44.100 Hz

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En audio digital, 44.100Hz (alternativamente representada como 44,1 kHz) es un común frecuencia de muestreo. Audio analógico se registra mediante el muestreo de lo 44.100 veces por segundo, y luego estas muestras se utilizan para reconstruir la señal de audio cuando lo reproduzca.

audio de 44,1 kHz es ampliamente utilizada, debido a esta siendo utilizado en el muestreo Discos compactos, y su común uso se remonta a su uso por parte de Sony desde 1979.

Contenido

  • 1 Historia
  • 2 ¿Por qué 44,1 kHz.
    • 2.1 Oído humano y procesamiento de señal
    • 2.2 Grabación en vídeo en el equipo
    • 2.3 Conclusión
  • 3 Índices alternativos
  • 4 Tarifas relacionadas
  • 5 Consecuencias
  • 6 Estado
  • 7 Notas
  • 8 Véase también
  • 9 Referencias

Historia

Principios de audio digital se registró en U-matic cintas de video.

La tasa de muestreo de 44,1 kHz se originó en la década de 1970 con Adaptadores de PCM, que grabó el audio digital en cintas de video,[Nota 1] en particular el SONY PCM-1600 (1979) y modelos posteriores de esta serie. Esto entonces se convirtió en la base para Compact Disc digital audio (CD-DA), definido en el Libro rojo estándar (1980).[1] Su uso ha continuado como una opción en los años noventa las normas tales como la DVDy en 2000, estándares como HDMI. Esta frecuencia de muestreo se utiliza comúnmente para MP3 y otros consumidores formatos de audio que originalmente fueron creados de material Ripeado de los discos compactos.

¿Por qué 44,1 kHz.

La tasa fue elegida tras debate entre fabricantes, en particular SONY y Philipsy su implementación por parte de Sony, produciendo un de facto estándar. El razonamiento detrás de la tasa de ser elegido técnico es la siguiente.

Oído humano y procesamiento de señal

En primer lugar, porque el rango de audición de orejas humanas es aproximadamente 20 Hz a 20.000 Hz y a través del Teorema de muestreo de Nyquist-Shannon la frecuencia de muestreo debe ser mayor que dos veces la máxima frecuencia que se desea reproducir, la frecuencia de muestreo por lo tanto debía ser mayor que 40 kHz. Además, las señales deben ser filtradas pasabajos antes de muestreo, de lo contrario suavizado se produce y, mientras que un filtro de paso bajo ideal perfecto pase de frecuencias por debajo de 20 kHz (sin los atenuantes) y perfectamente cortaría las frecuencias por encima de 20 kHz, en la práctica un banda de transición es necesario, donde las frecuencias son en parte atenuadas. Esta banda de transición es más amplio, el más fácil y más económica es hacer un filtro anti-aliasing. La frecuencia de muestreo de 44,1 kHz permite una banda de transición 2,05 kHz.

Grabación en vídeo en el equipo

Principios de audio digital se registró a las cintas de cassette de video analógico existente, como videograbadoras fueron el sólo disponible transportes con capacidad suficiente para almacenar longitudes significativas de audio.[Nota 2] Para permitir su reutilización con mínima modificación de los equipos de video, estas corriendo a la misma velocidad como vídeo y utilizan mucho del mismo circuito. 44,1 kHz se consideró la mayor tasa usable cumplen con los criterios siguientes

  • Compatible con ambos PAL y NTSC video[Nota 3]
  • Requiere codificación no más de 3 muestras por línea video por canal de audio[Nota 4]

Conclusión

La selección actual de tarifa fue el punto de debate, con otras alternativas incluyendo 44.100/1.001 = 44.056 kHz (correspondiente a la tasa de campo de color NTSC de 60/1.001 = 59,94 Hz) o aproximadamente 44 kHz, propuesto por Philips. En última instancia Sony prevaleció en frecuencia de muestreo (44.1 kHz) y profundidad de bits (16 bits por muestra, en lugar de 14 bits por muestra).

La frecuencia de muestreo se compone como sigue:

NTSC:

245 × 60 × 3 = 44.100
245 activo líneas/campo × 60 campos/segundo × 3 muestras/línea = 44.100 muestras por segundo
(490 líneas activas cada fotograma, de 525 líneas totales)

PAL:

294 × 50 × 3 = 44.100
294 activo líneas/campo × 50 campos/segundo × 3 muestras/línea = 44.100 muestras por segundo
(588 líneas activas cada fotograma, de totales 625 líneas)

En la práctica, diversas máquinas utilizan diferentes estándares de vídeo – por ejemplo, la Sony PCM-1610 había utilizado 525/60 monocromo vídeo (NTSC, Estados Unidos), no 625/50 (PAL, Europa) o color NTSC.

