CD的采样频率为什么是44.1KHz而不是44KHz？

济海云帆

作者：Francis
出处：音频应用

这是因为作为CD的前身，早期的商品化的家用或专业用数字音频都是家用VTR录像机作为记录PCM数字音频的载体，那时使用的采样频率就是44.1KHz,考虑到日后的兼容性，CD机保留了这一采样频率。那么，为什么采样频率是44.1KHz呢？为什么呢。。。

以VTR录像机作为记录PCM数字音频的载体，也就是要把数字化后的音频数据记录在VTR上。要想将PCM数据记录在VTR上，必须要在信号处理上也要按照VTR图像信号来对待，也就是说，它还直接利用了图像信号的垂直和水平同步脉冲。PCM信号是在VTR的水平扫描期间H（相当于电视画面上1条横向扫描线）内依次排列上去的。由于在这个H期间有一部分要用于垂直同步脉冲、磁头切换以及控制信号脉冲等，因此在一场画面的525/2(NTSC制式）条线中约有14行不能直接用于记录PCM信号。因此，假设在垂直扫描期间可以用于记录PCM数据的行数为Hp,那么：

   Hp=525/2-14<=248.5 (NTSC制式).

接下来则要考虑1行中所能记录的字数Wh。由于当时家用录像机录放的极限限制了最大数据传输率约为3Mbit/S,再考虑到编码纠错需要的30%左右的数据冗余度，因此Wh为4或者6（因为是立体声所以不能是奇数），电视的场频fv为59.940Hz(NTSC),因此，采样频率fs应为：

fs=Wh/2 X Hp X fv= 4(或者6)/2 X Hp X 59.94

音频还原最高频率20KHz,考虑到折混频率和低通滤波器的影响，fs应该在44KHz以上，因此：

Hp>=367.03(Wn=4) 或者 244.698(Wh=6)

从一开始的计算可知Hp<=248.5，所以Wh只能=6才能成立；于是，根据上面几个计算式，Hp的值只能在245、246、247、248这4个数中选取。而在另外一方面，采样频率、字时钟、水平和垂直同步频率都是通过对系统主时钟频率fm分频得到的，那么fm就必须是这些频率的最小公倍数，为了使电路易于实现，应该尽量使fm取最小值，因此只有Hp=245，fm=7.05MHz时最佳（其他Hp值则使得fm在200MHz以上，使当时的电路难以实现）。

因此，综上所述，在NTSC制式下，采样频率fs应为：

fs=6/2 X 245 X 59.94=44.056KHz

同样，在PAL制式时可得fs=44.1KHz.

这就是CD当年采用44.1KHz采样频率的由来。