MP3的采样率和比特率

  我们听mp3,看电影都会注意到两个参数,常见的有采样率44.1KHz,比特率192Kbps,那么什么是采样率,什么是比特率?他们是什么关系呢?下面就我们就来简单做个解释:
  把模拟音频信号转成数字音频信号的过程称作采样,简单地说就是通过波形采样的方法记录1秒钟长度的声音,需要多少个数据点。eg:44.1KHz采样率的声音就是要花费44000个数据点来描述1秒钟的声音波形。原则上采样率越高,声音质量越好;采样频率一般共分为22.05KHz、44.1KHz、48KHz三个等级;22.05 KHz只能达到FM广播的声音品质,44.1KHz则是理论上的CD音质界限,48KHz则已达到DVD音质了。
  采样率是指将声音(模拟信号)转换成mp3(数字信号)时的采样频率,也就是单位时间内采样多少点数据。(一个采样点数据有8(甚至更多)个比特。)
  比特率是指每秒传送的比特(bit)数。单位为 bps(Bit Per Second),比特率越高,传送的数据越大,音质越好。

  可以这样讲,采样率和比特率就像是坐标轴上的横纵坐标。横坐标的采样率表示了每秒钟的采样数据点。纵坐标的比特率表示了用数字量来量化模拟量的时候的精度。

  采样率类似于动态影像的帧数,比如电影的采样率是24赫兹,PAL制式的采样率是25赫兹,NTSC制式的采样率是30赫兹。当我们把采样到的一个个静止画面再以采样率同样的速度回放时,看到的就是连续的画面。同样的道理,把以44.1kHZ采样率记录的CD以同样的速率播放时,就能听到连续的声音。显然,这个采样率越高,听到的声音和看到的图像就越连贯。[当然,人的听觉和视觉器官能分辨的采样率是有限的,基本上高于44.1kHZ采样的声音,绝大部分人已经觉察不到其中的分别了。]

  而声音的位数相当于画面的颜色数,表示每个取样的数据量,当然数据量越大,回放的声音越准确,不至于把开水壶的叫声和火车的鸣笛混淆。同样的道理,对于画面来说就是更清晰和准确,不至于把血和西红柿酱混淆。[不过受人的器官的机能限制,16位的声音和24位的画面基本已经是普通人类的极限了,更高位数就只能靠仪器才能分辨出来了。比如电话就是3kHZ取样的7位声音,而CD是44.1kHZ取样的16位声音,所以CD就比电话更清楚。]

  当你理解了以上这两个概念,比特率就很容易理解了。以电话为例,每秒3000点取样,每个取样是7比特,那么电话的比特率是21000。而CD是每秒44100点取样,两个声道,每个取样是13位PCM编码,所以CD的比特率是44100*2*13=1146600,也就是说CD每秒的数据量大约是144KB,而一张CD的容量是74分等于4440秒,就是639360KB=640MB。

备注:

  MPEG 1 Layer 3是常见的MP3编码的音频文件,而所谓的MPEG 2 Layer 3其实只是22050HZ采样率的MP3,MPEG 2.5 Layer 3也是采用更底采样率的MP3。所以,MPEG 2 Layer 3、MPEG 2.5 Layer 3根本没有采用44100HZ或48000HZ采样率。由于采样率的偏底,所以MPEG 2 Layer 3、MPEG 2.5 Layer 3音质应该不会比MPEG 1 Layer 3的音质好。

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