采樣率,量化精度,碼率的關(guān)系

1、數(shù)碼音樂中，最重要的三個概念就是取樣頻率和量化精度和碼率了，那么，什么是取樣頻率和量化精度、碼率呢，概念性的東西，只要google一下，就可以找到答案：采樣頻率，也稱為采樣速度或者采樣率，取樣頻率，定義了每秒從連續(xù)信號中提取并組成離散信號的采樣個數(shù)，它用赫茲（Hz）來表示。普通CD的采樣頻率是44100Hzo量化精度是指可以將模擬信號分成多少個等級。碼率是指單位時間內(nèi)的編碼量取樣頻率，量化精度和碼率的關(guān)系：模擬信號按一定的取樣頻率經(jīng)數(shù)碼脈沖取樣后，離散的脈沖信號被以一定的量化精度量化成一串二進(jìn)制編碼流。比如，普通CD,44.1KHz取樣率，量化精度16bit,雙聲道的格式，它的碼率永遠(yuǎn)是141

2、1.2Kbps,不會變的，所以1秒鐘的聲音文彳永遠(yuǎn)是176400B（172.27KB）大小（補充一下，昨天我算錯了，因為取樣率的K是十進(jìn)制，所以不能用KHz做單位，只能用Hz這個基本單位做單位，不然算出來的KB和MB是錯誤的），不管是靜音的，還是有聲音的，都是這么大。因每一個取樣點，都需要一個16位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行量化，就算模擬量全為0,它也得有具體的16位二進(jìn)制數(shù)來表示。每秒鐘有44100個16位二進(jìn)制數(shù)。碼率=取樣頻率X量化精度X聲道數(shù)，也就是每秒有多少數(shù)據(jù)量，單位是bps（位/秒）（8位二進(jìn)制為1個字節(jié)）一位二進(jìn)制叫bit,一個字節(jié)叫Byte容量二（取樣頻率X量化精度X聲道數(shù)X時間秒）/8,

3、此時的單位是KB（KByte）,要換成MB,再除以1024就行了比如一個時長為307.841秒鐘（5:07.841）的44.1KHz取樣率，量化精度16bit,雙聲道的WAV文件，其容量=44100X16X2X307.841/8=54303152B=53030.42KB,再算上文件頭的字節(jié)數(shù)，總共53031KB（54,303,184B）大小壓縮后的文件，為什么碼率會不一樣呢，因為壓縮率不同么，碼率當(dāng)然不同，壓縮過的文件的碼率是這樣算的碼率=文件容量/播放時間。無損壓縮的音質(zhì)好壞，音質(zhì)的好壞不用看碼率大小，無損的，解壓還原后還是1411.2Kbps,不會變的，沒有損失，但壓縮率高的，算壓縮后的碼

4、率，當(dāng)然壓縮率越高碼率就越小啦，無損壓縮的壓縮率一般都在50%以上。MP3之類的有損壓縮，當(dāng)然要看碼率，碼率越高，保真度當(dāng)然越高，丟失的細(xì)節(jié)當(dāng)然會越少。注意，MP3之類的有損壓縮，解壓還原成WAV后，雖然也是1411.2Kbps的碼率了，但那是丟失了細(xì)節(jié)的東西，跟壓縮前的1411.2Kbps碼率的東西已經(jīng)是不一樣了，所以雖然MP3也可以解壓還原成WAV無損文件，但此WAV和源WAV在容量上是一樣，內(nèi)容上是有所不同了。16位二進(jìn)制數(shù)的最小值是0000000000000000,最大值是1111111111111111對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)就是0和65535,也就是最大和最小值之間的差值是65535,也就是

