Objaśnienie jakości dźwięku: głębia bitowa a Próbna stawka

Mówiąc o jakości dźwięku, zrozumienie wszystkiego, co się dzieje, może być trochę trudne. Ludzie używają różnych terminów do definiowania pliku audio, a co gorsza, firmy zazwyczaj nie wyjaśniają, kiedy umieszczają ten żargon audio w swoich produktach.

Dwa terminy, z którymi często się spotykamy, to: głębia bitowa oraz próbna stawka. Są to dwa popularne terminy, które widzimy, gdy przyjrzymy się właściwościom pliku audio. Ważne jest, aby wiedzieć, co oznaczają i jak wpływają na jakość dźwięku, więc przyjrzyjmy się, co oznaczają te terminy.

Co to jest częstotliwość próbkowania?

Obrazy cyfrowe składają się z pikseli, maleńkich fragmentów danych kolorów, które łączą się w jeden spójny obraz. Pomyśl o cyfrowym pliku audio tak samo, jak o cyfrowym obrazie. Gdy dźwięk jest nagrywany, dźwięk jest odbierany przez mikrofon i przesyłany do przetwornika analogowo-cyfrowego (ADC) jako prąd elektryczny.

ADC pobiera wiele próbek prądu i przypisuje im sekwencję cyfr binarnych (kilka jedynek i zer); pomyśl o próbkach jako o audio ekwiwalencie pikseli.

Tak jak więcej pikseli na cal kwadratowy oznacza ostrzejszy obraz, tak więcej próbek na sekundę oznacza wyraźniejszy dźwięk. Liczba próbek pobieranych na sekundę nazywana jest częstotliwością próbkowania.

Standardowe częstotliwości próbkowania

Istnieją standardowe częstotliwości próbkowania, z którymi muszą być kompatybilne zarówno firmy produkujące oprogramowanie, jak i sprzęt, aby wszystko działało poprawnie. Jeśli wykonujesz jakąkolwiek pracę z dźwiękiem, powinieneś znać niektóre standardy. Na przykład 8 kHz to standardowa częstotliwość próbkowania do nagrywania ludzkiego głosu. Chodzi o minimalną częstotliwość próbkowania do zrozumienia mowy; niżej, a słuchacz będzie miał trudności z ustaleniem słów.

Jeśli chodzi o muzykę, dźwięk o jakości CD ma częstotliwość próbkowania 44,1 kHz. Oznacza to, że ADC pobiera 44 100 próbek na sekundę! Stamtąd tylko rośnie, ponieważ następny standard to 48 kHz; ta częstotliwość próbkowania jest używana częściej w przypadku ścieżek dźwiękowych do filmów.

Na wyższym końcu spektrum mamy 96 kHz, więcej niż podwojenie próbek na sekundę 44,1 kHz i pozwalające na wyraźniejszy dźwięk. Jednak istnieje kontrowersje wokół tej częstotliwości próbkowania, ponieważ ludzie zazwyczaj nie wiedzą, czy 96 kHz jest konieczne.

Wielu ekspertów uważa, że ​​96 kHz to po prostu przesada. Apple oferuje nawet dźwięk o częstotliwości 192 kHz!

Związane z: Te wskazówki pomogą Ci nagrywać wokale o jakości studyjnej w domu

Co to jest głębokość bitowa?

Częstotliwość próbkowania dotyczy klarowności dźwięku, podczas gdy głębia bitowa dotyczy ilości szumu w dźwięku. Wracając, każdej próbce ADC przypisuje sekwencję cyfr binarnych. Liczba cyfr binarnych na próbkę nazywana jest głębią bitową.

ADC przypisuje każdej próbce cyfry binarne w oparciu o amplitudę dźwięku (siła prądu płynącego z mikrofonu). W ten sposób odtwarza falę dźwiękową w postaci cyfrowej. Im więcej bitów na próbkę (im więcej pinów wyjściowych na ACD), tym dokładniej ADC może replikować falę.

