Warum kann der Unterschied in der Bitrate dazu führen, dass es großartig klingt (hoch, mittel, niedrig)?
/Bit-Depth-vs-Bit-Rate-d62ed553edc644aab33a41d78f2c4419.jpg)
Antworten:
Um sicherzugehen, dass dies klar ist, wollen wir differenzieren
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?