5、說，它量化的模擬量的動態(tài)范圍可以差65535,也就是96.32分貝，所以，量化精度只和動態(tài)范圍有關(guān)，和頻率響應(yīng)沒關(guān)系。動態(tài)范圍定在96分貝也是有道理的，人耳白無痛苦極限聲壓是90分貝，96分貝的動態(tài)范圍在普通應(yīng)用中足夠使用，所以96分貝動態(tài)范圍內(nèi)的模擬波，經(jīng)量化后，不會產(chǎn)生削波失真的。取樣頻率，才是和重放的頻率響應(yīng)有關(guān)的東西，理論上，44.1KHZ的采樣頻率的模擬量頻率響應(yīng)的上限可做到22KHz，但人耳是聽不到20KHZ以上的聲音的，高速度的采樣頻率的目的是盡可能在20Hz-20KHz的可聽聲音范圍內(nèi)取得盡可能多的采樣點，那么，模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換的精度也就越高，聲音的保真度才越高，這里的精度，是指

6、頻率上的精度，和量化精度是不同的精度，不要混淆了。和模擬唱片比較，普通CD聲音聽起來比較硬，就是因為，取樣頻率有限，數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出的模擬信號和模數(shù)轉(zhuǎn)換時輸入的模擬信號相比，已經(jīng)有所失真了。特別是高頻部分，顯得生硬一些。audio-DVD中的無損PCM編碼的取樣頻率是48KHz,量化精度還是16bit,那么，44.1KHZ的WAV轉(zhuǎn)換成48KHz的WAV后，是不是會有所不同呢，當(dāng)然會有所不同，48KHz的取樣精度更高了，轉(zhuǎn)換后的WAV的波形雖然不會好于44.1KHz的，但細(xì)節(jié)上是不會丟失的，波形上會小有不同，但人耳不太容易分辨出來。當(dāng)然，文件容量相應(yīng)也會變大。另外，很多人都說，就算從原版CD抓軌，

7、再刻錄成CD,重放的音質(zhì)也是不一樣的，這個也是有道理的，那么，既然0101這樣的二進(jìn)數(shù)是完全克隆的，重放怎么會不一樣呢？那是因為，時基問題造成的數(shù)?；Q時的差別，并非是克隆過來的二進(jìn)制數(shù)變了，二進(jìn)制數(shù)一個也沒變，時基誤差不一樣，數(shù)模轉(zhuǎn)換后的模擬波的頻率和源相比就會有不一樣。什么叫數(shù)碼設(shè)備中常用的時基呢，這個時基，就是一個頻率基準(zhǔn)，一般是由晶振產(chǎn)生一個基準(zhǔn)頻率，所有的數(shù)碼頻率都是以這個基準(zhǔn)頻率為標(biāo)準(zhǔn)的相對值，最簡單的一個例子，就是電腦中BIOS中的時間，他不一定很準(zhǔn)，有誤差，這個誤差就是時基誤差造成的。那么既然有時基誤差，而采樣率又是固定的，那必然重放頻率會隨時基頻率的變化而發(fā)生變化，那就產(chǎn)生了

8、由時基誤差產(chǎn)生的頻率失真。只不過，這種失真，很少有人能聽出來，因為再差的晶振，其精度也是非常高的。其實在理論上，同一張CD,不同的重放設(shè)備，就算模擬放大部分100%不失真，重放出來的音質(zhì)也是不同的，因為不同設(shè)備的時基頻率不可能完全相同。其實這個時基，跟我們以前用的老式卡式磁帶錄放音機的抖晃率是非常相似的一個概念。以同一盒磁帶的同一頻率的一段波形，在不同的卡帶機里重放的頻率是絕對不一樣的。再補充一個問題，就是數(shù)碼流中，假設(shè)，有一位誤碼，聽得出來么？我的理解是，絕大多數(shù)誤碼是聽得出來的。為什么，舉個例子假設(shè)有一段16bit二進(jìn)制數(shù)1001010010100101,十進(jìn)制表示為38053,假如左邊第二位由于某種原因變成1了，那么二進(jìn)制數(shù)就變成了1101010010100101,十進(jìn)制就表示為54437,54437-38053=16384,換算成分貝就是8