44100 Гц

Эта статья включает в себя список общих ссылок , но он остается в значительной степени непроверенным, поскольку в нем отсутствует достаточное количество соответствующих встроенных ссылок . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив более точные цитаты. ( Сентябрь 2013 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

В цифровом аудио , 44100  Гц (поочередно представлен в виде 44,1 кГц ) является общей частоты дискретизации . Аналоговый звук часто записывается путем дискретизации 44 100 раз в секунду, а затем эти образцы используются для восстановления аудиосигнала при его воспроизведении.

Частота дискретизации звука 44,1 кГц широко используется из-за формата компакт-диска (CD), начиная с его использования Sony с 1979 года.

История [ править ]

Ранний цифровой звук был записан на видеокассеты U-matic .

Частота дискретизации 44,1 кГц возникла в конце 1970 - х годов с адаптерами PCM , которые записаны цифровые аудио на видеокассетах , ^{[примечание 1]} в частности Sony PCM-1600 введена в 1979 году и перенесенные в последующих моделях этой серии. Затем это стало основой для компакт-диска Digital Audio (CD-DA), определенного в стандарте Красной книги в 1980 году. ^[1] Его использование продолжалось как опция в стандартах 1990-х годов, таких как DVD , а в 2000-х годах - в таких стандартах, как HDMI . Эта частота дискретизации обычно используется для MP3 и других потребительских форматов аудиофайлов.которые изначально были созданы из материала, скопированного с компакт-дисков.

Происхождение [ править ]

Выбор частоты дискретизации был основан прежде всего на необходимости воспроизведения слышимого диапазона частот 20–20 000 Гц (20 кГц). Найквиста-Шеннона выборки теорема утверждает , что частота дискретизации в два раза больше , чем максимальная частота сигнала , который должен быть записан необходимо, в результате чего требуемой скорости , по меньшей мере , 40 кГц. Точная частота дискретизации 44,1 кГц была унаследована от адаптеров PCM, которые были наиболее доступным способом передачи данных из студии звукозаписи производителю компакт-дисков на момент разработки спецификации компакт-дисков.

Ставка была выбрана после дебатов между производителями, особенно Sony и Philips , и ее реализации Sony, что привело к фактическому стандарту. Фактический выбор скорости был предметом некоторых дискуссий, с другими альтернативами, включая 44,1 / 1,001 ≈ 44,056 кГц (соответствует частоте цветового поля NTSC 60 / 1,001 = 59,94 Гц) или приблизительно 44 кГц, предложенной Philips. В конечном итоге Sony победила как по частоте дискретизации (44,1 кГц), так и по битовой глубине (16 бит на выборку, а не 14 бит на выборку). Техническое обоснование выбора ставки заключается в следующем.

Человеческий слух и обработка сигналов [ править ]

Найквиста-Шеннона выборки теорема говорит частота дискретизации должна быть больше , чем в два раза максимальную частоту одного желания к размножению. Поскольку диапазон человеческого слуха составляет примерно от 20 Гц до 20 000 Гц, частота дискретизации должна быть более 40 кГц.

Кроме того, перед дискретизацией сигналы должны быть отфильтрованы нижними частотами, чтобы избежать искажений . Хотя идеальный фильтр нижних частот будет идеально пропускать частоты ниже 20 кГц (без их ослабления) и идеально срезать частоты выше 20 кГц, такой идеальный фильтр теоретически и практически невозможно реализовать, поскольку он не причинен , поэтому на практике переходная полоса необходимо там, где частоты частично ослаблены. Чем шире эта переходная полоса, тем проще и экономичнее сделать фильтр сглаживания . Частота дискретизации 44,1 кГц допускает переходную полосу 2,05 кГц.

Запись на видеооборудование [ править ]

Ранний цифровой звук был записан на существующие аналоговые кассеты с видеокассетами, поскольку видеомагнитофоны были единственными доступными транспортными средствами с достаточной емкостью для хранения значимых длин цифрового звука. ^{[примечание 2]} Чтобы обеспечить возможность повторного использования с минимальной модификацией видеооборудования, они работали с той же скоростью, что и видео, и использовали большую часть тех же схем. 44,1 кГц считалась самой высокой используемой скоростью, совместимой с видео PAL и NTSC и требующей кодирования не более 3 выборок на видеостроку на аудиоканал.

