was ist Bittiefe im Bild

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Bittiefe

Bit depth

Um die Bittiefe (Breite) zu verstehen, betrachten wir zunächst die Bits.

Bit depth

Kurz für Binärziffer ist ein Bit eine separate Komponente eines Binärcodes, entweder 1 oder 0.

Je mehr Bits verwendet werden, desto mehr Kombinationen sind möglich. Zum Beispiel …

Wie Sie der folgenden Tabelle entnehmen können, können 16 Kombinationen aus 4 Bits erstellt werden.

4 Bits

Bei der Codierung von Informationen wird jeder Nummer ein Wert zugewiesen.

Mit zunehmender Anzahl von Bits wächst die Anzahl möglicher Werte exponentiell.

4 Bits = 16 mögliche Werte
8 Bits = 256 mögliche Werte
16 Bit = 16536 mögliche Werte
24 Bit = 16777215 mögliche Werte
Bei digitalem Audio wird jeder Wert den Amplituden der Schallwelle zugewiesen.

Je höher die Bittiefe, desto größer der Unterschied zwischen lautem und leisem Ton … und desto größer der Dynamikbereich der Aufnahme.

Als Faustregel gilt, dass sich der Dynamikbereich mit jedem “Schlag” um 6 dB erhöht.

Zum Beispiel :

4 Bits = 24 dB
8 Bit = 48 dB
16 Bit = 96 dB
24 Bit = 144 dB
Im Allgemeinen bedeutet dies … mehr Bittiefe führt zu weniger Rauschen …

Denn durch Hinzufügen von Headroom kann das gewünschte Signal in Bezug auf Rauschen deutlicher aufgezeichnet werden.

kleine und große Bohrtiefe

Weiter weg…

5. Quantisierungsfehler
Es klingt erstaunlich, dass 24-Bit-Aufnahmen fast 17 Millionen Werte enthalten, oder?

Dies ist jedoch viel weniger als die unendliche Anzahl möglicher Werte, die in einem analogen Signal existieren.

In fast allen Stichproben liegt der wahre Wert irgendwo zwischen den beiden möglichen Werten. Der Konverter rundet sie einfach auf den nächsten Wert (quantisiert).

Das Ergebnis ist eine als Quantisierungsfehler bekannte Verzerrung, die in zwei Stufen des Aufzeichnungsprozesses auftritt:

zunächst bei der Analog-Digital-Wandlung
am Ende beim Mastering
Während des Masterings werden die Abtastrate und die Bittiefe des endgültigen Titels häufig reduziert, wenn sie in das endgültige digitale Format (CD, MP3 usw.) konvertiert werden.

In diesem Fall werden einige Informationen entfernt und neu quantisiert, wodurch der Klang weiter verzerrt wird.

Um dieses Problem zu lösen, wurde Folgendes erfunden …

6. Dithering
Beim Konvertieren einer 24-Bit-Datei in eine 16-Bit-Datei wird Dithering verwendet, um den größten Teil der resultierenden Verzerrung auszublenden.

Hinzufügen von “Pseudozufallsrauschen” zum Audiosignal.

Da dieses Konzept bei der Darstellung von Ton schwer zu visualisieren ist, wird es normalerweise anhand von Bildern erklärt.

Es funktioniert so:

Wenn ein Farbfoto in Schwarzweiß konvertiert wird, wird mathematisch berechnet, welches Farbpixel schwarz und welches Pixel weiß sein soll.

Auch wie die Quantisierung digitaler Audio-Samples berechnet wird.

Wie Sie der Abbildung unten entnehmen können, sieht das obige Bild wie Scheiße aus, nicht wahr?

zögern

Aber dank Dithering …

Eine kleine Menge weißer Pixel wird versehentlich in die schwarzen Bereiche eingefügt …
Eine kleine Anzahl schwarzer Pixel gelangt versehentlich in die weißen Bereiche …
Und durch Hinzufügen dieses “pseudozufälligen Rauschens” zum Bild sieht das “Nach” -Bild viel besser aus. Das Konzept des Audio-Ditherings ist ähnlich.

Weiter weg…

7. Verzögerungszeit
Ein großer Fehler moderner digitaler Studios ist die Verzögerung, die sich im Signalfluss, insbesondere in DAWs, aufbaut.

Unter Berücksichtigung aller Berechnungen dauert es zwischen einigen Millisekunden und mehreren Millisekunden TENS, bis das Audiosignal das System verlässt.

Die Verzögerung von 0 bis 11 Millisekunden ist so kurz, dass die durchschnittliche Person sie nicht einmal bemerkt.
Mit einer Verzögerung von 11 bis 22 Millisekunden hören Sie einen nervigen Slapback, eine kurze Verzögerung, an die Sie sich erst gewöhnen müssen.
Mit einer Verzögerung von mehr als 22 Millisekunden ist es fast unmöglich, den Track mitzuspielen oder mitzusingen.
In einer typischen digitalen Signalkette gibt es 4 Stufen, die die resultierende Verzögerungszeit beeinflussen:

Analog-Digital-Wandlung
DAW-Pufferung
Komplementverzögerung
Digital-Analog-Wandlung
A / D- und D / A-Konvertierung sind die 2 kleinsten negativen Effekte, die die Latenz um maximal 5 Millisekunden verlängern.

