Was bedeuten Bits, Bitrate und Samplerate einer Audiodatei?


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Was bedeuten Bits, Bitrate und Samplerate einer Audiodatei?

bits, bit rate and sample rate

Beispielsweise ist die übliche Audioquelle im MP3-Format 16-Bit 320 Kbps oder Sony Hi-Res 24-Bit 192 KHz.

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Die gespeicherten Tondaten (für unkomprimiertes PCM-Format) entsprechen dem Zeichnen einer Kurve auf Millimeterpapier, und ihre Punkte können nur auf dem Gitter liegen.

Dann ist die Abtastrate, wie dicht das Gitter in horizontaler Richtung ist (wie viele Gitter pro Sekunde); die Anzahl der Ziffern gibt an, wie dicht das Raster in vertikaler Richtung ist (wie dünn und wie viel Speicher jeder Abtastwert gespeichert ist), 16 Bit bedeutet, dass der Wertebereich jedes Abtastpunkts von 2 bis 16 reicht, d.h. von 0 bis 65535. Die Coderate ist die Multiplikation der beiden (wie viel Speicherplatz die Samples pro Sekunde benötigen).

Erstens gibt es zwei Fälle, verlustbehaftet und verlustfrei. Nachdem wir verlustfrei und verlustfrei herausgefunden haben, müssen wir die Abtastrate und Bittiefe herausfinden. Nach der Berechnung der Abtastrate und Bittiefe müssen wir den Unterschied zwischen dem Verhältnis von Bitrate und Bittiefe zur Abtastrate und seinen Einfluss auf die Audioqualität herausfinden.

Um ein kontinuierliches physikalisches Signal (na ja, sagen Sie mir etwas über die Plancksche Konstante …) in einem Computer zu speichern, muss es in ein digitales Signal umgewandelt werden. In der Akustik ist ein digitales Signal eine digitale Darstellung der Amplitude der Schallwelle zu jedem Zeitpunkt.

Schallwellen sind Longitudinalwellen, die schwer zu zeichnen sind. Die folgende Abbildung wird durch Transversalwellen ersetzt (der Begriff Longitudinalwellen ist das Phänomen, dass sich die Dichte von Luft oder anderen Medien aufgrund von Energie regelmäßig ändert. Die Spitzen stehen für hohe Dichte, die Täler für niedrige Dichte und die horizontale Linie ist der Durchschnitt Dichte, d.h. stiller Zustand)

Unter Verwendung der High-School-Physik enthalten Wellen zwei Dimensionen, eine ist Intensität und die andere ist Zeit. „Anzahl der Ziffern“ gibt an, in wie viele Stufen die Schallwelle von der stärksten bis zur schwächsten unterteilt ist; “Sampling Rate” bestimmt die Genauigkeit der Zeitachse oder die Sampling-Dichte, d. h. die Zeitdauer, die durch jeden roten Punkt dargestellt wird, und die Coderate beträgt eine Sekunde. Die Anzahl der Punkte auf der Uhr, multipliziert mit dem Platz, den jeder Punkt einnimmt .

Die sogenannten 24 Bits bestehen also aus der Division der Intensität der Schallwelle durch 2 bei Leistungsstufe 24 und belegen 3 Bytes Speicherplatz. Je feiner die Abstufung, desto mehr Details werden natürlich wiederhergestellt.

Die Abtastrate beträgt im Allgemeinen 44100 Hz für CD (Hertz = Zeiten/Sekunde), 48000 Hz für DVD und 96000 Hz als Standard. Wie bei der Anzahl der Ziffern gilt: Je mehr Punkte Sie in einer einzigen Sekunde erhalten, desto mehr Details werden wiederhergestellt. Warum nimmt CD diesen Wert an? Weil allgemein angenommen wird, dass der Hörbereich des menschlichen Ohrs zwischen 20 und 20.000 Hz liegt. Es ist notwendig, eine Spitze und ein Tal darzustellen, und es sind mindestens zwei Abtastpunkte erforderlich. Die CD kann also höchstens den Ton von 22050 Hz darstellen, aber dieser Ton hat keine Details, denn wenn es nur zwei Spitzen- und Talpunkte gibt, geht die mittlere Wellenform vollständig verloren. Daher wird es eine höhere Abtastrate geben.


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Audio-Bittiefe, Abtastrate und Bitrate

Audio-Bittiefe, Abtastrate und Bitrate

Audio bit depth, sample rate, and bit rate

Über die Abtastrate. Was ist der intuitivste Effekt der Abtastrate?

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Beeinflusst die Ausdruckskraft des Frequenzbereichs des Tons. Je höher die Abtastrate, desto größer der Frequenzbereich, der ausgedrückt werden kann. 44,1 KHz Abtastrate kann den Frequenzbereich von 0 Hz bis 22050 Hz darstellen; Die Abtastrate von 48 kHz kann den Frequenzbereich von 0 Hz bis 24000 Hz darstellen; Die Abtastrate von 96 KHz kann den Frequenzbereich von 0 Hz bis 48000 Hz darstellen. Der durchschnittliche Frequenzbereich, den das menschliche Ohr hören kann, liegt bei etwa 20 Hz bis 20.000 Hz. Wenn Sie die beiden oben genannten kombinieren, wenn Sie einen Parameter sehen: 16Bit 44,1KHz , bedeutet dies, dass dieses digitale Audio einen “96dB Dynamikbereich” und einen Frequenzbereich von “0 Hz -22050 Hz” ausdrücken kann; 24Bit 48KHz, dies bedeutet, dass dieses digitale Audio die Leistung „144dB Dynamic Range“ und „0Hz -24000“ erreichen kann.

Hertz“-Frequenzbereich. (3) Audio-Bitrate, auch Bitrate oder Bitrate genannt. Die Bitrate bezeichnet die Menge an Informationen, die pro Sekunde einen Datenstrom passieren kann, was auch zu verstehen ist als: wie viel verbraucht wird pro Sekunde Die darzustellende Datenmenge in Bits Je höher die Audio-Bitrate, desto besser die Qualität. Wenn es sich jedoch um verlustbehaftetes komprimiertes Audio handelt, führen unterschiedliche Komprimierungsalgorithmen, selbst bei gleicher Bitrate, zu völlig unterschiedlichem Klang Qualitätsergebnisse.Typischer Vertreter: 96kbpsDie Klangqualität des WMA-Audioformats ist offensichtlich besser als die des MP3-Audioformats als 96kbps.Woran liegt das?Der Unterschied liegt an unterschiedlichen Komprimierungsalgorithmen und unterschiedlichen Datennutzungsraten.Ein anderes Beispiel, wenn das MP3 unter 48 kbps komprimiert ist, ist das schon furchtbar.Und wenn es AAC-Audioformat ist, zum Gleiche Bitrate von 48 kbps, die Tonqualität ist offensichtlich besser als MP3. Bei verlustfrei komprimiertem Audio ist die endgültige Klangqualität gleich, selbst wenn die Bitrate völlig unterschiedlich ist

. Wenn beispielsweise dieselbe WAV-Datei in den Formaten FLAC und APE komprimiert wird, ist die Bitrate der Ausgabedatei nicht dieselbe, aber die Tonqualität ist dieselbe. Auch wenn es sich um dasselbe Format handelt, ist die Komprimierungsstufe unterschiedlich und die Bitrate völlig unterschiedlich, aber das Endergebnis bleibt die Klangqualität gleich (aber beim Kodieren und Dekodieren ist die CPU-Auslastung unterschiedlich und die Kodierungszeit ist ebenfalls unterschiedlich ).

MP3 ist nur ein Audioformat.

MP3 ist nur ein Audioformat.

MP3 Quality

Und das Audio hat mehrere wichtige Parameter wie KHZ, BIT, Kanal, KBPS usw.

MP3 Quality

Und das Format ist anders, der Algorithmus ist auch anders, also selbst wenn die oben genannten Parameter gleich sind, ist das Format anders.Die Klangqualität wird auch sehr unterschiedlich sein. Unter ihnen ist VBR ein dynamisches Sampling. Eine detaillierte und vollständige Erklärung finden Sie in der folgenden Beschreibung.
Nachdem Sie es geduldig gelesen haben, werden Sie in der Lage sein, ein oder zwei Dinge zu sagen.

Audio-Sampling erklärt das digitale Audiosystem Der Originalton wird reproduziert, indem die Wellenform der Schallwelle in eine Reihe binärer Daten umgewandelt wird. Die in diesem Schritt verwendete Ausrüstung ist ein Analog-Digital-Wandler (A/D), der den Ton abtastet Wellen mit einer Geschwindigkeit von Zehntausenden von Malen pro Sekunde. Ein Sampler zeichnet den Zustand der ursprünglichen analogen Schallwelle zu einem bestimmten Zeitpunkt auf, der als Sampler bezeichnet wird. Eine Reihe von Samples kann verbunden werden, um eine Schallwelle zu beschreiben. Die Anzahl der Abtastungen pro Sekunde wird als Abtastrate oder Abtastrate bezeichnet, und die Einheit ist HZ.

(Hertz). Je höher die Abtastrate, desto höher kann die Frequenz der Schallwelle beschrieben werden. Die Abtastrate bestimmt den Frequenzbereich (entspricht der Tonhöhe) des Tons, der durch eine digitale Wellenform dargestellt werden kann. Der Frequenzbereich wird oft als Bandbreite bezeichnet. Zum besseren Verständnis kann das Audio-Sampling in die Anzahl der abgetasteten Bits und die Frequenz des Samples unterteilt werden. 1. Die Anzahl der Sampling-Bits Die Anzahl der Sampling-Bits kann als Auflösung des von der Aufnahmekarte verarbeiteten Tons verstanden werden. Je höher der Wert, desto höher die Auflösung und desto realistischer der aufgenommene und wiedergegebene Ton. Das erste, was wir wissen müssen: Sounddateien auf dem Computer werden durch die Zahlen 0 und 1 dargestellt. Die Essenz der Aufnahme auf dem Computer besteht also darin, das analoge Tonsignal in ein digitales Signal umzuwandeln. Im Gegensatz dazu wird während der Wiedergabe das digitale Signal wieder in ein analoges Tonsignal ausgegeben. Das Aufnahmekartenbit bezieht sich auf die Binärziffern des digitalen Tonsignals, das von der Aufnahmekarte beim Erfassen und Abspielen von Tondateien verwendet wird. Die Bits auf der Aufnahmekarte spiegeln objektiv die Genauigkeit der Beschreibung des eingegebenen Tonsignals durch das digitale Tonsignal wider. 8 Bit repräsentieren die achte Potenz von 2 – 256 und 16 Bit repräsentieren die sechzehnte Potenz von 2 – 64K. Zum Vergleich: Für dieselben Musikdaten kann eine 16-Bit-Soundkarte sie zur Verarbeitung in 64K-Präzisionseinheiten zerlegen, während eine 8-Bit-Soundkarte nur 256 Präzisionseinheiten verarbeiten kann.

Es verursacht einen großen Signalverlust und der endgültige Sampling-Effekt ist natürlich unvergleichlich. Alle wichtigen Produkte auf dem heutigen Markt sind 16-Bit-Capture-Karten, nicht 64-Bit oder gar 128-Bit, wie einige unwissende Vermarkter befürworten, die das Konzept der Polyphonie in Capture-Karten mit dem Konzept der Sampling-Bits verwechseln. Obwohl behauptet wird, dass der EMU10K1-Chip, der von der leistungsstärksten Capture-Kartenserie verwendet wird, 32-Bit ist, handelt es sich nur um eine auf Direct Sound-Beschleunigung basierende Multi-Audio-Streaming-Technologie, und seine Essenz ist immer noch eine 16-Bit-Soundkarte. Es muss gesagt werden, dass die 16-Bit-Abtastgenauigkeit für Computer-Multimedia-Audio mehr als ausreichend ist. 2. Audio-Sampling-Pegel (Audio-Sampling-Rate) Das digitale Audiosystem reproduziert den Originalton, indem es die Tonwellenform in eine Reihe binärer Daten umwandelt. Die für diesen Schritt verwendete Ausrüstung ist ein Analog-Digital-Wandler (A/D), der jede Schallwelle aufnimmt, und jeder Sampler zeichnet den Zustand der ursprünglichen analogen Schallwelle zu einem bestimmten Zeitpunkt auf, der als Sample bezeichnet wird. Eine Reihe von Samples kann verbunden werden, um eine Schallwelle zu beschreiben. Die Anzahl der Abtastungen pro Sekunde wird als Abtastrate oder Abtastrate bezeichnet, und die Einheit ist HZ (Hertz). Je höher die Abtastrate, desto höher kann die Frequenz der Schallwelle beschrieben werden.

Je höher die Abtastrate, desto besser?

Je höher die Abtastrate, desto besser?

sample rate

Zunächst müssen wir verstehen, was die Abtastrate ist. Die Abtastrate bezieht sich darauf, wie viele Tonabtastungen der Computer pro Sekunde sammelt. Im Allgemeinen gilt: Je höher die Abtastrate, dh je kürzer das Abtastintervall, desto mehr Tonabtastdaten kann der Computer pro Zeiteinheit erhalten, und desto genauer wird die Tonwellenformdarstellung sein.

sample rate

Je höher also die Audio-Samplerate des MP3-Chips, desto besser? Grundsätzlich gilt: Je höher die Samplerate, desto besser die Klangqualität.

Die Abtastfrequenz wird im Allgemeinen in drei Stufen unterteilt: 22,05 kHz, 44,1 kHz und 48 kHz; 22,05 KHz kann nur die Klangqualität von UKW-Radio erreichen, 44,1 KHz ist die theoretische Grenze der CD-Klangqualität und 48 KHz hat die DVD-Klangqualität erreicht. Die niedrigen und hohen Frequenzen, die unser menschliches Ohr wahrnehmen kann, sind 20 Hz und 20 KHz. Um die Höranforderungen des menschlichen Ohrs zu erfüllen, sind also mindestens 40.000 Abtastungen pro Sekunde erforderlich.

erweitern:

8000 Hz: die von Telefonen verwendete Abtastrate, ausreichend für menschliche Sprache

11.025 Hz: die für AM-Sendungen verwendete Abtastrate

22.050 Hz und 24.000 Hz: Abtastraten, die vom UKW-Radio verwendet werden

32.000 Hz: Abtastfrequenz, die von einer digitalen MiniDV-Videokamera, DAT (LP-Modus) verwendet wird

44.100 Hz: Audio-CD, auch Abtastrate, die üblicherweise für MPEG-1-Audio (VCD, SVCD, MP3) verwendet wird

47.250 Hz: Die von kommerziellen PCM-Recordern verwendete Abtastrate

48.000 Hz: Abtastrate für digitalen Ton, der in miniDV, digitalem Fernsehen, DVD, DAT, Filmen und professionellem Audio verwendet wird

50.000 Hz: Die von kommerziellen Digitalrekordern verwendete Abtastrate

96.000 oder 192.000 Hz: Abtastrate, die von DVD-Audio, einigen LPCM-DVD-Audiotracks, BD-ROM-Audiotracks (Blu-ray Disc) und HD-DVD-Audiotracks (High-Definition-DVD) verwendet wird. )

2,8224 MHz: Die vom 1-Bit-Sigma-Delta-Modulationsprozess von Direct Stream Digital verwendete Abtastrate