2024年3月15日发(作者：杞饮香)

音频采样率

采样率(也称为采样速度或者采样频率)定义了每秒从连续信号中提取并组

成离散信号的采样个数，单位用赫兹(Hz)来表示。采样频率的倒数是采样周期

(也称为采样时间)，它表示采样之间的时间间隔。这里要注意不要将采样率与

位速相混淆。

相关简述

采样频率只能适用于周期性采样的采样器，对于非周期性采样的采样器则

没有规则限制。

采样频率的常用表示符号是f_s。

采样定理采样定理表明采样频率必须大于被采样信号带宽的2倍，另外一

种等同的说法是奈奎斯特频率必须大于被采样信号的带宽。

举个例子，假定信号的带宽是100Hz，那么为了避免出现混叠现象，采样

频率必须大于200Hz。换句话说，采样频率必须至少是信号中最大频率分量频

率的2倍，否则就不能从信号采样中恢复原始信号。

根据奈魁斯特(NYQUIST)采样定理，用2倍于一个正弦波的频率进行采样就

能完全真实地还原该波形，因此一个数码录音波的采样频率的取值直接关系到

它的最高还原频率指标。例如用44.1KHZ的采样频率进行采样，则可还原为最

高22.05KHZ的频率---这个数值略高于人耳的听觉极限(注：像可录MD，例如

R900的取样频率为44.1KHZ并且具有取样频率转换器，可将输入的

32KHz/44.1KHZ/48KHZ转换为该机的标准取样频率。)。44.1KHZ的还原频率足

已记示和真实再现世界上所有人再能辩的声音，所以CD音频的采样规格定义为

16bit。当然，即使在最理想的环境下用现实生活中几乎不可能制造的高精密电

子元器件真实地实现了16bit的录音，仍然还是会受到滤波和声特定位等问题

带来的干扰。人们从中还是能察觉出一些微小的失真，正因如此，很多专业数

码音频系统目前已经开始使用18bit甚至24bit的采样规格进行录音和回放了。

过采样

在有些情况下，人们希望采样频率超出信号带宽的两倍这样就可以用数字

滤波器替换性能不好的模拟抗混叠滤波器，这个过程称为过采样。

视频系统

在模拟视频中，采样率定义为帧频和场频，而不是概念上的像素时钟。图

像采样频率是传感器积分周期的循环速度。由于积分周期远远小于重复所需时

间，采样频率可能与采样时间的倒数不同。

数字音频在数字音频领域，常用的采样率有：

*8,000 Hz-电话所用采样率，对于人的说话已经足够；；

*11,025 Hz；

*22,050 Hz-无线电广播所用采样率；

*32,000 Hz-miniDV数码视频camcorder、DAT(LP mode)所用采样率；

*44,100 Hz-音频CD,也常用于MPEG-1音频(VCD,SVCD,MP3)所用采样率；

*47,250 Hz-Nippon Columbia(Denon)开发的世界上第一个商用PCM录音机

所用采样率；

*48,000 Hz-miniDV、数字电视、DVD、DAT、电影和专业音频所用的数字声

音所用采样率；

*50,000 Hz-二十世纪七十年代后期出现的3M和Soundstream开发的第一

款商用数字录音机所用采样率；

*50,400 Hz-三菱X-80数字录音机所用所用采样率；

*96,000或者192,000 Hz-DVD-Audio、一些LPCM DVD音轨、BD-ROM(蓝光

盘)音轨、和HD-DVD(高清晰度DVD)音轨所用所用采样率；

*2.8224 MHz-SACD、索尼和飞利浦联合开发的称为Direct Stream

Digital的1位sigma-delta modulation过程所用采样率。

能量波声音其实是一种能量波，因此也有频率和振幅的特征，频率对应于

时间轴线，振幅对应于电平轴线。波是无限光滑的，弦线可以看成由无数点组

成，由于存储空间是相对有限的，数字编码过程中，必须对弦线的点进行采样。

采样的过程就是抽取某点的频率值，很显然，在一秒中内抽取的点越多，获取

得频率信息更丰富，为了复原波形，一次振动中，必须有2个点的采样，人耳

能够感觉到的最高频率为20kHz，因此要满足人耳的听觉要求，则需要至少每

秒进行40k次采样，用40kHz表达，这个40kHz就是采样率。我们常见的CD，

采样率为44.1kHz。光有频率信息是不够的，我们还必须获得该频率的能量值

并量化，用于表示信号强度。量化电平数为2的整数次幂，我们常见的CD位

16bit的采样大小，即2的16次方。采样大小相对采样率更难理解，因为要显

得抽象点，举个简单例子：假设对一个波进行8次采样，采样点分别对应的能

量值分别为A1-A8，但我们只使用2bit的采样大小，结果我们只能保留A1-A8

中4个点的值而舍弃另外4个。如果我们进行3bit的采样大小，则刚好记录下

8个点的所有信息。采样率和采样大小的值越大，记录的波形更接近原始信号。

采样频率越高所能描述的声波频率就越高。对于每个采样系统均会分配一

定存储位(bit数)来表达声波的声波振幅状态，称之为采样分辨率或采样精度，

每增加1个bit，表达声波振幅的状态数就翻一翻，并且增加6db的动态范围

态，即6db的动态范围，1个2bit的数码音频系统表达千种状态，即12db的

动态范围，以此类推。如果继续增加bit数则采样精度就将以非常快的速度提

高，可以计算出16bit能够表达65536种状态，对应，96db而20bit可以表达

1048576种状态，对应120db。24bit可以表达多达16777216种状态。对应

144db的动态范围，采样精度越高，声波的还原就越细腻。(注：动态范围是指

声音从最弱到最强的变化范围)人耳的听觉范围通常是20HZ~20KHZ。

2024年3月15日发(作者：杞饮香)

