什么是“采样率”和“比特深度”？

摘要：上一篇文章我们介绍到数字信号只能用有限的0/1 的组合来表示无限的模拟信号，所以必须通过采样率（ Sample Rate ）和比特深度（ Bit Depth ）来完成量化。那么什么是采样率和比特深度？

上一篇文章我们介绍到数字信号只能用有限的0/1 的组合来表示无限的模拟信号，所以必须通过采样率（ Sample Rate ）和比特深度（ Bit Depth ）来完成量化。那么什么是采样率和比特深度？

通俗地讲，采样率指的是每秒钟对模拟声音波形进行 “ 打点取样 ” 的次数，单位是赫兹（ Hz ）。

采样率决定能记录的最高频率。数字音频领域核心理论之一的奈奎斯特 - 香农采样定律（ Nyquist-Shannon Sampling Theorem ）告诉我们：要想完整地还原一个模拟信号，采样率必须大于信号中最高频率的两倍。

我们知道，人耳的听觉范围大约是 20Hz-20kHz。理论上采样率设置为 40kHz 时就能够无失真地还原人耳所能听到的频率。那如果采样率不够高，会出现什么问题呢？答案就是会出现“混叠”（ Aliasing ）现象，即高频成分会被误判为低频信号，导致声音失真。比如我们用 30kHz 的采样率去录制一个 20kHz 的声音，因为采样率不足以捕捉到它的完整变化，所以这个高频就会被错误“映射”到较低的频段，听起来就像多出来了一些莫名其妙的低频或中频声音。在实际应用中，为了给抗混叠滤波器留出缓冲区，采样率常用的设置是 44.1kHz 或 48kHz ，而不是刚好 40kHz 。

在音乐制作中我们常用的采样率有 44.1kHz 、 48kHz 、 96kHz 等。

比特深度，指的是每个采样点在记录声音振幅时所占用的二进制位数。它决定了声音幅度被量化的精细程度，也直接影响到系统的动态范围。比特深度越高，每个采样点可以表示的数值等级就越多，声音的动态余量就越大。

我们常用的 16Bit 对应大约 96dB 的动态范围，是 CD 音频的标准。 24Bit 对应大约 144dB 的动态范围，是专业录音和混音常用的规格。应该说 16Bit 已经足以满足音乐播放，但在录音和制作环节， 24Bit 提供了更大的操作空间和更高的保真度，也因此成为行业主流。

在采样率和比特深度的设置上，可能也有一些朋友会有这样的疑问。 44.1kHz 必须搭配 16Bit 、 48kHz 必须搭配 24Bit 吗？并不是，采样率和比特深度是两个独立的参数，彼此之间并没有强制绑定关系，你可以用 48kHz/16Bit （有些便携录音机提供这个选项），44.1kHz/24Bit，还可以用 48kHz/32Bit float等。之所以会出现 44.1kHz/16Bit 、 48kHz/24Bit 这种搭配，其实更多是因为历史标准和应用场景的习惯。