Abtastrate und Bittiefe Realtek

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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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Abtastrate und Bittiefe

Sample Rate Bit Depth

Bei der Beschreibung digitaler Aufzeichnungsgeräte werden zwei grundlegende Konzepte verwendet: Abtastrate und Bittiefe. In diesem Artikel werden wir sehen, was es ist.

Sample Rate, Bit Depth

Abtastrate
Die Abtastrate ist die Rate, mit der der Logger Abtastwerte des Eingangssignals erfasst. Bei der Aufnahme von Ton in digitaler Form werden tatsächlich einzelne Samples oder mit anderen Worten die Schallintensitätswerte zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgezeichnet.

Die Abtastrate für Aufzeichnungsgeräte beträgt normalerweise die folgenden Standardwerte: 44,1 kHz; 48 kHz und 96 kHz. Je höher die Samplerate, desto mehr Samples werden in 1 Sekunde aufgenommen und desto besser wird die digitale Klangqualität.

Was bedeuten diese Zahlen? Sie bedeuten, wie oft der Rekorder die Schallintensität des Eingangssignals pro Sekunde liest. Die Abtastrate wird in Kilohertz (kHz) gemessen, 1 kHz = 1000 Abtastungen pro Sekunde.

Wenn die Aufzeichnung beispielsweise mit einer Abtastfrequenz von 48 kHz durchgeführt wird, bedeutet dies, dass der Tonrekorder den Schallintensitätswert 48.000 Mal pro Sekunde misst und aufzeichnet.

Diese Menge mag unvorstellbar groß erscheinen, aber ein Phänomen, das als Nyquist-Frequenz bezeichnet wird, ist hier erwähnenswert. Die Nyquist-Frequenz ist nach der Person benannt, die sie zuerst entdeckt hat. Definiert die höchste Schallfrequenz, die mit einer bestimmten Abtastrate aufgenommen werden kann.

Kurz gesagt, der maximale Ton, der digital eingespeist werden kann, beträgt etwa die Hälfte der Abtastrate.

Daher beträgt bei einer Aufnahme mit einer Abtastfrequenz von 48 kHz die maximale Audiofrequenz, die aufgezeichnet werden kann, 24 kHz. Dies ist ausreichend, wenn man bedenkt, dass das menschliche Ohr im Durchschnitt Frequenzen von 20 Hz bis 20 kHz hört.

Bittiefe
Wenn Sie über digitale Aufnahmegeräte sprechen, können Sie häufig die Wörter “16-Bit”, “24-Bit” usw. hören. Einige bedeuten die Anzahl der Informationseinheiten, mit denen der Wert jeder aus der digitalen Aufzeichnung erhaltenen Probe dargestellt werden kann.

Je höher der Wert dieser Zahl ist, desto genauer können Sie den Wert jedes Samples aufzeichnen und desto höher ist die Klangqualität, die Sie dadurch erhalten.

Denken Sie nicht, dass der Intensitätswert, der eingestellt werden kann, umso größer ist, je größer die Anzahl der Bits ist, dh je größer die Bittiefe ist. Hier ist Darstellungsgenauigkeit gemeint.

Moderne Rekorder sind normalerweise 24 Bit breit. Es sollte beachtet werden, dass Aufnahmen mit einer großen Bittiefe viel Platz auf dem Speichergerät beanspruchen, aber dies ist nicht so wichtig, da moderne Medien ein großes Volumen haben und immer erschwinglicher werden.