Índices alternativos

Vea también: Frecuencia de muestreo de audio

Varios otros tipos de muestreo también fueron usados en audio digital temprano, lo más perceptiblemente posible 48 kHz, discutido más abajo en estado.

Las tasas anteriores incluyen un muestreo de 50 kHz, utilizado por Soundstream (por Thomas Stockham) en los años setenta, siguiendo un prototipo de 37 kHz.

En la década de 1980, una frecuencia de muestreo de 32 kHz fue utilizada en transmisión (especialmente en Reino Unido y Japón), porque esto era suficiente para FM estéreo emisiones, que tenía el ancho de banda de 15 kilociclos.

Algunos audio digital fue proporcionado para el uso doméstico en dos incompatible EIAJ formatos, con 2 incompatibles, correspondientes a 525/59.94 (muestreo de 44.056 Hz) y 625/50 (muestreo de 44,1 kHz).

Por último, en lo que parece ser una coincidencia, la frecuencia de muestreo de 44,1 kHz es exactamente 4 veces la frecuencia de la línea de la vieja 441 líneas Estándar de TV alemana, que tenía una frecuencia de 50 × 441 ÷ 2 = 11.025 Hz (441 líneas por cuadro, 50 campos por segundo, 2 campos por fotograma).

Ver frecuencia de muestreo: audio para otras tarifas.

Tarifas relacionadas

Se utilizan varios múltiplos de 44,1 kHz – menor tasas de 11,025 kHz y 22,05 kHz se encuentran en WAV archivos y son adecuados para aplicaciones de bajo ancho de banda, mientras que las tasas más altas de 88,2 y 176,4 kHz se utilizan en el dominio y en DVD-Audio – las tasas más altas son útiles tanto para la razón usual de proporcionar resolución adicional (por lo tanto, menos sensible a las distorsiones introducidas por edición) y también hacer el paso bajo filtrado más fácil, puesto que es posible una mucho más grande banda de transición (entre humanos-audible a 20 kHz y la frecuencia de muestreo). Las tarifas de 88,2 y 176,4 kHz se utilizan principalmente cuando el objetivo final es un CD.

Consecuencias

Posteriormente, la DAT formato fue lanzado en 1987, con muestreo de 48 kHz, y esta frecuencia de muestreo, que es un número redondo y también permite una mayor banda de transición en filtrado de paso bajo, también se ha vuelto común. Conversión entre estas velocidades de muestreo – conversión de frecuencia de muestreo – fue difícil al principio, debido al número relativamente alto de la relación entre estas tasas: 44,100:48,000 = 147:160, pero hoy en día es fácil.[citación necesitada] Esta diferencia fue explotada inicialmente para que sea difícil de copiar CDs 44,1 kHz usando equipo de DAT de 48 kHz.[citación necesitada]

Estado

Debido a la popularidad de CDs, existe una gran cantidad de equipo de 44,1 kHz, como lo hace una gran cantidad de audio grabado en 44,1 kHz (o sus múltiplos). Sin embargo, algunos de los más recientes estándares utilizan 48kHz además o en lugar de 44,1 kHz. En video, 48 kHz es el estándar, pero para dirigidos a CDs de audio, 44.1kHz (y múltiplos) todavía se utilizan.

El HDMI TV estándar (2003) permite tanto 44,1 kHz y 48 kHz (y sus múltiplos). Esto proporciona compatibilidad con reproductores de DVD, reproducción de CD, VCD y SVCD contenido. El DVD y Disco Blu-ray normas de usan 48kHz.

Mayoría de los procesadores audio /tarjetas de sonido contienen DAC para ambos 44,1 kHz y 48 kHz, siendo capaz de salida nativamente que los procesadores más recientes más baratos tampoco, aunque algunos procesadores antiguos incluyen la única salida de 44,1 kHz y algunos sólo incluyen salida de 48 kHz, que requieren conversión digital muestra a otras velocidades de muestreo de la salida. Asimismo, los procesadores pueden ser capaces de grabar nativamente sólo algunas muestras de las tasas.

