Все Тут Online

Все Тут Online (https://vsetutonline.com/forum/index.php)
-   В гостях у Юрия (shurik_pronkin) (https://vsetutonline.com/forum/forumdisplay.php?f=944)
-   -   Как в цифровом аудио битность (разрядность) связана с искажениями и разрешением (динамическим диапазоном)? (https://vsetutonline.com/forum/showthread.php?t=267185)

shurik_pronkin 04.10.2024 16:25

Как в цифровом аудио битность (разрядность) связана с искажениями и разрешением (динамическим диапазоном)?
 
Любые данные, включая и аудио, в цифровом устройстве передаются, обрабатываются и хранятся в виде двоичного кода: единиц и нулей, наличия или отсутствия напряжения на входе цифровых схем. Если посмотреть на прямоугольный сигнал, который выдает тактовый опорный генератор, то это уже есть непрерывный поток единиц и нулей - битов, к которым привязываются все остальные сигналы, включая и сами данные.
Чтобы цифровое устройство могло выполнять свои базовые функции - передавать, обрабатывать и хранить данные, поток битов нужно разбить на ячейки, "смысловые" кусочки, цифровые "слова", чтобы они могли уже представлять данные. Длина цифрового "слова" может быть 8, 16, 24, 32, 64 и т.д. бит. Цифровое "слово" состоящее из 8 бит называется байтом и процессор, например, в компьютере "понимает" его как единое смысловое целое; прямо как в языке - мы же не буквально воспринимаем идиомы типа "когда рак на горе свистнет" или "бабушка надвое сказала", а извлекаем смысл "никогда" и "неизвестно".

https://i124.fastpic.org/big/2024/10...b097931304.jpg

Таким образом, битность или разрядность аудио данных может быть 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 24, 32 и т.д. бит. Чем больше битность, тем длиннее цифровые "слова", тем бОльшая "ёмкость", "вместимость" у каждого "слова". И если нужно без искажений и в полном объеме оцифровать очень громкий аудио сигнал или очень яркий, насыщенный видео сигнал, то цифровые "слова" должны быть длинными. Бытовая аналогия. Жидкость объемом 3 литра вся не поместится в однолитровой банке, потому что однолитровая банка способна вместить в себя только 1 литр, значит, два литра из трех перельются через край и пропадут. Но если взять банку объемом 3 литра и налить в нее наши три литра жидкости, то все три литра сохранятся, но в банке не останется свободного места на тот случай, если исходной жидкости окажется чуть больше. Но если взять банку объемом 5 литров и налить в нее три литра жидкости, то и все три литра сохранятся, и в банке еще останется свободное резервное место. Эта аналогия с банками призвана помочь понять связь между динамическим диапазоном и битностью, между разрешением и разрядностью - чем выше битность (объем банки) , тем больший динамический диапазон (объем сохраненной жидкости) можно оцифровать (сохранить).

Как вы уже поняли, разрядность (битность) в первую очередь влияет на амплитудную характеристику сигнала и не оказывает влияния на частотную характеристику, которая ограничивается только частотой дискретизации. https://www.vsetutonline.com/forum/s...d.php?t=267174

Вот так выглядит синусоидальный сигнал 1 кГц разрядностью 32 bit с уровнем громкости превышающей 0 дБ на 3 дБ:

https://i124.fastpic.org/big/2024/10...2ce3027750.jpg

Как видите, разрядности 32 bit более чем достаточно, чтобы вместить ненормально громкий сигнал без каких-либо искажений. Обратите внимание, какая чистая спектрограмма.

А вот так выглядит тот же синусоидальный сигнал 1 кГц с уровнем громкости превышающей 0 дБ на 3 дБ, но сохраненный в файл с разрядностью 16 bit :

https://i124.fastpic.org/big/2024/10...07c7953a25.jpg

Все пики, которые были выше 0 дБ, срезаны и синусоида превратилась почти в меандр (прямоугольный сигнал). На спектрограмме видно, что гармоник (искажений) более чем. Поэтому при мастеринге в 16 битных программах нужно следить, чтобы уровень громкости фонограмм был ниже 0 дБ.

А вот еще такие искажения сигнала появятся, если снижать разрядность:

сигнал 10 кГц с разрядностью 32 bit - спектрограмма чистая

https://i124.fastpic.org/big/2024/10...4a839b8f69.jpg

сигнал 10 кГц с разрядностью 16 bit - в спектрограмме вырос лес гармоник

https://i124.fastpic.org/big/2024/10...5ecea26851.jpg

сигнал 10 кГц с разрядностью 8 bit - лес гармоник стал непроходимым

https://i124.fastpic.org/big/2024/10...5728c34e38.jpg

Поэтому в контексте поста "Улучшится ли звук, если сжатый формат типа mp3 разжать в PCM и увеличить битность?" https://www.vsetutonline.com/forum/s...d.php?t=267156 и в баночной аналогии - это то же самое, что перелить один литр воды из однолитровой банки в пятилитровую.

