音频知识点(7)- 44.1kHz 的由来

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问题

从事音频研究的小伙伴有没有类似的问题,音频中 44.1kHz 的采样率是怎么来的?即使是其他行业的小伙也会在日常生活中经常看到音频的采样率是 44.1kHz,是不是也有相同的疑问呢?今天,我们就来带大家揭秘这个谜团。

解决

根据奈奎斯特定理(Nyquist Theorem),取样频率两倍大于被取样讯号的最大频率,即可重构出原始的被取样讯号。但实际上,重构出原始讯号所用来抗混叠(Anti-Aliasing)、消除某频率以上讯号的低通滤波器(Low Pass Filter)并非是理想的,它有个过渡频宽(Transition Band)会导致在这个频宽内的讯号仍被衰减通过。

因此,如果取样频率不足于被取样讯号的最大频率加上其低通滤波器的过渡频宽的两倍,最大频率附近的声音讯号依然会有混叠现象,将会导致讯号失真(Distortion)。为了完整保留最大声音频率,必须预留过度频宽,典型的过度频宽大小为2050Hz,而我们人类的耳朵可捕捉到的声波范围是20~20kHz。

以人耳为基准,大于20kHz的波称为超声波(超音波),小于20Hz的波称为次声波,超声波和次声波我们人耳都是听不到的。我们计算采样频率的时候在最大频率20kHz加上过度频宽并乘以2,这也是为何CD是使用44.1kHz作为取样频率的原因,算法如下:

(20000Hz + 2050Hz) * 2 = 44100Hz = 44.1kHz

不用再多说什么了,相信大家已经明白其中的原理啦。

结尾

看了正文的公式,大家是不是一下子豁然开朗了,哈哈,其实生活处处是数学知识。音视频技术也是数学知识的体现方式之一。

作者简介:大家好,我是 liuzhen007,是一位音视频技术爱好者,同时也是CSDN博客专家、华为云社区云享专家、签约作者,欢迎关注我分享更多音视频相关内容!

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