音频采样率

采样率(也称为采样速度或者采样频率)定义了每秒从连续信号中提取并组

成离散信号的采样个数，单位用赫兹(Hz)来表示。采样频率的倒数是采样周期

(也称为采样时间)，它表示采样之间的时间间隔。这里要注意不要将采样率与

位速相混淆。

相关简述

采样频率只能适用于周期性采样的采样器，对于非周期性采样的采样器则

没有规则限制。

采样频率的常用表示符号是f_s。

采样定理采样定理表明采样频率必须大于被采样信号带宽的2倍，另外一

种等同的说法是奈奎斯特频率必须大于被采样信号的带宽。

举个例子，假定信号的带宽是100Hz，那么为了避免出现混叠现象，采样

频率必须大于200Hz。换句话说，采样频率必须至少是信号中最大频率分量频

率的2倍，否则就不能从信号采样中恢复原始信号。

根据奈魁斯特(NYQUIST)采样定理，用2倍于一个正弦波的频率进行采样就

能完全真实地还原该波形，因此一个数码录音波的采样频率的取值直接关系到

它的最高还原频率指标。例如用44.1KHZ的采样频率进行采样，则可还原为最

高22.05KHZ的频率---这个数值略高于人耳的听觉极限(注：像可录MD，例如

R900的取样频率为44.1KHZ并且具有取样频率转换器，可将输入的

32KHz/44.1KHZ/48KHZ转换为该机的标准取样频率。)。44.1KHZ的还原频率足

已记示和真实再现世界上所有人再能辩的声音，所以CD音频的采样规格定义为

16bit。当然，即使在最理想的环境下用现实生活中几乎不可能制造的高精密电

子元器件真实地实现了16bit的录音，仍然还是会受到滤波和声特定位等问题

带来的干扰。人们从中还是能察觉出一些微小的失真，正因如此，很多专业数

码音频系统目前已经开始使用18bit甚至24bit的采样规格进行录音和回放了。

过采样

在有些情况下，人们希望采样频率超出信号带宽的两倍这样就可以用数字

滤波器替换性能不好的模拟抗混叠滤波器，这个过程称为过采样。

视频系统

在模拟视频中，采样率定义为帧频和场频，而不是概念上的像素时钟。图

像采样频率是传感器积分周期的循环速度。由于积分周期远远小于重复所需时

间，采样频率可能与采样时间的倒数不同。

数字音频在数字音频领域，常用的采样率有：

*8,000 Hz-电话所用采样率，对于人的说话已经足够；；

*11,025 Hz；

*22,050 Hz-无线电广播所用采样率；

*32,000 Hz-miniDV数码视频camcorder、DAT(LP mode)所用采样率；

*44,100 Hz-音频CD,也常用于MPEG-1音频(VCD,SVCD,MP3)所用采样率；

*47,250 Hz-Nippon Columbia(Denon)开发的世界上第一个商用PCM录音机

所用采样率；

*48,000 Hz-miniDV、数字电视、DVD、DAT、电影和专业音频所用的数字声

音所用采样率；

*50,000 Hz-二十世纪七十年代后期出现的3M和Soundstream开发的第一

款商用数字录音机所用采样率；

*50,400 Hz-三菱X-80数字录音机所用所用采样率；

*96,000或者192,000 Hz-DVD-Audio、一些LPCM DVD音轨、BD-ROM(蓝光

盘)音轨、和HD-DVD(高清晰度DVD)音轨所用所用采样率；

*2.8224 MHz-SACD、索尼和飞利浦联合开发的称为Direct Stream

Digital的1位sigma-delta modulation过程所用采样率。

能量波声音其实是一种能量波，因此也有频率和振幅的特征，频率对应于

时间轴线，振幅对应于电平轴线。波是无限光滑的，弦线可以看成由无数点组

成，由于存储空间是相对有限的，数字编码过程中，必须对弦线的点进行采样。

采样的过程就是抽取某点的频率值，很显然，在一秒中内抽取的点越多，获取

得频率信息更丰富，为了复原波形，一次振动中，必须有2个点的采样，人耳

能够感觉到的最高频率为20kHz，因此要满足人耳的听觉要求，则需要至少每

秒进行40k次采样，用40kHz表达，这个40kHz就是采样率。我们常见的CD，

采样率为44.1kHz。光有频率信息是不够的，我们还必须获得该频率的能量值

并量化，用于表示信号强度。量化电平数为2的整数次幂，我们常见的CD位

16bit的采样大小，即2的16次方。采样大小相对采样率更难理解，因为要显

得抽象点，举个简单例子：假设对一个波进行8次采样，采样点分别对应的能

量值分别为A1-A8，但我们只使用2bit的采样大小，结果我们只能保留A1-A8

中4个点的值而舍弃另外4个。如果我们进行3bit的采样大小，则刚好记录下

8个点的所有信息。采样率和采样大小的值越大，记录的波形更接近原始信号。

采样频率越高所能描述的声波频率就越高。对于每个采样系统均会分配一

定存储位(bit数)来表达声波的声波振幅状态，称之为采样分辨率或采样精度，

每增加1个bit，表达声波振幅的状态数就翻一翻，并且增加6db的动态范围

态，即6db的动态范围，1个2bit的数码音频系统表达千种状态，即12db的

动态范围，以此类推。如果继续增加bit数则采样精度就将以非常快的速度提

高，可以计算出16bit能够表达65536种状态，对应，96db而20bit可以表达

1048576种状态，对应120db。24bit可以表达多达16777216种状态。对应

144db的动态范围，采样精度越高，声波的还原就越细腻。(注：动态范围是指

声音从最弱到最强的变化范围)人耳的听觉范围通常是20HZ~20KHZ。