採樣頻率

採樣頻率

採樣頻率,也稱為採樣速度或者採樣率,定義了每秒從連續信號中提取並組成離散信號的採樣個數,它用赫茲(Hz)來表示。採樣頻率的倒數是採樣周期或者叫作採樣時間,它是採樣之間的時間間隔。通俗的講採樣頻率是指計算機每秒鐘採集多少個聲音樣本,是描述聲音檔案的音質、音調,衡量音效卡、聲音檔案的質量標準。

基本信息

基本含義

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採樣頻率只能用於周期性採樣的採樣器,對於非周期性採樣的採樣器沒有規則限制。

採樣頻率的常用的表示符號是fs。

通俗的講採樣頻率是指計算機每秒鐘採集多少個聲音樣本,是描述聲音檔案的音質、音調,衡量音效卡、聲音檔案的質量標準。採樣頻率越高,即採樣的間隔時間越短,則在單位時間內計算機得到的聲音樣本數據就越多,對聲音波形的表示也越精確。採樣頻率與聲音頻率之間有一定的關係,根據奈奎斯特理論,只有採樣頻率高於聲音信號最高頻率的兩倍時,才能把數位訊號表示的聲音還原成為原來的聲音。這就是說採樣頻率是衡量音效卡採集、記錄和還原聲音檔案的質量標準。

音頻

在數字音頻領域,常用的採樣率有:

8,000 Hz - 電話所用採樣率, 對於人的說話已經足夠。

11,025 Hz。

22,050 Hz - 無線電廣播所用採樣率。

32,000 Hz - miniDV 數碼視頻 camcorder、DAT (LP mode)所用採樣率。

44,100 Hz - 音頻CD, 也常用於MPEG-1 音頻(VCD, SVCD, MP3)所用採樣率。

47,250 Hz - Nippon Columbia (Denon)開發的世界上第一個商用 PCM 錄音機所用採樣率。

48,000 Hz - miniDV、數位電視、DVD、DAT、電影和專業音頻所用的數字聲音所用採樣率。

50,000 Hz - 二十世紀七十年代後期出現的3M 和Soundstream 開發的第一款商用數字錄音機所用採樣率。

50,400 Hz - 三菱 X-80 數字錄音機所用所用採樣率。

96,000 或者 192,000 Hz - DVD-Audio、一些 LPCM DVD 音軌、BD-ROM(藍光碟)音軌、和 HD-DVD (高清晰度 DVD)音軌所用所用採樣率。

2.8224 MHz - SACD、索尼和飛利浦聯合開發的稱為Direct Stream Digital的1位sigma-delta modulation 過程所用採樣率。

總之當前音效卡常用的採樣頻率一般為44.1KHz(每秒採集聲音樣本44.1千次)11KHz、22KHz、和48KHz。11KHz的採樣率獲得的聲音稱為電話音質,基本上能讓你分辨出通話人的聲音;22KHz稱為廣播音質;44.1KHz稱為CD音質。採樣頻率越高,獲得的聲音檔案質量越好,占用磁(光)盤的空間也就越大。一首CD音質的歌曲會占去45M左右的盤空間。

採樣定理

採樣定理表明採樣頻率必須大於被採樣信號頻寬的兩倍,另外一種等同的說法是奈奎斯特定律必須大於被採樣信號的頻寬。

如果信號的頻寬是 100Hz,那么為了避免混疊現象採樣頻率必須大於 200Hz。

換句話說就是採樣頻率必須至少是信號中最大頻率分量頻率的兩倍,否則就不能從信號採樣中恢復原始信號。

視頻系統

在模擬視頻中,採樣率定義為幀頻和場頻,而不是概念上的像素時鐘。圖像採樣頻率是感測器積分周期的循環速度。由於積分周期遠遠小於重複所需時間,採樣頻率可能與採樣時間的倒數不同。

50 Hz - PAL 視頻

60 / 1.001 Hz - NTSC 視頻

當模擬視頻轉換為數字視頻的時候,出現另外一種不同的採樣過程,這次是使用像素頻率。一些常見的像素採樣率有:

13.5 MHz - CCIR 601、D1 video

高頻 luminance 成分的 混淆現象 作為 moiré pattern 出現。

過採樣

在有些情況下,人們希望採樣頻率超出信號頻寬的兩倍這樣就可以用

數字濾波器替換性能不好的模擬

抗混疊濾波器,這個過程稱為:過採樣。

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