音頻中采樣位數,采樣率,比特率的名詞解釋(轉)

采樣位數(采樣大小):

采樣位數可以理解為采集卡處理聲音的解析度。這個數值越大,解析度就越高,錄制和回放的聲音就越真實。我們首先要知道:電腦中的聲音文件是用數字0和1來表示的。所以在電腦上錄音的本質就是把模擬聲音信號轉換成數字信號。反之,在播放時則是把數字信號還原成模擬聲音信號輸出。采集卡的位是指采集卡在采集和播放聲音文件時所使用數字聲音信號的二進制位數。采集卡的位客觀地反映了數字聲音信號對輸入聲音信號描述的準確程度。8位代表2的8次方--256,16位則代表2的16次方--64K。比較一下,一段相同的音樂信息,16位聲卡能把它分為64K個精度單位進行處理,而8位聲卡只能處理256個精度單位, 造成了較大的信號損失,最終的采樣效果自然是無法相提并論的。

通常市面上是這樣說,16bit/24bit/32bit。數值越高聲音越好。

采樣率:

采樣率(也稱為采樣速度或者采樣頻率)定義了每秒從連續信號中提取并組成離散信號的采樣個數,它用赫茲(Hz)來表示。采樣頻率的倒數叫作采樣周期或采樣時間,它是采樣之間的時間間隔。采樣定理指采樣頻率必須大于被采樣信號帶寬的兩倍,另外一種等同的說法是奈奎斯特頻率必須大于被采樣信號的帶寬。

如果信號的帶寬是100Hz,那么為了避免混疊現象采樣頻率必須大于200Hz。

換句話說就是采樣頻率必須至少是信號中最大頻率分量頻率的兩倍,否則就不能從信號采樣中恢復原始信號。過采樣指采樣頻率超出信號帶寬的兩倍這樣就可以用數字濾波器替換性能不好的模擬抗混疊濾波器。

比特率:

比特率是指將數字聲音由模擬格式轉化成數字格式的采樣率,采樣率越高,還原后的音質就越好。 作為一種數字音樂壓縮效率的參考性指標,比特率表示單位時間(1秒)內傳送的比特數bps(bit per second,位/秒)的速度。通常使用kbps(通俗地講就是每秒鐘1000比特)作為單位。CD中的數字音樂比特率為1411.2kbps(也就是記錄1秒鐘的CD音樂,需要1411.2×1024比特的數據),音樂文件的BIT RATE高是意味著在單位時間(1秒)內需要處理的數據量(BIT)多,也就是音樂文件的音質好的意思。但是,BIT RATE高時文件大小變大,會占據很多的內存容量,音樂文件最常用的BIT RATE是128kbps,MP3文件可以使用的一般是8~320kbps,但不同MP3機在這方面支持的范圍不一樣,大部分的是32-256Kbps,這個指數當然是越廣越好了,不過320Kbps是暫時最高等級了。

比特率值與現實音頻對照:

  1. 16Kbps=電話音質
  2. 24Kbps=增加電話音質、短波廣播、長波廣播、歐洲制式中波廣播
  3. 40Kbps=美國制式中波廣播
  4. 56Kbps=話音
  5. 64Kbps=增加話音(手機鈴聲最佳比特率設定值、手機單聲道MP3播放器最佳設定值)
  6. 112Kbps=FM調頻立體聲廣播
  7. 128Kbps=磁帶(手機立體聲MP3播放器最佳設定值、低檔MP3播放器最佳設定值)
  8. 160Kbps=HIFI高保真(中高檔MP3播放器最佳設定值)
  9. 192Kbps=CD(高檔MP3播放器最佳設定值)
  10. 256Kbps=Studio音樂工作室(音樂發燒友適用)
  11. 實際上隨著技術的進步,比特率也越來越高,MP3的最高比特率為320Kbps,但一些格式可以達到更高的比特率和更高的音質。
  12. 比如正逐漸興起的APE音頻格式,能夠提供真正發燒級的無損音質和相對于WAV格式更小的體積,其比特率通常為550kbps-----950kbps。

常見編碼模式:

  1. VBR(Variable Bitrate)動態比特率,也就是沒有固定的比特率,壓縮軟件在壓縮時根據音頻數據即時確定使用什么比特率,這是以質量為前提兼顧文件大小的方式,推薦編碼模式;
  2. ABR(Average Bitrate)平均比特率,是VBR的一種插值參數。LAME針對CBR不佳的文件體積比和VBR生成文件大小不定的特點獨創了這種編碼模式。ABR在指定的文件大小內,以每50幀(30幀約1秒)為一段,低頻和不敏感頻率使用相對低的流量,高頻和大動態表現時使用高流量,可以做為VBR和CBR的一種折衷選擇。
  3. CBR(Constant Bitrate),常數比特率,指文件從頭到尾都是一種位速率。相對于VBR和ABR來講,它壓縮出來的文件體積很大,而且音質相對于VBR和ABR不會有明顯的提高。

通俗表示:

簡單來講,采樣率和比特率就像是坐標軸上的橫縱坐標。

橫坐標的采樣率表示了每秒鐘的采樣次數。

縱坐標的比特率表示了用數字量來量化模擬量的時候的精度。

采樣率類似于動態影像的幀數,比如電影的采樣率是24赫茲,PAL制式的采樣率是25赫茲,NTSC制式的采樣率是30赫茲。當我們把采樣到的一個個靜止畫面再以采樣率同樣的速度回放時,看到的就是連續的畫面。同樣的道理,把以44.1kHZ采樣率記錄的CD以同樣的速率播放時,就能聽到連續的聲音。顯然,這個采樣率越高,聽到的聲音和看到的圖像就越連貫。當然,人的聽覺和視覺器官能分辨的采樣率是有限的,基本上高于44.1kHZ采樣的聲音,絕大部分人已經覺察不到其中的分別了。

而聲音的位數就相當于畫面的顏色數,表示每個取樣的數據量,當然數據量越大,回放的聲音越準確,不至于把開水壺的叫聲和火車的鳴笛混淆。同樣的道理,對于畫面來說就是更清晰和準確,不至于把血和西紅柿醬混淆。不過受人的器官的機能限制,16位的聲音和24位的畫面基本已經是普通人類的極限了,更高位數就只能靠儀器才能分辨出來了。比如電話就是3kHZ取樣的7位聲音,而CD是44.1kHZ取樣的16位聲音,所以CD就比電話更清楚。

解釋:

1、那為什么很多專業的標準都達到了24Bit/192KHz呢?

現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成44.1kHz的CD格式,這樣減少多次采樣率轉換造成的失真。

而在電腦領域,作為音頻硬件codec標準的AC97規范只規定了48kHz。這造成幾乎所有的輸入、輸出信號都要被重新采樣(專業術語叫采樣率轉換,即 SRC)。SRC一般都會造成音質的損失,較簡單(即較差)的SRC算法會造成音質明顯劣化。但這已經是一個既成事實了。

2、既然44K夠了,那為什么還要用192KHZ來錄音?

首先,20kHz只是大多數人的聽覺門限,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,的確會給聽慣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,數字錄音通常都需要進行后處理。音頻處理會對信號產生進一步的失真,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。

而現在的完全專業數字錄音棚中,則不再按CD標準的規范錄音、混音以及母帶,而是優先使用HD音頻規范。即:

采用24Bit 48KHz、24Bit 96KHz、24Bit 192KHz 三種規格進行錄音,當然,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,這樣的錄音規范,有什么好處?

1.符合HD音頻標準,這也是將來的主流標準,制作出的成品,可以直接應用于HDCD、DVD-Audio、藍光唱片、數字音樂下載業務、數字對媒體播放機業務。

2.完全照顧數字影視視頻業務,多聲道電影視頻都會采用HD音頻規范。包括移動便攜數字視頻設備都用它。

3.完全照顧消費性音頻播放業務,比如:因特爾HD-Audio音頻標準,AC97音頻編碼解碼,便攜MP3/mp4/電話/游戲機最高音頻質量播放。

目前,專業錄音行業的最高質量標準就是:24比特定點位深、192000Hz采樣頻率,簡稱“24Bit/192KHz”。當然,將來這個標準依然會繼續提高,向32Bit 384KHz進發也是可能的。

實際上,現在的CD唱片市場上賣的產品(正版),最低級別的通常都是HDCD唱片,你買唱片時都會發現基本上都是HDCD標識,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(實際上現在的絕大多數 DVD播放機都能播放HDCD,而現在的電腦則更沒問題了。)

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最后附上一張圖以便跟好的理解:

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說明:雖然文章有一定歷史,但可以了解相關知識點。

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以上轉自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_7032e6960100zzhn.html

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