А вот так обстоят дела с очень тихими звуками:

44.1 сигнал 1 кГц разрядностью 24 bit громкостью -60 дБ - лес гармоник, шумовая полка (noise floor) не выше - 100 дБ

https://i124.fastpic.org/big/2024/10...f40f1e8492.jpg

динамический диапазон расположен между 0 дБ и вершинами "леса" гармоник\шума и составил 100-105 дБ.

44.1 сигнал 1 кГц разрядностью 16 bit громкостью -60 дБ - лесище гармоник до - 60 дБ

https://i124.fastpic.org/big/2024/10...4bdf757aaf.jpg

а теперь динамический диапазон сузился до 55-60 дБ

ДенисПоПов27 04.10.2024 18:20

То есть 24-44100 плавнее и чище тех же 16-44100!

shurik_pronkin 04.10.2024 18:32

Цитата:

Сообщение от ДенисПоПов27 (Сообщение 771667)
То есть 24-44100 плавнее и чище тех же 16-44100!

Если уровень громкости не более 0 дБ, то разницы никакой нет.

А вот если аудиофайл 32/44100 с уровнем громкости больше 0 дБ пересохранить в файл 24/44100 или 16/44100 или 8/44100, то всё, что выше 0 дБ срежется и звук станет хрипеть.

ДенисПоПов27 04.10.2024 18:34

Больше нуля то зачем?

shurik_pronkin 04.10.2024 18:41

Цитата:

Сообщение от ДенисПоПов27 (Сообщение 771669)
Больше нуля то зачем?

При производстве музыки, мастеринге этого же никак не избежать, когда фильтры накладываются, всё начинает вылазить выше 0 дБ, поэтому вся обработка ведется только в 32 бит или даже 64 бит. Но когда вся обработка завершена, фонограмма сведена и т.п., общий уровень громкости уменьшают, компрессорами давят, чтобы пики не выходили за 0 дБ и сохраняют уже в "потребительские" 16 bit или 24 бит.

Дмитрий 04.10.2024 19:34

shurik_pronkin, Дениса интересует компакт-кассета. Тиражка скорей всего.
Цифровать он будет в максимальных параметрах для АЦП, а раздавать и хранить не выше обозначенных
24-44100, 16-44100 (24-48000, 16-48000)

Эта кассета может быть растиражирована и на тиражере с убыстренной скоростью. То есть там о качестве не может быть и речи.

Даже если он ее переберет поменяет корпус, прижим и на деку последнюю в линейке дек поставит - это никак не Hi-Res в цифре.

Дмитрий 04.10.2024 19:43

Hi-Res Audio — это «аудио без потерь, способное воспроизвести полный спектр звука из записи, мастеринг которой был выполнен в качестве, превышающем CD (выше 16 бит/44 кГц), и которое отражает то, что изначально задумывали авторы, продюсеры и звукоинженеры».

Тиражки в большинстве случаев повтрят компакты CD
Для чего тогда этот магнитофон в этом году?

shurik_pronkin 04.10.2024 19:44

Цитата:

Сообщение от Дмитрий (Сообщение 771673)
shurik_pronkin, Дениса интересует компакт-кассета. Тиражка скорей всего.
Цифровать он будет в максимальных параметрах для АЦП, а раздавать и хранить не выше обозначенных
24-44100, 16-44100 (24-48000, 16-48000)

Эта кассета может быть растиражирована и на тиражере с убыстренной скоростью. То есть там о качестве не может быть и речи.

Даже если он ее переберет поменяет корпус, прижим и на деку последнюю в линейке дек поставит - это никак не Hi-Res в цифре.

Тогда нет разницы. 24 бит очень с запасом.

Дмитрий 04.10.2024 19:52

На трекере кассеты релизят FLAC 24/96
и ALAC 24/48


У наших у четырех был портативный Zoom4H, у одного таскам и все они делали WAV 24/96

Основное предназначение обоих и Зум и Таскам синхронизировать с видеокамерой и записать звук с микрофона, где штатный звук оставляет желать большего.

Motors 04.10.2024 21:07

Цитата:

Сообщение от Дмитрий (Сообщение 771676)
....У наших у четырех был портативный Zoom4H, у одного таскам и все они делали WAV 24/96.....

А у меня Yamaha была....классная фиговина.....жалею что слил....


Часовой пояс GMT +3, время: 09:39.

Powered by vBulletin® Version 3.8.2
Copyright ©2000 - 2025, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot