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什么是音频比特率：全面了解音频比特率和音频质量
比特率是决定音频质量的关键指标。在数字音频中，比特率、采样率、位深度和动态范围等各种术语描述了音频数据和格式。然而，它们的物理含义以及这些值与最终音频文件音质之间的关系可能会令人困惑，并且经常被误解。
常见的误解包括将比特率等同于位深、将动态范围等同于最大音量或声压级，以及在音频文件转换时选择合适的 mp3 比特率（码率）时容易产生混淆。此外，在选择录音或播放设备参数时也可能会存在误解。
在本文中，我们将探讨比特率和其他数值指标如何影响音频质量，帮助您理解这些指标之间的关系和差异。
什么是音频比特率？
音频比特率是指单位时间内用于表示音频信息的数据量，通常以千比特每秒 (kbps) 为单位。它是决定数字音频文件质量的关键参数，因为它直接影响声音再现的细节和准确性。
音频比特率主要有两种类型：恒定比特率 (CBR) 和可变比特率 (VBR)：
恒定比特率 (CBR)：在 CBR 编码中，比特率在整个音频文件或音频流中保持一致。这意味着无论音频信号的复杂程度如何，每秒都使用相同量的数据来表示音频。CBR 编码更简单且更易于管理，因为它可以预测文件大小和带宽要求。但是，它可能并不总是提供最有效的数据使用，因为音频信号的某些部分可能需要更多或更少的数据来准确表示声音。
可变比特率 (VBR)：VBR 编码会根据音频信号在任何给定时刻的复杂程度动态调整比特率。这意味着为音频的复杂部分分配更多数据，而为简单部分分配较少数据。与 CBR 相比，VBR 编码可以以较小的文件大小提供更好的整体音频质量，因为它更有效地利用数据。但是，它也会导致文件大小和带宽要求更难以预测，使得流媒体应用程序的管理更具挑战性。
比特率越高，音频质量就越好，因为有更多数据可用来表示原始音频信号。相反，比特率越低，音频信息就越少，音质就越差。这是因为用于编码数字音频文件的音频压缩算法会删除部分音频数据以减小文件大小，尤其是在 MP3 和 AAC 等有损格式中。
比特率对音频质量的影响还取决于所用的压缩类型。无损压缩（例如 FLAC、ALAC）会保留原始音频数据，因此即使在较低比特率下也能保持较高的音质。然而，有损压缩（例如 MP3、AAC）会丢弃一些音频数据以减小文件大小，这可能会导致较低比特率下的质量明显下降。
影响音频比特率的因素有哪些？
关于比特率、采样率、位深度和通道有一个计算公式：
音频比特率 = 采样率 × 位深度 × 通道
采样率
采样率是指数字转换设备（如声卡、IO）在将模拟信号转换为数字信号时，每秒采集的连续信号个数，单位为Hz。例如8kHz的采样率，表示每秒采集8000个采样点。这个参数对于音乐人和录音师来说比较容易理解，正规的音频专业书籍都有清晰统一的解释。采样率是影响音频码率的重要因素，采样率越高，码率越高，音质越好。
但是，在搜索音频采样和比特率计算的信息时，可能会出现“采样频率”一词。例如，“以 8K 频率采样音频，16 位深度，文件为立体声，求文件的比特率”——这个问题的前半部分实际上意味着“文件的采样率为 8 kHz”，而不是“采样频率为 8 kHz”。
问题的核心是描述如何通过了解采样率、位深度和文件通道数来确定文件的比特率（答案只是将这些数字相乘）。它实际上并不涉及采样的频率（“采样频率”一词可能会误导音乐家或阅读过英文专业音频材料的人，使他们相信采样的声音由特定频率组成，例如 8 kHz 下具有某种波形的声音）。将采样率翻译或理解为采样频率是一个重大错误！
位深度
在数字音频中，位深度是指用于表示每个音频样本的位数。它是决定数字音频文件中音频信号的准确性和动态范围的重要参数。
更高的位深度可以更精确地表示音频信号，因为它为每个样本提供了更多可能的振幅值。这会导致更高的动态范围，即可以准确捕捉和再现的最安静和最响亮的声音之间的差异。
数字音频中常见的位深度包括：
16 位：这是 CD 和大多数数字音频格式（如 MP3 和 AAC）使用的标准位深度。它提供约 96 分贝 (dB) 的动态范围，通常足以满足大多数音乐和音频应用的需求。
24 位：这种较高的位深度通常用于专业音频录制和制作。它提供约 144 dB 的动态范围，可实现更高的精度和更广泛的声音捕捉范围。
32 位：此位深度通常用于数字音频工作站 (DAW) 和音频处理软件的内部处理和混音。它提供更大的动态范围，并允许在音频处理过程中进行更精确的计算，从而最大限度地降低失真和其他伪影的风险。
确实，位深度对音频的动态范围有显著影响，并直接影响音质。因此，结合动态范围讨论位深度非常重要。位深度可以定义为决定音频文件动态范围的值，对整体音频质量起着至关重要的作用。
动态范围
动态范围，在音频领域中，是指录音或播放系统能够准确捕捉和再现的最安静声音和最响亮声音之间的差异。它是一个重要参数，表示音频系统在不失真或丢失细节的情况下可以处理的音量范围。
动态范围通常以分贝 (dB) 为单位，受多种因素影响，包括数字音频文件的位深度、录音设备的质量以及播放系统的性能。动态范围越大，表示音频系统可以重现更大范围的音量，从非常轻柔到非常响亮，同时保持清晰度和准确性。
数字音频中位深度和动态范围之间的关系在于位深度如何直接影响动态范围。这种联系可以解释如下：
位深度决定了每个音频样本的可能振幅值的数量。更高的位深度可以更精确地表示音频信号，为每个样本提供更多的振幅值。这会导致更高的动态范围。
数字音频系统的动态范围与其位深度成正比。位深度越高，动态范围也越大。这是因为用于表示每个样本的位数越多，系统捕捉和再现非常安静和非常响亮的声音就越准确。
位深度和动态范围之间的关系可以使用以下公式量化：
动态范围 (dB) ≈ 6.02 × 位深度
例如，16 位音频系统的动态范围约为 96 dB（6.02 × 16），而 24 位系统的动态范围约为 144 dB（6.02 × 24）。
带波形显示和控制参数的音频信号监视器此图展示了音频信号监视器的特写视图
如何选择音频比特率？
在流媒体应用中，考虑可用带宽和目标受众的互联网连接速度对于确保无缝和不间断的音频播放尤为重要。虽然更高的比特率可以提供更好的音频质量，但对于互联网连接较慢的用户来说，它们可能会导致缓冲和播放问题。以下是一些帮助您选择正确音频比特率的指南：
考虑音频格式：比特率的选择取决于您使用的是无损（例如 FLAC、ALAC、WAV）还是有损（例如 MP3、AAC、Ogg Vorbis）音频格式。无损格式保留原始音频数据，因此质量更高但文件更大，而有损格式会压缩音频数据，因此文件更小但质量可能更低。
确定所需的音频质量：如果音频质量是您的首要任务，请选择更高的比特率。对于 MP3 等有损格式，192 kbps 或更高的比特率通常被认为是大多数听众的良好质量。对于更关键的聆听或专业应用，您可能希望使用 320 kbps 的比特率甚至无损格式。
考虑文件大小限制：如果您的存储空间有限，或者需要减小文件大小以进行流式传输或共享，则可能需要选择较低的比特率。请记住，降低比特率会导致文件大小和音频质量之间的权衡。
评估兼容性：某些设备或软件可能不支持更高的比特率或特定的音频格式。确保您选择的比特率与您想要的播放设备或平台兼容。
总之，为特定应用程序选择音频比特率，在音频质量、文件大小和带宽要求之间找到平衡至关重要。 |
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发表于 2005-9-23 05:29:00
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