Частота дискретизации складывается следующим образом: ^{[примечание 3]}

NTSC имеет 490 активных строк на кадр из 525 строк; PAL имеет 588 активных строк на кадр из 625 строк.

Связанные ставки [ править ]

44,100 - это произведение квадратов первых четырех простых чисел ( ) и, следовательно, имеет много полезных целочисленных множителей . Похоже совпадение, частота дискретизации 44,1 кГц также ровно в 4 раза превышает линейную частоту старого немецкого телевизионного стандарта с 441 строкой , который имел частоту 441 × 50 ÷ 2 = 11025 Гц (441 строка на кадр, 50 полей в секунду, 2 поля в кадре).${\displaystyle 2^{2}\cdot 3^{2}\cdot 5^{2}\cdot 7^{2}}$

Используются различные кратные 44,1 кГц - более низкие частоты 11,025 кГц и 22,05 кГц находятся в файлах WAV и подходят для приложений с низкой пропускной способностью, в то время как более высокие частоты 88,2 кГц и 176,4 кГц используются при мастеринге и в DVD-Audio. - более высокие скорости полезны как по обычной причине обеспечения дополнительного разрешения (следовательно, менее чувствительны к искажениям, вносимым редактированием), так и для облегчения фильтрации нижних частот, поскольку гораздо большая полоса перехода (между слышимым человеком на 20 кГц и частота дискретизации). Частоты 88,2 кГц и 176,4 кГц в основном используются, когда конечной целью является компакт-диск.

Другие ставки [ править ]

Несколько других частот дискретизации также использовались в раннем цифровом аудио. Частота дискретизации 50 кГц, используемая Soundstream в 1970-х годах после прототипа 37 кГц. В начале 80-х годов прошлого века в радиовещании использовалась частота дискретизации 32 кГц (особенно в Великобритании и Японии), поскольку этого достаточно для стереофонических FM- трансляций с полосой пропускания 15 кГц. Некоторое количество цифрового аудио было предоставлено для домашнего использования в двух несовместимых форматах EIAJ , соответствующих 525 / 59,94 (выборка 44 056 Гц) и 625/50 (выборка 44,1 кГц).

Формат Digital Audio Tape (DAT) был выпущен в 1987 году с дискретизацией 48 кГц. Эта частота дискретизации стала стандартной для профессионального звука . ^[3] До недавнего времени преобразование частоты дискретизации между 44 100 и 48 000 кГц было затруднено из-за высокого отношения между ними, поскольку наименьший общий знаменатель 44 100 и 48 000 составлял 147: 160, но с помощью современных технологий это преобразование выполняется быстро. и качественно. ^[4] Первые бытовые машины DAT не поддерживали 44,1 кГц, и это различие затрудняло создание прямых цифровых копий компакт-дисков 44,1 кГц с использованием оборудования DAT 48 кГц. ^{[ необходима цитата ]}

Статус [ править ]

Из-за популярности компакт-дисков существует большое количество оборудования с частотой 44,1 кГц, а также большая часть аудио, записанного с частотой 44,1 кГц (или кратными ей). Однако в некоторых более поздних стандартах используется частота 48 кГц в дополнение к 44,1 кГц или вместо нее. ^[5] В видео сейчас стандартом является 48 кГц, но для аудио, предназначенного для компакт-дисков, по-прежнему используется 44,1 кГц (и кратные).

Стандарт HDMI TV (2003 г.) допускает как 44,1 кГц, так и 48 кГц (и их кратные). Это обеспечивает совместимость с DVD-плеерами, воспроизводящими содержимое CD, VCD и SVCD . Стандарты DVD-Video и Blu-ray Disc используют только значения, кратные 48 кГц.

Большинство звуковых карт ПК содержат цифро-аналоговый преобразователь, способный работать на частоте 44,1 или 48 кГц. Некоторые старые процессоры включают только выходную частоту 44,1 кГц, а некоторые более дешевые новые процессоры включают только выходную частоту 48 кГц, что требует от ПК выполнения цифрового преобразования частоты дискретизации для вывода других частот дискретизации. Точно так же карты имеют ограничения по частоте дискретизации, которую они поддерживают для записи.

См. Также [ править ]

• Частоты кварцевого генератора

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]