CD的标准规格

文章摘要： CD的规格是索尼和飞利浦公司联手制定的。声音讯号采用44.1KHz的频率采磋，每个采样点进行16bit量化，然后以LPCM（线性脉冲编码调制）方式编码成数字讯号，数字讯号用模压的办法保存在特制的盘片上，做成CD片。CD片的片基一般用塑料制作，其中一个表面为模压的讯号层，讯号层上有一个个压出来的抗点，这些坑点就代表了0、1两种讯息。讯号层之外再镀上一层极薄的铝膜（也有镀金的），用于读取讯号时加强激光反射。CD片有两种尺寸，最常见的一种直径为12cm，数据容量650MB，大约存储74分钟音乐；另一种称为MiniCD，直径8cm，数据容量大约185MB，能存储20分钟左右的音乐。 取

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    CD的规格是索尼和飞利浦公司联手制定的。声音讯号采用44.1KHz的频率采磋，每个采样点进行16bit量化，然后以LPCM（线性脉冲编码调制）方式编码成数字讯号，数字讯号用模压的办法保存在特制的盘片上，做成CD片。CD片的片基一般用塑料制作，其中一个表面为模压的讯号层，讯号层上有一个个压出来的抗点，这些坑点就代表了0、1两种讯息。讯号层之外再镀上一层极薄的铝膜（也有镀金的），用于读取讯号时加强激光反射。CD片有两种尺寸，最常见的一种直径为12cm，数据容量650MB，大约存储74分钟音乐；另一种称为MiniCD，直径8cm，数据容量大约185MB，能存储20分钟左右的音乐。

    取样、取样率、量化、量化精度等术语的含义是什么？

    取样也叫采样，是把连续的模拟量用一个个离散的点来表示。显然，取样点需要足够密集，才能很好地表达原始模拟讯号的特征。每秒钟取样的次数叫取样率，CD的取样率为44.1KHz，表示每秒钟取样44100次。所谓量化，通俗地说，就是度量采样后离散讯号幅度的过程，当然，度量结果用二进制数来表示。量化精度是就是度量时分极的多少，好比一把尺子上刻划分的多少，显然，分级越多度量结果便越精确。CD的量化精度为16bit（16位二进制数），换算为十进制，分级数等于65536。也就是说，以CD的标准，可以分辨出1/65536级的幅度变化。问题来了如果讯号的幅度变化比1/65536级还小呢？答案很简单：量不出结果，就象用精细到1mm的尺子去量一根头发的直径一样。量不出结果就没有数据，将来还原成模拟讯号时就会形成背景噪声，专业术语叫量化噪声。量化噪声量数码音源信噪比提高的主要限制，对于CD规格，假设最强讯号为一个单位，噪声大小就是1/65536个单位，因此信噪比为65536即96dB。

    CD规格定为16bit/44.1KHz有什么根据？为什么不是其他的数字呢？

    先说44.1KHz取样率的来由，这是根据著名的“乃奎斯特取样定理”得出的结果。“乃奎斯特取样定理”说：在模拟讯号数字化的过程中，如果保证取样频率大于模拟讯号最高频率2倍，就能100%精确地再还原出原始的模拟讯息。音频的最高频率为20KHz，所以取样率至少应该大于40KHz，为了留一点安全系数，再考虑到工程上的习惯，CD标准许最终选择了44.1KHz这个数值。

    16bit又怎么来的呢？在量化精度一问的解答中已经说过，量化精度和最终的信噪比有着直接的联系，当初制定标准时，一个主要的出发点就是要获得尽量高的信噪比。飞利浦的工程师倾向于14bit，他们认为14bit已经能获得84dB信噪比，比起模拟音源60dB左右的最高值已经有了质的提高。但崇尚的规格至上的索尼工程师认为14bit无论如何也不够，坚持16bit的提议，最后索尼的提议获得通过。为什么不用更高的量化精度？比如20bit、24bit？因为更高的量化精度意味着更大的数据量，CD的存储容量已经不够了。

    16bit/44.1KHz、24bit/192KHz这些数字有什么含义？

    两组数字分别是CD和VD-A的规格，斜线前的数字表示最化精度，斜线后的数字表示取样率，详见量化精度和取样率的解答。