧洲版PAL制式的LD。以前日本的影像发烧友最推崇的DVD，不是美国1区版，不是日本自己2区版，而是欧洲版！！！受日本的影响，香港的发烧DVD玩家，也专门订购欧洲版DVD，我自己订购回来的法国版PAL制式《泰坦尼克号》的画质，比我自己的1区正版《泰坦尼克号》赢出一轮）。当时的CD，是SONY与PHILIPS合作的。PHILIPS代表欧洲制式，SONY代表美日制式。因为世界上的大唱片公司都在欧洲，而且PHILIPS自己就是其中一个，在软件出版的地位是SONY无法抗衡的，因此，最终决定，即使是日本出品的PCM编码器，也只适用于PAL制式的录像机。

    适用于PAL制式录像机的编码器，其采样频率就是44.1kHz。适用于NTSC制式录像机的编码器，其采样频率就是44.056。早期，日本确有一些采用44.056kHz采用频率的数码录音，但后来统一到44.1kHz了。

    那么44.1和44.056kHz这二个数字是怎么来的呢？

44,100=294 x 50 x 3
44,056=245 x 59.94 x 3


     50Hz和59.94Hz分别是PAL和NTSC的场频， 294和245是从PAL和NTSC的线数上来的，因为是隔行扫描的，所以扫描线数要除2。故此PAL的扫描线就变成312.5而NTSC则变成262.5。但在模拟电视时代，为确保电视画面内容完整，所以摄像机，录像机，电视机都采用过扫描技术，最上，最下，最左，最右的部分都给舍去了。因此，无论PAL还是NTSC制式的实际扫描线，都比625和525少。PAL制式下可用扫描线数是294线，而NTSC则是245线。至于x3，则是在一条视频扫描线的磁迹中，纪录三个数码音频数据块。于是，就有了上面的式子，就有了44.1kHz。

     44.1kHz这个数字，给后人留下了很多麻烦。首先它不是整数，在SRC（采样频率变换）的时候，它不能简单地分频和倍频，这就给早期的电脑的AC97音频规格，带来了SRC转换质素的问题。当时的电脑声卡都要遵循AC97规格，只支持48kHz输出，用电脑播放CD或者CD抓轨的音频文件，都要加以转换。转换的过程会有损失，而其中创新的声卡的SRC程序特别的臭，所以创新声卡播放CD或者44.1kHz音频文件的音质，被广泛劣评。至于DAT，没有这个问题，因为它的44.1和48kHz采样频率，都是原生的，不是转换出来的。不转换就不会劣化。