音頻採樣

在數字音頻領域，常用的採樣率有：

8,000 Hz - 電話所用採樣率, 對於人的説話已經足夠

11,025 Hz-AM調幅廣播所用採樣率

22,050 Hz和24,000 Hz- FM調頻廣播所用採樣率

32,000 Hz - miniDV （數碼視頻攝像機）、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 - 商用 PCM 錄音機所用採樣率

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

50,000 Hz - 商用數字錄音機所用採樣率

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

2.8224 MHz - 直接數字信號流（Direct Stream Digital） 的 1 位 sigma-delta 調製過程所用採樣率。

聲波其實是一種機械波，因此也有波長和振幅的特徵，波長對應於時間軸線，振幅對應於採樣值軸線。波是無限光滑的，絃線可以看成由無數點組成，由於存儲空間是相對有限的，數字編碼過程中，必須對絃線的點進行採樣。採樣的過程就是抽取某點的採樣值，很顯然，在單位時間中內抽取的點越多，獲取得波長信息更豐富，為了復原波形，一個週期中，必須有至少2個點的採樣，人耳能夠感覺到的最低波長為1.7cm，即20000Hz，因此要滿足人耳的聽覺要求，則1s採樣至少40000次，用40000Hz(40kHz)表達，這個40kHz就是採樣率。我們常見的CD，採樣率為44.1kHz。

採集過程中視頻和音頻同步是非常重要的，光有波長信息是不夠的，我們還必須獲得該波長的能量值並量化，用於表示信號強度。量化電平數為2的整數次冪，我們常見的CD位16級的採樣大小，即2的4次方。採樣大小相對採樣率更難理解，因為要顯得抽象點，舉個簡單例子：假設對一個波進行8次採樣，採樣點分別對應的能量值分別為A1-A8，但我們只使用2bit的採樣大小，結果我們只能保留A1-A8中4個點的值而捨棄另外4個。如果我們進行3bit的採樣大小，則剛好記錄下8個點的所有信息。採樣率和採樣大小的值越大，記錄的波形更接近原始信號。

VBR(Variable Bitrate)，動態比特率。也就是沒有固定的比特率，壓縮軟件在壓縮時根據音頻數據即時確定使用什麼比特率。這是新發展的算法，他們將一首歌的複雜部分用高比特率（Bitrate）編碼，簡單部分用低比特率編碼。主意雖然不錯，可惜新編碼器的VBR算法很差，音質與CBR相去甚遠。幸運的是， Lame很好地優化了VBR算法，使之成為MP3的最佳編碼模式。這是以質量為前提兼顧文件大小的方式，推薦編碼模式。

ABR(Average Bitrate)，平均比特率，是VBR的一種插值參數。Lame針對CBR不佳的文件體積比和VBR生成文件大小不定的特點獨創了這種編碼模式。ABR也被稱為“Safe VBR”，它是在指定的平均比特率內，以每50幀(30幀約1秒)為一段。舉例來説，當指定用192kbps ABR對一段wav文件進行編碼時，Lame會將該文件的85%用192kbps固定編碼，然後對剩餘15%進行動態優化：複雜部分用高於192kbps 來編碼、簡單部分用低於192kbps來編碼。與192kbps CBR相比，192kbps ABR在文件大小上相差不多，音質卻提高不少。ABR編碼在速度上是VBR編碼的2到3倍，在128-256kbps範圍內質量要好於CBR。可以做為 VBR和CBR的一種折衷選擇。

CBR(Constant Bitrate)，常數比特率，指文件從頭到尾都是一種位速率。相對於VBR和ABR來講，它壓縮出來的文件體積很大，但音質卻不會有明顯的提高。

MP3的全稱應為MPEG1 Layer-3音頻文件，MPEG(Moving Picture Experts Group)在漢語中譯為活動圖像專家組，特指活動影音壓縮標準，MPEG音頻文件是MPEG1標準中的音頻部分，也叫MPEG音頻層，它根據壓縮質量和編碼複雜程度劃分為三層，即Layer-1、Layer2、Layer3，且分別對應MP1、MP2、MP3這三種文件，並根據不同的用途，使用不同層次的編碼。

MPEG音頻編碼的層次越高，編碼器越複雜，壓縮率也越高，MP1和MP2的壓縮率分別為4：1和6：1-8：1，而MP3的壓縮率則高達 10：1-12：1，也就是説，一分鐘CD音質的音樂，未經壓縮需要10MB的存儲空間，而經過MP3壓縮編碼後只有1MB左右。 ^[2] 

（另MP3PRO： mp3PRO編碼器將音頻的錄音分成兩個部分：mp3部分和PRO部分。mp3部分分析長波段（Long Wavelength Band）信息，並將其編碼成通常的mp3文件數據流。這就使得編碼器能夠集中編碼更多的有用信息，獲得更佳品質的編碼效果。同時，這也保證了 mp3PRO文件同老的mp3播放器的兼容性。PRO部分分析的則是短波段（Short Wavelength Band）信息，並將其編碼成mp3數據流的一部分，而這些通常在老的mp3解碼器裏是被忽略的。新的mp3PRO解碼器會有效地利用這部分數據流，將兩段（短波段和長波段）合併起來產生完全的波段，達到增強音質的效果。 ^[1]