Объяснение качества звука: битовая глубина vs. Частота дискретизации

Когда речь идет о качестве звука, бывает сложно понять все, что происходит. Люди используют разные термины для определения аудиофайла, и что еще хуже, компании обычно не объясняют, когда используют этот звуковой жаргон в своих продуктах.

Мы часто сталкиваемся с двумя терминами: битовая глубина а также частота дискретизации. Это два общих термина, которые мы видим, когда изучаем свойства аудиофайла. Важно знать, что они означают и как влияют на качество звука, поэтому давайте посмотрим, что означают эти термины.

Что такое частота дискретизации?

Цифровые изображения состоят из пикселей, крошечных битов цветных данных, которые объединяются в одно согласованное изображение. Думайте о цифровом аудиофайле как о цифровом изображении. Когда звук записывается, звук улавливается микрофоном и передается в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в виде электрического тока.

АЦП берет несколько отсчетов тока и присваивает им последовательность двоичных цифр (несколько единиц и нулей); думайте о сэмплах как о звуковом эквиваленте пикселей.

Точно так же, как большее количество пикселей на квадратный дюйм означает более четкое изображение, большее количество отсчетов в секунду означает более четкий звук. Количество отсчетов в секунду называется частотой дискретизации.

Стандартные ставки выборки

Существуют стандартные частоты дискретизации, с которыми должны быть совместимы производители программного и аппаратного обеспечения, чтобы все работало должным образом. Если вы работаете со звуком, вы должны быть знакомы с некоторыми стандартами. Например, 8 кГц - это стандартная частота дискретизации для записи человеческого голоса. Речь идет о минимальной частоте дискретизации для понимания речи; любой более низкий, и у слушателя будут проблемы с распознаванием слов.

Что касается музыки, звук с качеством компакт-диска имеет частоту дискретизации 44,1 кГц. Это означает, что АЦП выполняет 44 100 выборок каждую секунду! Оттуда он будет только расти, так как следующий стандарт - 48 кГц; эта частота дискретизации больше используется для саундтреков к фильмам.

На верхнем конце спектра у нас 96 кГц, что более чем вдвое увеличивает количество отсчетов в секунду до 44,1 кГц и обеспечивает более четкий звук. Однако вокруг этой частоты дискретизации есть разногласия, поскольку люди обычно не знают, нужна ли 96 кГц.

Многие эксперты считают, что 96 кГц - это просто перебор. Apple даже предлагает звук с частотой 192 кГц!

Связанный: Эти советы помогут вам записать вокал студийного качества дома

Что такое битовая глубина?

Частота дискретизации влияет на четкость звука, а глубина цвета - на количество шума в звуке. Возвращаясь назад, каждой выборке АЦП присваивает последовательность двоичных цифр. Количество двоичных цифр на выборку называется битовой глубиной.

АЦП присваивает каждой выборке двоичные цифры в зависимости от амплитуды звука (силы тока, идущего от микрофона). Так он воспроизводит звуковую волну в цифровом виде. Чем больше битов на выборку (чем больше выводов на ACD), тем точнее АЦП может воспроизвести волну.

Однако АЦП способны назначать каждому отсчету только конечное число напряжений. Поэтому, если образец оказывается между двумя напряжениями, он автоматически округляется в большую сторону; это называется шумом квантования.

На приведенном выше графике показан пример звуковой волны, записанной через 2-битный АЦП. Несмотря на то, что исходная волна (красный) достигает пиков на случайных уровнях, квантованный цифровой сигнал (синий) попадает только с шагом 0,25 вольт. Более низкая скорость передачи данных вносит цифровой шум в звук, поскольку чем ниже битовая глубина, тем менее точно воспроизводится волна.

Стандартные битовые глубины

Как и в случае с частотой дискретизации, существуют различные стандартные битовые глубины, с которыми вы сталкиваетесь в отрасли. 8-битный звук - это минимальная битовая глубина, которую вы увидите. С ним вы услышите изрядное количество шума, но звук все еще исправен.

Следующим шагом обычно является 16-битный звук, который присутствует в звуке CD-качества. Обычно вы не слышите шума с 16-битным звуком, и большинство людей могут записывать и редактировать его без особых проблем. Кроме того, у нас есть 24-битный звук. Эта битовая глубина предпочтительна среди профессиональных звукорежиссеров. С 24-битным звуком у вас нет шума и лучший диапазон амплитуд для работы.

Наконец, у нас есть 32-битный звук, который вызывает много споров, как и частота дискретизации 96 кГц. Многие считают, что в этом нет необходимости. Вы можете отлично редактировать звук в 16-битном и 24-битном форматах, а 32-битный режим кажется излишним.

Связанный: Лучшие USB-микрофоны, которые вы можете купить

Каковы оптимальная частота дискретизации и битовая глубина?

Итак, каковы оптимальные частоты дискретизации и битовая глубина для ваших нужд?

Случайное прослушивание

Если вы случайный слушатель, вам действительно не понадобится ничего, кроме 16-битного звука. Некоторые службы предлагают более высокую битовую глубину, чтобы звук был более четким, но это не так. Если вы случайный слушатель, вам также подойдет частота дискретизации 44,1 кГц.

Аудиофилы и аудиоинженеры

Разговор меняется, когда мы говорим об аудиофилах и звукорежиссерах; они знают, что такое ЦАП are и используют другое оборудование, чтобы получить от своей музыки максимум удовольствия. 24-битный звук должен быть лучшим выбором с точки зрения шума и динамического диапазона. Он может быть тише без слышимого шума и громче без искажений.

Когда дело доходит до частоты дискретизации, разговор становится немного запутанным. Некоторые люди говорят, что не могут отличить 96 кГц от 44,1 кГц, в то время как другие утверждают, что они слышат разницу.

Частота дискретизации vs. Битовая глубина: теперь вы знаете

Технологии могут быть непростыми, и ситуация усугубляется тем, что без объяснения причин используются разные термины. При работе с цифровым звуком мы постоянно сталкиваемся с частотой дискретизации и битовой глубиной, и знание этих терминов поможет вам лучше понять, что вы слушаете.

16-битное vs. 24-битные vs. 32-битный звук

В чем разница между 16-битным и 24-битным звуком? Можете ли вы даже отличить их друг от друга?

Читать далее

Об авторе