前文：【IC.TECH】創(chuàng)刊號 | Audio ABC
Compact Disc
日常生活中大家都接觸過CD，記得在2000年前后，當時MP3還未普及，IC當時聽音樂、歌曲主要靠購買CD。CD一般來說是Compact Disc Digital Audio的簡稱，翻譯成中文大概是緊湊型數(shù)字音頻盤的意思。最初由飛利浦和索尼在上個世紀80年代初以紅書（Red Book）的形式聯(lián)合發(fā)布，在1987年被標準化組織IEC接納為正式標準，編號為IEC 60908。這個標準最近一次修訂是在1999年。飛利浦和索尼出版了一系列以顏色命名的標準，全部都是關于Compact Disc的，紅書（Red Book）就是其中描述數(shù)字音頻CD的一本。
IEC 60908整個標準還是挺繁雜的，我們只關注其中的編碼部分。簡單來說，存放于CD中的音頻編碼標準就是聲音通道數(shù)為2、采樣精度16位、編碼格式為線性PCM、采樣率固定是44.1KHz。
PCM Adaptor
在紅書（Red Book）發(fā)布之前的1970年代，還存在著一種錄音設備叫做PCM適配器。故名思義，它把模擬的音頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字的PCM編碼，并提供錄制到視頻存儲設備上的接口。為什么音頻和視頻攪和在一起？因為當時已有的音頻存儲設備帶寬不夠大，不足以提供16位的PCM數(shù)字音頻的存取帶寬，這個帶寬大概在1M~1.5M bit/s，這在當時是一個相當“高”的帶寬，只有視頻存儲設備才有如此高的存取能力。PCM適配器把音頻數(shù)據(jù)按特定的視頻格式打包，從而可以借助于已有的“高帶寬”視頻存儲設備實現(xiàn)音頻數(shù)據(jù)的存取。
好吧，回憶一下我們之前在創(chuàng)刊號的問題：為什么CD的采樣率是44.1KHz？到這里，已經(jīng)非常的接近問題的答案了。那就是任何新事物都要尊重傳統(tǒng)的力量。放到這里，那就是音頻CD的采樣率沿用了PCM適配器的采樣率，而PCM適配器的采樣率還要能夠兼容視頻存儲設備的特定要求，以便利用現(xiàn)有的視頻存取設備來存取其中的音頻數(shù)據(jù)。
Video Format
當時大量存在的視頻存儲設備主要支持兩種視頻制式，一種是25幀制式（稱為CCIR 625/50，也叫PAL），一種是30幀制式（稱為EIAN 525/60，也叫NTSC）。當時世界上有電視普及的國家按這兩種制式分為兩個陣營。首先看30幀（即60場）制式，這種制式的一幀中，可利用來錄制音頻的視頻行最多能有490行，分到每一場（Field）就有245行。在每一視頻行可以平均存儲3個音頻采樣點，那么音頻出現(xiàn)的頻率就是60*245*3 = 44100。這就是44.1KHz采樣率的由來的原因之一。
同樣在25幀（即50場）制式中，最大可利用的行數(shù)是588行，分到每一場有294行，同樣每一行存放3個音頻采樣點，那么音頻采樣率就是50*294*3 = 44100 。這樣的音頻采樣率可以保證對兩種視頻制式的最大限度兼容。
Prime Numbers
還有一種解釋說明采用44100Hz的原因是，44100可以分解成2、3、5、7四個最小連續(xù)素數(shù)的平方的乘積。聽起來有些神秘主義的傾向，IC推測這些素數(shù)因子有助于系統(tǒng)實現(xiàn)時的頻率合成。
Symphony No. 9 (Beethoven)
還有一種更為傳奇的說法，就是最初的CD設計團隊發(fā)現(xiàn)，如果用48KHz的采樣率的話，一張CD放不下74分鐘版的貝多芬第九交響曲。而采用稍小的44.1KHz，則剛好可以放下。IC感覺這種說法有點兒太傳奇太浪漫了，信不信由您。
好了，看到這里，想必您對CD為何采用44.1KHz的音頻采樣率已經(jīng)有了一些了解。可以看出，任何一項新技術的發(fā)明和發(fā)展，都離不開對已有技術的依賴、消化和繼承。任何創(chuàng)新都不是憑空從頭腦中誕生的，而是一步一步腳踏實地的走出來的。這是IC在這個問題的探索中獲得的最大感悟，與諸君分享。
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