Notas

  1. ^ Específicamente U-matic cassettes
  2. ^ Grabación de audio digital mediante un vídeo como el transporte y este formato se ha denominado video pseudo.[2]
  3. ^ Es más sencilla si se utiliza el mismo número de líneas en cada campo, y, fundamentalmente, se decidió que una frecuencia de muestreo de que podría utilizarse en equipos PAL y NTSC (monocromo). Desde NTSC tiene una tasa de campo de 60 Hz, y PAL tiene una tasa de campo de 50 Hz, su mínimo común múltiplo es de 300 Hz, y con 3 muestras por línea, esto produce una frecuencia de muestreo que es múltiplo de 900 Hz. Para NTSC la frecuencia de muestreo es de 5m × 60 × 3, donde 5m es el número de líneas activas por campo, que debe ser un múltiplo de 5 (el resto se utiliza para la sincronización) y para PAL la frecuencia de muestreo es 6n × 50 × 3, donde 6n es el número de líneas activas por campo, que debe ser un múltiplo de 6. El muestreo tarifas que satisfacer estos requerimientos – por lo menos 40 kHz (por lo que puede codificar sonidos 20kHz), no más de 46,875 kHz (así lo requieran no más de 3 muestras por línea en PAL), y un múltiplo de 900 Hz (por lo que pueden ser codificados en NTSC y PAL) son así 40.5, 41.4, 42.3, 43.2, 44.1, 45, 45,9 y 46,8 kHz. Los inferiores son eliminados debido a filtros pasabajos que requieren una banda de transición, mientras que los mayores son eliminados debido a algunas líneas se requiere para el intervalo blanking vertical; 44,1 kHz fue la mayor tasa de usable y fue finalmente elegido.
  4. ^ Muestras de audio se registraron como si estuvieran en las líneas de un Raster scan de vídeo, como sigue: los estándares de vídeo analógicos representan video en un tasa de campo de 60 Hz (NTSCAmérica del norte – o Hz 60/1.001 ≈ 59,94 Hz para color NTSC) o (de 50 Hz)PALEuropa), que corresponde a un velocidad de fotogramas de 30 fotogramas por segundo (marco/s) o 25 fotogramas/s – cada campo es la mitad de las líneas de un imagen entrelazada (alternando las líneas impares y las líneas incluso). Cada uno de estos campos a su vez se compone de líneas (véase Raster scan) – un marco de 625 líneas para PAL y 525 líneas para NTSC, aunque algunas de las "líneas" son en realidad para la sincronización de la señal (véase intervalo de borrado vertical vertical), y compone de un campo de media las líneas visibles en un barrido vertical. Luego se codificaron muestras de audio digitales a lo largo de cada línea, permitiendo así la reutilización de los circuitos de sincronización existentes – como vídeo, las imágenes resultantes parecen líneas de binario blanco y negro (más bien gris) exploración de puntos a lo largo de cada línea. El frecuencia de línea (líneas por segundo) 15.625 Hz para PAL (625 × 50/2), 15.750 Hz a 60 Hz (monocromo) NTSC (525 × 60/2) y 15.750/1.001 Hz (aproximadamente 15.734,26 Hz) 59.94 (color) NTSC y por lo tanto para grabar audio en más de 40 kHz requiere varias muestras por línea, con 3 muestras por línea de codificación requerido era suficientes, cediendo 15.625 × 3 = 46.875 para PAL y 15.750 × 3 = 47.250 para NTSC. Uno desea reducir al mínimo el número de muestras por línea, para que cada muestra pueda tener más espacio dedicado a él, facilitando así a tener una mayor profundidad de bits (16 bits, en lugar de 12 o 14 bits, dicen) y mejor tolerancia a errores, y en la práctica era la señal estéreo, que requieren 3 × 2 = 6 muestras por línea. Sin embargo, algunas de estas líneas se dedicaron a la sincronización (vertical): en concreto, las líneas durante la intervalo de borrado vertical vertical (VBI) no podía utilizarse, para que un máximo de 490 líneas por cuadro (245 líneas por campo) podría ser utilizado en NTSC y unos 588 líneas por cuadro (294 líneas por campo) a PAL (tenga en cuenta que, en el video, PAL tiene (a) 575 líneas visibles[3] mientras que NTSC tiene hasta 485).

Véase también

  • Frecuencias del oscilador de cristal
  • Frecuencia de muestreo: Audio

Referencias

  1. ^ Ver Watkinson para una discusión detallada de la historia y los diagramas.
  2. ^ Wilkinson
  3. ^ ITU-R BT.470-6
  • El arte del Audio Digital, John Watkinson, 2da edición
    • Watkinson, sección 1.14: "El adaptador PCM", págs. 22-24
    • Watkinson, sección 4.5: "Elección de muestreo", pp. 207-209
    • Watkinson, sección 9.2: "Adaptadores de PCM", págs. 499-502
  • 2-35] por qué 44.1 kHz. ¿Por qué no 48 kHz., CD grabable FAQ, por Andy McFadden et al.
  • Henning Schulzrinne. "Explicación de frecuencia de muestreo de 44,1 kHz CD". 2013-02-06.

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