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Abtastrate und Bittiefe

bit depth

Wenn ein Signal von einem Vorverstärker, Kompressor, Konsolenausgang oder Synthesizer den ADC erreicht, repräsentiert es elektromagnetische Schwingungen.

Bit depth

Das heißt, eine bestimmte Welle mit einer variablen Spannung (sehr kleine Werte) erreicht den Eingang des ADC. Um ein Signal in einer Datei zu speichern, muss es „digitalisiert“, dh durch Einsen und Nullen codiert werden. Das Ergebnis ist eine grafische Darstellung der Welle auf dem Computerbildschirm.

Selbst der beste Wandler hat einen Fehler, da es keine Zwischenwerte zwischen Null und Eins gibt und der Wellendiagramm nur aus vertikalen und horizontalen Segmenten ohne schräge Linien besteht. Die grafische Darstellung der Welle wird durch die Tonhöhe (Schwingungsfrequenz), ihre Klangfarbe (Wellenform) und die Lautstärke (Amplitude) beeinflusst. Ein hochwertiger ADC muss alle diese Parameter korrekt an das Aufzeichnungssystem übertragen.

Der Ton gelangt also diskret in das System, dh in kleine Segmente unterteilt. Die Genauigkeit der Codierung eines analogen Signals in einer digitalen Umgebung hängt von der Größe dieser Segmente ab. Je kleiner die horizontalen und vertikalen diskreten Einheiten sind, desto genauer ist der Scan.

Abtastrate

Durch horizontales Teilen der Welle erhalten wir eine Vorstellung von der Abtastrate oder der Abtastrate. Je häufiger der ADC Änderungen der Wellenformwerte erkennt, desto höher ist die Abtastrate. In Wirklichkeit ist ein Sample ein diskretes Einheitssegment, die kleinste Toneinheit. Je kürzer es ist, desto höher ist die Abtastrate.

Beispielsweise zeigt eine Abtastrate von 44,1 kHz an, dass 44.100 Abtastungen pro Sekunde aufgezeichnet werden. Wir können die Welle bearbeiten, indem wir ein Segment mit einer Dauer von 1/44100 Sekunden als minimales Bearbeitungselement verwenden. Wenn die Abtastrate auf 48 kHz ansteigt, fällt dieser Abschnitt auf 1/48000 Sekunde ab, was eine genauere Auswirkung ermöglicht.

Jede Probe hat die gleiche Länge wie die vorherige. Für eine ordnungsgemäße Tonwiedergabe müssen die Abtastraten von Dateien und Systemen identisch sein. Wenn dem Projekt eine Audiospur mit einer anderen Abtastrate als der Host- (Programm-) Abtastwert hinzugefügt wird, muss diese konvertiert werden.

Wenn Sie eine Datei mit einer höheren Frequenz auf einem niedrigeren System abspielen, klingt sie langsamer als sie sollte und umgekehrt. Das Umwandeln eines Signals von einer Frequenz in eine andere führt immer zu Verzerrungen. Um den Sound auf die neue Samplerate umzuformen, muss das System die Samples in kleinere Stücke teilen und sie zu einer einzigen Welle zusammensetzen. Ein solcher Vorgang kann bestenfalls dazu führen, dass der Ton im schlimmsten Fall einfach zum Auftreten von Klicks verwischt wird.

Bei den eingebauten Lautsprechern eines Heim-Laptops wird der Unterschied natürlich nicht spürbar sein. Wenn Sie jedoch professionell mit Sound arbeiten möchten, ist eine Koordination der Samplerate erforderlich.

Es wird nicht empfohlen, die Abtastrate innerhalb desselben Projekts zu ändern. Eine Rechtfertigung für eine höhere Abtastung könnte beispielsweise die Notwendigkeit sein, die Datei mit Algorithmen oder Plugins zu verarbeiten, die bei hohen Frequenzen besser funktionieren. Da eine höhere Abtastrate die Aufteilung in kleinere Abtastwerte bedeutet, ist die Verarbeitungsgenauigkeit höher und das Ergebnis von besserer Qualität. Es ist aber auch unmöglich, die Wirksamkeit dieser Methode zu garantieren: In jedem Fall ist das Ergebnis individuell. Jedes Mal muss bewertet werden, was wichtiger ist: der Effekt der Verarbeitung mit einer höheren Auflösung oder die negativen Auswirkungen der Konvertierung.

Wenn Sie aus irgendeinem Grund nach Abschluss des Auftrags bei 48 kHz das Signal in 44,1 kHz konvertieren müssen, speichern Sie die Originaldatei, falls Sie das Material erneut bearbeiten müssen (z. B. für alternatives Mastering). Die Verarbeitung mit einer höheren Abtastrate führt zu einem besseren Effekt als die Verarbeitung mit einer niedrigeren Abtastrate.