Jednak przetworniki ADC są w stanie przypisać tylko skończoną liczbę napięć do każdej próbki. Więc jeśli próbka znajdzie się pomiędzy dwoma napięciami, jest automatycznie zaokrąglana w górę; nazywa się to szumem kwantyzacji.

Powyższy wykres pokazuje przykład fali dźwiękowej zarejestrowanej przez 2-bitowy przetwornik ADC. Mimo że oryginalna fala (czerwona) osiąga wartości szczytowe na losowych poziomach, skwantowany sygnał cyfrowy (niebieski) dociera tylko przy przyrostach co 0,25 wolta. Niższe szybkości transmisji bitów wprowadzają do dźwięku szum cyfrowy, ponieważ im mniejsza głębia bitowa, tym mniej dokładnie odtwarzana jest fala.

Standardowe głębokości bitowe

Podobnie jak w przypadku częstotliwości próbkowania, istnieją różne standardowe głębokości bitowe, z którymi można się spotkać w branży. 8-bitowy dźwięk wydaje się być minimalną głębią bitową, jaką zobaczysz. Dzięki niemu usłyszysz sporo hałasu, ale dźwięk jest nadal sprawny.

Następnym krokiem w górę jest zwykle dźwięk 16-bitowy, który jest obecny w dźwięku o jakości CD. Zwykle nie usłyszysz żadnego hałasu przy 16-bitowym dźwięku, a większość ludzi może go nagrywać i edytować bez większych problemów. Powyżej mamy dźwięk 24-bitowy. Ta głębia bitowa jest preferowana przez profesjonalnych inżynierów dźwięku. Dzięki 24-bitowemu dźwiękowi nie masz szumów i masz lepszy zakres amplitud do pracy.

Wreszcie mamy 32-bitowy dźwięk, który jest owiany kontrowersją, podobnie jak częstotliwość próbkowania 96 kHz. Wiele osób uważa, że ​​nie jest to konieczne. Możesz edytować dźwięk w 16-bitowy i 24-bitowy, a 32-bitowy wydaje się, że jest na szczycie.

Związane z: Najlepsze mikrofony USB, które możesz kupić

Jaka jest optymalna częstotliwość próbkowania i głębokość bitowa?

Jakie są więc optymalne częstotliwości próbkowania i głębia bitowa dla Twoich potrzeb?

Swobodne słuchanie

Jeśli jesteś zwykłym słuchaczem, tak naprawdę nie potrzebujesz niczego wyższego niż 16-bitowy dźwięk. Niektóre usługi oferują wyższą głębię bitową, aby brzmiało to tak, jakby oznaczało to wyraźniejszy dźwięk, ale tak nie jest. Powinieneś również być w porządku z częstotliwością próbkowania 44,1 kHz, jeśli jesteś zwykłym słuchaczem.

Audiofile i inżynierowie dźwięku

Rozmowa zmienia się, gdy mówimy o audiofilach i inżynierach dźwięku; wiedzą jakie przetworniki cyfrowo-analogowe są i używają innego sprzętu, aby jak najlepiej wykorzystać ich muzykę. Dźwięk 24-bitowy powinien być najlepszym wyborem pod względem szumu i zakresu dynamiki. Może być cichszy bez słyszalnych szumów i głośniejszy bez zniekształceń.

Jeśli chodzi o częstotliwość próbkowania, rozmowa staje się nieco zagmatwana. Niektórzy twierdzą, że nie potrafią odróżnić 96 kHz i 44,1 kHz, podczas gdy inni twierdzą, że słyszą różnicę.

Częstotliwość próbkowania a Głębokość bitowa: teraz wiesz

Technologia może być trudna i pogarsza się, gdy różne terminy są rzucane bez żadnego wyjaśnienia. Często spotykamy się z częstotliwością próbkowania i głębią bitową, gdy mamy do czynienia z dźwiękiem cyfrowym, a wiedza na temat tych terminów pomoże ci lepiej zrozumieć, czego słuchasz.

16-bitowe vs. 24-bitowe a 32-bitowy dźwięk

Jaka jest różnica między dźwiękiem 16-bitowym a 24-bitowym? Czy możesz je w ogóle odróżnić?

Czytaj dalej

O autorze