从高中物理课本上，我们就知道了人耳的听力范围是20Hz到20,000Hz，到了大学，当学过采样定律，就知道音频的最低采样率定成人耳听力上限的两倍就可以了，也就是40kHz, 但实际上我们常见音频的采样率是44.1kHz，本文就来聊聊这个话题。你可以说是惯例，但就像其他的惯例一样，总是有一些历史的偶然造成的。

1. 奈奎斯特-香农采样定理

奈奎斯特-香农采样定理指出，要准确地将连续信号（例如音频波形）转换为数字形式，采样率必须至少是信号中最高频率的两倍。这是确保信号能够被正确重建的基本要求。

• 人类听觉范围：一般认为人类的听觉范围是20Hz到20,000Hz（20 kHz）。

• 要捕捉到20kHz的最高频率而不产生混叠（失真），采样率最低应为 40kHz。

• 因此，选择44.1kHz作为标准，因为它比20kHz的两倍稍高，能够确保完整捕捉人类听觉范围内的所有频率。

但问题来了，为什么不是40kHz，而是44.1kHz呢？

2. 与早期视频设备的兼容性有关

44.1 kHz采样率的选择与早期视频设备之间的兼容性密切相关：

• 具体可以追溯到20世纪70年代末的PCM适配器，这个适配器用于在电视录像带上录制数字音频。

• 当时电视已经从黑白时代走向彩色时代，播放制式主要有两种--PAL和NTSC，他们的采样率如下：

  、

• PCM适配器的采样率需要对现有的视频格式进行适配，这样就能最方便地保存当时现有的大量的电视视频资源。在PCM适配器的基础上，形成了后来的CD（Compact Disc）标准。

3. 消费者音频标准的建立

一旦 44.1kHz 作为标准采样率确定下来，它迅速被广泛应用于消费类音频设备。CD播放器、家用立体声音响、录音软件等设备都开始围绕这一标准进行设计。

• 兼容性：由于44.1kHz成为了标准，几乎所有的音频设备和软件都支持这一采样率，这使得它成为了全球消费音频的行业标准。

• 普及性：44.1kHz的采样率在CD、MP3等格式中得到广泛使用，进一步加固了它作为数字音频标准的地位。

4. CD存储容量的考虑

CD的存储容量是 700 MB，对于存储音频数据来说，需要平衡音质和文件大小的要求。44.1kHz的采样率和16位深度（即每个采样的位数）结合使用，可以高效地利用CD的存储空间，同时提供足够的音质。

• 44.1kHz采样率、16位深度和立体声（两个通道）结合，能够在保持良好音质的同时，让每张CD能够存储大约74-80分钟的音频，这对大多数专辑来说是足够的。

5. 音质和存储之间的权衡

44.1 kHz采样率提供了良好的音质和有效的存储管理：

• 音质：44.1kHz采样率捕捉了超过人类听觉范围的高频内容，保证了高保真音质。

• 文件大小和存储：较高的采样率（如96 kHz或192kHz）会导致更大的文件，这在普通音乐播放中通常并不需要，特别是44.1kHz已经能够提供足够好的音质。

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有没有其他采样率替代呢？

• 48kHz：这是视频制作和专业音频应用的标准，因为它提供了比44.1kHz略好的频率响应（可以捕捉到最大24kHz的频率），但在消费音频格式中并不常见（尽管它常用于DVD、蓝光和视频录制）。

• 更高采样率（如96kHz、192kHz）：这些通常用于高解析音频格式、专业录音或工作室环境，在这些情况下，可能需要捕捉更精细的细节、更多的头部空间或更好的频率响应。但对于典型的音乐听众来说，这种差异通常是难以察觉的。

元宇宙、虚拟现实、空间音频虽然没有之前那么火了，但这个确实也是未来的方向，所以问题来了，你觉得44.1kHz最终会被取代吗？ 

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