Abtastrate gegen Bittiefe

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Warum kann der Unterschied in der Bitrate dazu führen, dass es großartig klingt (hoch, mittel, niedrig)?

Bit Depth vs. Bit Rate

Antworten:
Um sicherzugehen, dass dies klar ist, wollen wir differenzieren

BIT RATE BIT DEPTH

Abtastrate gegen Bittiefe

so viel wie

Bitrate

wie sie sich auf Audio im digitalen Bereich beziehen …

Abtastfrequenz:

Die Abtastrate wird als Frequenz (Abtastungen pro Sekunde) angegeben, beispielsweise 44,1 kHz für CD. Andere übliche Werte sind 48, 88,2, 96, 176,4 und 196 kHz, obwohl einige Formate (wie DSD) Abtastraten von mehr als 2,8 MHz aufweisen. Die Abtastrate gibt an

wie oft das Audiosignal gemessen wird

Während einige Leute niedrigere Messwerte als abgestuftes Balkendiagramm anzeigen, ziehe ich es vor, sie als untergeordnete Bitmap anzuzeigen. Wenn Sie den Umriss eines Pferdes auf 20 Punkte vereinfachen, damit sich das Kind verbinden kann, führt dies nicht zu Schritten (die Verwendung von geraden und gekrümmten Linien zum Verbinden von 20 Punkten mit korrektem Abstand kann zu einer anständigen Figur führen), aber dies wird nicht der Fall sein ohne Subtilität. Während Sie mit 200 (oder 2000) Punkten die Wellenstränge entlang der Mähne des Pferdes approximieren können.

Bei Audio macht eine niedrigere Abtastrate den Ton nicht “schlecht” (z. B. unscharf, unscharf oder verzerrt), sondern begrenzt die maximale Frequenz (Tonhöhe), die wie beabsichtigt aufgenommen / wiedergegeben werden kann.

Nyquist-Theoremformel

Die Abtastrate von 44,1 kHz wurde für CD gewählt, da sie Frequenzen bis zu 20 kHz aufnehmen und wiedergeben kann. Um ein gesprochenes Wort (wie eine Rede, eine Predigt oder ein Hörbuch) aufzuzeichnen, wäre es schwierig, eine viel niedrigere Abtastrate zu erkennen, da die menschliche Stimme über 10 kHz immer weniger harmonische Informationen enthält.

Tiefenbits:

Berücksichtigt man, dass die Abtastfrequenz bestimmt, wie

häufig

Das Audiosignal wird gemessen, die Bittiefe zeigt an

Skalengenauigkeit

Da es sich um digitales Audio handelt, beschreiben wir diese Messskala in Bits, wobei jedes Bit 0 oder 1 ist, und verketten eine bestimmte Anzahl davon, um den Wert darzustellen. Wenn wir 8 Bits haben, gibt es 256 mögliche numerische Werte, einschließlich Null. Mit 16 Bit gibt es 65.536 mögliche Werte. Ein 24-Bit-Register kann 16.777.216 Werte verwenden.

Wenn wir analoges Audio in digitale Darstellung (A-zu-D) und umgekehrt (D-zu-A) umwandeln, finden wir interessante mathematische Beziehungen. Jedes Bit (digital) verdoppelt die Anzahl der möglichen Werte … Und die Verdoppelung der Amplitude (ungefähr das 4-fache der Leistung) der Schallwelle (analog) entspricht + 6 dB Lautstärke. Daher können wir den maximalen Dynamikbereich * einer digitalen Aufzeichnung auf 6 dB / Bit schätzen. Daher hat die 8-Bit-Aufnahme einen Dynamikbereich von ~ 48 dB, die 16-Bit-Aufnahme (wie eine CD) einen ~ 96 dB und die 24-Bit-Aufnahme einen ~ 144 dB.

* Für diejenigen unter Ihnen, die mit diesem Begriff nicht vertraut sind, beschreibt der Dynamikbereich im Wesentlichen den Unterschied zwischen den leisesten und lautesten Schallwellen, die aufgenommen / wiedergegeben werden können. Die CD hat eine Differenz von ungefähr 96 dB, die verwendet werden kann, um die subtilste Pause im Vergleich zu dem unglaublich lauten Platzen der Kanone bei Tschaikowskys Höhepunkt darzustellen.

