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聊一聊当年CD机为什么采用44.1kHz作为采样频率

影音漫谈 企鹅小编2017-12-21 收藏 : 0 查看 : 1065 评论 : 2

摘要 : ACDC2000版主介绍44.1kHz采样率的历史由来。

原创作者: ACDC2000


小编注:ACDC2000(马宁先生),卡座论坛版主(卡坛现已关闭),中央电视台前首席录音师。此文为马先生以前发在卡坛,在中尉版主的介绍下,我们把这篇文章转发过来,原文没有配图,我们根据文章内容,配发了一些图片。

【原文如下】

上官兄说到我以前有过CD采样频率的问题,我自己找来找去也找不到了,只好重写一次,呵。以前很多帖子没有存档,只在论坛张贴。论坛出问题恢复不了就没了。后来我的帖子凡是比较长的,都要存档留底。

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=50 x 294 x 3

44,056=59.94 x 245 x 3

(1)50Hz和59.94Hz分别是PAL和NTSC的场频;


(2)294和245这两个数字是从PAL和NTSC的线数上来的,下面做个详细解析。
我们知道,早期电视节目的画面都是通过隔行扫描生成的,所以【实际扫描线数=画面总线数 ÷ 2】。故此,PAL的扫描线是625÷2=312.5,而NTSC的扫描线是525÷2=262.5。但在模拟电视时代,为确保电视画面内容完整,电视机采用“过扫描”技术,也就是在实际显示画面时,把接收到的电视信号中最上、最下、最左、最右部分的一点画面给切掉了。因此,无论PAL制还是NTSC制,电视屏幕上的实际扫描线都比625和525少。PAL制式下可用扫描线数是294线,而NTSC则是245线。

(3)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转换质量的问题。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。


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引用 也清 2018-11-12 11:42
学习了,又长进了一点基本知识。
我还没有学会写个人签名!
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