【影音競技場】44.1kHz vs. 48kHz：奇特取樣率同攝錄制式有關？兩者音質有分別？

更新於 2021年04月02日08:00 • 發布於 2021年04月03日00:00 • 熾@SPILL

有接觸開數碼音樂的朋友，可能都知道 CD 音樂的取樣率是 44.1kHz，不少音樂串流、檔案下載也是採用 44.1kHz，究竟這個奇特的取樣率數字是怎樣得來？近年數碼音樂檔案不少採用了 48kHz 的取樣率，同 44.1kHz 有甚麼分別？聽得出音質高低嗎？

以影片磁帶錄音？硬件限制而來的 44.1kHz

其實不少影音規格、參數有時都是受當時硬件的限制而製定出來，好似因為 CRT 電視的亮度與電壓不是成線性正比，於是就有了 Gamma 2.2 這個常見的電視設定，CD 和數碼音樂的 44.1kHz 這個奇特數字也是有點類似。因為早期只有影片錄影的磁帶才有足夠容量來錄製一定長度的數碼音樂訊號，而當時這類磁帶又分為歐洲主流的 PAL 和美國、日本主流的 NTSC 制式，為了減低製作成本，以最少的改動來運用當時現有的器材，於是在取樣率方面就要同時遷就 PAL（625 線、50Hz）和 NTSC（525 線、60Hz）的規格。撇除不可用的線數（e.g. 625 - 37 = 588 線、525 - 35 = 490 線），隔行掃描的線數除以二（e.g. 588 / 2 = 294、490 / 2 = 245），於是就計算出了這個可以共用 PAL 和 NTSC 磁帶的取樣率：

PAL： 294 × 50 × 3 = 44,100 Hz
NTSC：245 × 60 × 3 = 44,100 Hz

當中「× 3」是每條線可以儲存 3 次取樣，而 44.1kHz 也超過了人耳聆聽範圍 20Hz - 20kHz 所需要的取樣率*，其後 44.1kHz 也被應用到 1982 年的 CD「Red Book」定義規格當中，於是也沿用至今。

7、80 年代的數碼錄音採用的就是「現成」的錄影帶（Video Cassette Tape）。

當年的數碼錄影、影像系統分為歐洲的 PAL 和美國、日本的 NTSC，雖然來到全高清和 4K 年代仍有 50Hz、60Hz 之分，但近年的電視基本都同時支援，所以大家也沒太留意制式的分別了。

CD 也沿用了 44.1kHz 的取樣率規格，所以早期在 rip 碟的時候也是保留 44.1kHz 有最佳音質。

*根據取樣律定理（Nyquist theorem）需要的 2 倍取樣率（e.g. 20kHz × 2 = 40kHz），即最少要 40kHz 的取樣率才可以重現到 20kHz 的音頻。

44.1kHz vs. 48kHz：聽不出的分別？轉換有損音質？

而近年數碼音樂常見的 48kHz 則主要源自 1987 年 Sony 推出的 Digital Audio Tape（DAT），DAT 可以支援 32kHz、44.1kHz、48kHz 等不同取樣率。後來電腦採用的解碼，例如 Intel 的 AC97 標準則只支援 16/20bit、48kHz/96kHz，而 48kHz 也成為後期數碼音樂的主流規格之一。至於影片採用到的聲軌，HDMI 標準同時支援 44.1kHz 和 48kHz，但 DVD-Video 和 Blu-ray 已經只採用 48kHz。理論上 44.1kHz 和 48kHz 的音樂/音訊人耳並不會聽得出甚麼分別，採用哪種規格更主要的原因在於音樂製作要錄製到 CD 還是純粹數碼檔案，前者仍常選用 44.1kHz，後者則主要採用 48kHz。在 44.1kHz 與 48kHz 之間進行轉換（Sample-rate conversion）由於需要較多的運算，早期由於器材所限，音質會有較多損耗。近年得益於強勁的音訊解碼、處理晶片，兩者之間的轉換已經可以保持原有音質。

Sony 推出的 Digital Audio Tape（DAT）可以支援 32kHz、44.1kHz、 48kHz 等不同取樣率。

2002 年推出的 HDMI 的同時支援 16bit、20bit、24bit 以及 32kHz、44.1kHz、48kHz、88.2kHz、96kHz、176.4kHz、192kHz 的取樣率。

不過 DVD、Blu-ray 等影碟的聲軌已經全面改用了 48kHz 或者 96kHz 的取樣率。