1812 Ouvertüre

Drei kurze Notizen für alle, die sich mit dem Rhythmus beschäftigen möchten …

Es gibt eine Formel für den tatsächlichen Dynamikbereich einer digitalen Aufzeichnung, die geringfügig von der vorherigen Schätzung abweichen kann, jedoch eine relativ geringe Abweichung darstellt. Daher wird eine Schätzung von 6 dB / Bit normalerweise in Anführungszeichen angezeigt.
Die neuesten 32-Bit-Gleitkomma-Darstellungen kombinieren eine 24-Bit-Zahl und einen 8-Bit-Exponenten, um viel mehr mögliche Werte als 24-Bit-Register darzustellen. Die Schätzung des Dynamikbereichs wird etwas zweifelhaft, reicht jedoch aus, um zu sagen, dass sie deutlich über 144 dB liegt.
Die Verwendung einer geringeren Bittiefe muss, obwohl Sie vielleicht an Warp-Plugins mit Namen wie “Bit-Grinder” denken, nicht “schlecht” klingen (z. B. Fuzzy, Fuzzy oder verzerrt), sondern nur repräsentiert einen reduzierten Dynamikbereich. Da jedoch eine 16-Bit-Aufzeichnung mit einem Dynamikbereich von 96 dB (65.536 numerische Werte) nicht in 8 Bit (48 dB und 256 numerische Werte) dargestellt werden kann, um die Bittiefe des bereits digitalisierten Audios zu verringern, a mathematische Korrektur der Zahlen nach unten. (65535 wird beispielsweise zu 255) Verwenden eines Kompressors oder Begrenzers, wodurch die leisesten Aufnahmebits verloren gehen können, sodass der Unterschied zwischen leisen und lauten Teilen <48 dB beträgt. Ohne ein solches Schema führt die Transformation zu Übersteuerungen (numerische Werte über dem Maximum).
Bitrate:

Bei digitalem Audio ist die Bitrate ein Maß für

Wie viele Bits werden pro Sekunde übertragen / verarbeitet?

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Was ist der grundlegende Unterschied zwischen 44100 und 48000 Hz?

Resampling

In der Tat ist dies nur eine Frage langjähriger Standards.

sample rate
44100 ist der CD-Standard.
48000 ist der Standard für DVD.
Der Unterschied in der Praxis ist so gering, dass es unmöglich ist, ihn zu bemerken (ich werde Ihnen mehr sagen: Viele Menschen spüren den Unterschied zwischen MP3 und WAV, aber sie können nicht sagen, welcher besser ist).
Das Stereotyp hat bestanden, dass es besser ist, 48000 zu verwenden, wenn Sie mit TV oder Filmen / Soundtracks arbeiten müssen. Plötzlich verstehen einige alte Geräte das Sampling nicht mehr.
Aber das ist heutzutage sehr, sehr unwahrscheinlich, daher gibt es keinen großen Unterschied.
Es kann mit 96000 aufnehmen. Es besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass einige Plug-Ins / Soundeffekte solche Aufnahmen besser verarbeiten können, es erfordert jedoch mehr CPU / RAM und viel mehr Festplattenspeicher.
Zwischen 16 und 24 Bit wird es auch schwierig sein, den Unterschied zu spüren, aber auf Wunsch des Toningenieurs haben wir 24 mit den gleichen Gedanken geschrieben (für Plug-Ins).
Schreiben Sie im Allgemeinen an 44100, wenn Sie nicht mit einem bestimmten Fernsehteam arbeiten müssen.

Der grundlegende Unterschied zwischen ihnen in der Abdeckung des Frequenzbereichs auf der Spur (von 20 Hz), der 44100-Abtastrate, ermöglicht es Ihnen, im Bereich von bis zu 22 kHz, 48000 bis ~ 25 kHz, 96000 bis ~ 35 kHz usw. 48 Parameter zu arbeiten o 96 kHz werden in großen Studios verwendet, in denen die Wiedergabe dieser Frequenzen und Toningenieure die geringste Verbesserung der Klangqualität anstreben. Vor und nach der Umstellung auf den 44100-Standard sieht der Klang der Spur objektiv besser aus. Auch wenn das menschliche Ohr diese Frequenzen nicht hört, bleibt der psychoakustische Effekt erhalten (das nächste Beispiel: Wenn Sie Videos aufnehmen und die Wiedergabe in fHD planen, ziehen Sie es aus Gründen der Bildqualität vor, 4k mit hinterem Zuschneiden aufzunehmen, und niemand Ich werde sagen, es hat keinen Sinn, 4k zu schießen, das gleiche ist hier).

In Filmen ist es sogar noch interessanter … weil 44100 Hz die Wiedergabefrequenz bei 24 fps und 48000 Hz 25 fps ist. Wenn Sie ein Video mit 25 fps aufnehmen und der Ton mit 44100 Hz separat auf dem Recorder ist, stimmt die Länge der Spuren nicht überein und Sie müssen die Klangfarbe des Originals mit einem kleinen Zeitintervall ändern.