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数字音频的记录原理和参数

　　要想知道如何获取好的声音，就必先需要了解声音的原理。我们知道，声音属于机械波，通过振动在各种介质中传播。声音可以分解为不同频率不同强度的正弦波的叠加，这个过程属于傅立叶变换。简而言之，声音可以使用波形来表示，一条波涛汹涌的曲线，也许就是莺歌燕语的本体。

　　在模拟音频的时代，人们利用录音带、黑胶唱片记录声波。声波被记录在录音带的磁极和黑胶唱片的凹槽中，机器读取后产生不同的电压，驱动扬声器发音。在数字时代，由于自然产生的声音太过于复杂，无法用具体的数学公式表示，所以没法像模拟音频时代一样画出声波的具体形状以发音。于是，人们只能利用0101组成的非连续的采样点，近似地描绘声波的曲线。

数字音频的原理是使用采样点来绘制音频曲线

　　数字音频有两个参数尤为重要——采样率和比特率（码率）。既然声波属于曲线，那么将其描绘出来就需要纵横坐标轴：横坐标轴表示时间，纵坐标表示声音振幅等特性。数字音频无法在时间段内连续采样，只能断断续续地在某个特定的时间得到一个采样点，而这些采样点的密集与否，直接关系到对声波曲线的还原。采样点的密集程度被称为采样率，单位为kHz。

声音采样率类似于图像分辨率，越高越精细

　　不过，决定声音还原程度的要素不仅仅是采样率——喝西北风的话喝多少也不会饱，到肚子的才是实货。同样，如果采样率很高，但是每个采样点都没有采集什么东西的话，出来的声音往往也不会很好（当然SACD这种怪物除外）。决定采样点所采集数据量的参数被成为比特率（码率），精度单位是bit，吞吐量单位为bps。和视频的码率相似，码越多，马赛克（声音失真）也就越少。

　　一般而言，在理论上，人耳能听到的声音频率范围为20-20000Hz。实际上成年人的听力范围还要小一些，能听到的声音频率上限往往不超过17000Hz。理论上（又是理论上），44.1kHz的采样率已经可以还原最高为22.05kHz的声音，16bits的采样精度也足以表达出96db的动态范围——目前的喇叭也很少能回放超过90db的动态范围，于是44.1kHz的采样率和16bits的采样精度就成为了CD数码音频的标配。

采样精度类似于图形的明暗和色彩宽容度

　　注意，以上的数据都只是“理论上的完美”，在一些苛刻的发烧友心中，SACD和高清音频才是标配。但即使如此，在这个互联网时代，在各种设备上所奏响的数字音频依然很少能达到CD的标准。低码率甚至低采样率的音频文件，成为了音频系统的瓶颈。