一些音頻概念

音頻裏的兩個很重要的概念是:採樣頻率和採樣深度(又有人翻譯爲:採樣位深、採樣大小)

注:很多時候不同的人對上面兩個概念的取名和翻譯不同。所以在看別人的文章時候,出現了一個新名詞,實際又給取了個新名字。

1.採樣頻率

 採樣率表示了每秒對原始信號採樣的次數,我們常見到的音頻文件採樣率多爲44.1KHz,這意味着什麼呢?假設我們有2段正弦波信號,分別爲20Hz和20KHz,長度均爲一秒鐘,以對應我們能聽到的最低頻和最高頻,分別對這兩段信號進行40KHz的採樣,我們可以得到一個什麼樣的結果呢?結果是:20Hz的信號每次振動被採樣了40K/20=2000次,而20K的信號每次振動只有2次採樣。顯然,在相同的採樣率下,記錄低頻的信息遠比高頻的詳細。這也是爲什麼有些音響發燒友指責CD有數碼聲不夠真實的原因,CD的44.1KHz採樣也無法保證高頻信號被較好記錄。

幾種音頻的採樣率
採樣率    質量級別      用途
48KHZ    演播質量     數字媒體上的聲音或音樂
44.1KHZ   CD質量      高保真聲音或音樂
32KHZ    接近CD質量    數字
攝像機音頻
22.05KHZ   FM收音質量    短的高質量音樂片斷
11KHZ    可接受的音樂    長音樂片斷
5KHZ      可接受的話音    簡單的聲音,電話

2.採樣深度

數碼錄音一般使用16比特、20比特或24比特製作音樂。什麼是“採樣精度”?我們知道聲音有輕有響,影響聲音響度的物理要素是振幅,作爲數碼錄音,必須也要能精確表示樂曲的輕響,所以一定要對波形的振幅有一個精確的描述。“比特(bit)”就是這樣一個單位,16比特就是指把波形的振幅劃爲2^16即65536個等級,根據模擬信號的輕響把它劃分到某個等級中去,就可以用數字來表示了。和採樣頻率一樣,比特率越高,越能細緻地反映樂曲的輕響變化。20比特就可以產生1048576個等級,表現交響樂這類動態十分大的音樂已經沒有什麼問題了。剛纔提到了一個名詞“動態”,它其實指的是一首樂曲最響和最輕的對比能達到多少,我們也常說“動態範圍”,單位是dB,而動態範圍和我們錄音時採用的比特率是緊密結合在一起的,如果我們使用了一個很低的比特率,那麼就只有很少的等級可以用來描述音響的強弱,當然就不能聽到大幅度的強弱對比了。動態範圍和比特率的關係是;比特率每增加1比特,動態範圍就增加6dB。所以假如我們使用1比特錄音,那麼我們的動態範圍就只有6dB,這樣的音樂是不可能聽的。16比特時,動態範圍是96dB。這可以滿足一般的需求了。20比特時,動態範圍是120dB,對比再強烈的交響樂都可以應付自如了,表現音樂的強弱是綽綽有餘了。發燒級的錄音師還使用24比特,但是和採樣精度一樣,它不會比20比特有很明顯的變化,理論上24比特可以做到144 dB的動態範圍,但實際上是很難達到的,因爲任何設備都不可避免會產生噪音,至少在現階段24比特很難達到其預期效果。

3.還有一個概念容易在音頻中經常用到就是:碼率(又有人叫做:位速,比特率),這是一個音視頻編解碼裏面的概念。不過有時候經常提到。

表示經過壓縮編碼後的視音頻數據每秒需要用多少個比特來表示,即把每秒顯示的圖像進行壓縮後的數據量,一般採用的單位是kbps即千位每秒。

一般來說碼率越大,處理出來的文件就越接近原始文件,但文件體積與碼率是成正比的,所以幾乎所有的編碼格式重視的都是如何用最低的碼率達到最少的失真,圍繞這個核心衍生出來的CBR(固定碼率)與VBR(動態碼率),都是在這方面做的文章。

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麼比特率,這是以質量爲前提兼顧文件大小的方式,推薦編碼模式;
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)爲一段,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,可以做爲VBR和CBR的一種折衷選擇。
CBR(Constant Bitrate),常數比特率
指文件從頭到尾都是一種位速率。相對於VBR和ABR來講,它壓縮出來的文件體積很大,而且音質相對於VBR和ABR不會有明顯的提高。

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