Разрядность и частота дискретизации звука какую выбрать


Частота дискретизации и разрядность

Категория: Звукозапись Просмотров: 459

78

com_content.article

(14 голосов, в среднем 4.43 из 5)

Частота дискретизации и разрядность4.43 out of 50 based on 14 voters.

Так называют частоту (sampling rate), с которой записывающее устройство фиксирует отсчеты входного сигнала. Когда звук записывается в цифровом виде, фактически при этом записываются отдельные отсчеты, т.е. значения интенсивности звука в отдельные моменты времени. Стандартные значения частоты дискретизации для записывающих устройств — 44,1 кГц (частота дискретизации музыкального компакт-диска), 48, 88,2 и 96 кГц (музыкальный DVD-диск). Чем больше значение частоты дискретизации, тем больше отсчетов делается за 1 секунду и тем ближе качество цифрового звука к оригиналу.

Что означают эти числа? Они говорят о том, сколько раз в секунду записывающее устройство снимает значение интенсивности звука входного сигнала. Частота дискретизации измеряется в килогерцах, а 1 килогерц— это 1000 отсчетов в секунду. Например, если вы записываете на частоте 48 кГц, то значение интенсивности звука измеряется и записывается 48000 раз в секунду. Может показаться, что это невообразимо много, однако нельзя забывать о таком явлении, как частота Никвиста.Частота Никвиста, названная так по имени человека, который впервые это обнаружил, определяет самую высокую частоту звука, которую можно записать при данной частоте дискретизации. И если отбросить сложности и нюансы, то Никвист утверждает, что максимальная высота звука, которую можно записать в цифровом виде, равна приблизительно половине частоты дискретизации. Таким образом, если вы делаете запись при частоте дискретизации 48 кГц (самый обычный вариант во время написания этой книги), то максимальная частота звука, которую вы сможете записать, равна 24 кГц. (Не так уж плохо, если принять во внимание, что обычный человек слышит частоты до 20 кГц, а большинство музыкантов, профессионально играющих в оркестре, слышат и того меньше— до 17 кГц.) Все звуки, имеющие частоту свыше 24 кГц, не записываются.

Разрядность

Когда вы столкнетесь с цифровыми записывающими устройствами, вы услышите слова вроде разрядность 16 бит, 20 бит, 24 и т.д. Под этим подразумевается количество бит (элементарных единиц информации), с помощью которых представляется значение каждого отсчета, полученного при цифровой записи. Чем больше это число, тем точнее может быть записано значение каждого отсчета, а следовательно, выше качество звука. Не думайте, что чем больше количество бит, тем большее значение интенсивности можно записать! Речь идет именно о точности представления. Современные записывающие устройства имеют разрядность 24 бита. Однако чем больше разрядность, тем больше места занимает запись на устройстве хранения, но это имеет не такое большое значение, так как современные диски имеют огромный объем, и их стоимость постоянно снижается.

Перед тем как вы примете решение купить записывающее устройство с самой высокой частотой дискретизации и большой разрядностью, подумайте о том, что после записи на компакт-диск ваша музыка окажется все равно записанной с частотой 44,1 кГц и разрядностью 16 бит. Это сегодняшний стандарт записи компакт-дисков. Поэтому может получиться так, что в студии ваши записи будут звучать лучше, чем на компакт-диске. (Подробнее поговорим об этом позже.)

Page 2

Категория: Звукозапись Просмотров: 459

78

com_content.article

(14 голосов, в среднем 4.43 из 5)

Частота дискретизации и разрядность4.43 out of 50 based on 14 voters.

Так называют частоту (sampling rate), с которой записывающее устройство фиксирует отсчеты входного сигнала. Когда звук записывается в цифровом виде, фактически при этом записываются отдельные отсчеты, т.е. значения интенсивности звука в отдельные моменты времени. Стандартные значения частоты дискретизации для записывающих устройств — 44,1 кГц (частота дискретизации музыкального компакт-диска), 48, 88,2 и 96 кГц (музыкальный DVD-диск). Чем больше значение частоты дискретизации, тем больше отсчетов делается за 1 секунду и тем ближе качество цифрового звука к оригиналу.

Что означают эти числа? Они говорят о том, сколько раз в секунду записывающее устройство снимает значение интенсивности звука входного сигнала. Частота дискретизации измеряется в килогерцах, а 1 килогерц— это 1000 отсчетов в секунду. Например, если вы записываете на частоте 48 кГц, то значение интенсивности звука измеряется и записывается 48000 раз в секунду. Может показаться, что это невообразимо много, однако нельзя забывать о таком явлении, как частота Никвиста.Частота Никвиста, названная так по имени человека, который впервые это обнаружил, определяет самую высокую частоту звука, которую можно записать при данной частоте дискретизации. И если отбросить сложности и нюансы, то Никвист утверждает, что максимальная высота звука, которую можно записать в цифровом виде, равна приблизительно половине частоты дискретизации. Таким образом, если вы делаете запись при частоте дискретизации 48 кГц (самый обычный вариант во время написания этой книги), то максимальная частота звука, которую вы сможете записать, равна 24 кГц. (Не так уж плохо, если принять во внимание, что обычный человек слышит частоты до 20 кГц, а большинство музыкантов, профессионально играющих в оркестре, слышат и того меньше— до 17 кГц.) Все звуки, имеющие частоту свыше 24 кГц, не записываются.

Разрядность

Когда вы столкнетесь с цифровыми записывающими устройствами, вы услышите слова вроде разрядность 16 бит, 20 бит, 24 и т.д. Под этим подразумевается количество бит (элементарных единиц информации), с помощью которых представляется значение каждого отсчета, полученного при цифровой записи. Чем больше это число, тем точнее может быть записано значение каждого отсчета, а следовательно, выше качество звука. Не думайте, что чем больше количество бит, тем большее значение интенсивности можно записать! Речь идет именно о точности представления. Современные записывающие устройства имеют разрядность 24 бита. Однако чем больше разрядность, тем больше места занимает запись на устройстве хранения, но это имеет не такое большое значение, так как современные диски имеют огромный объем, и их стоимость постоянно снижается.

Перед тем как вы примете решение купить записывающее устройство с самой высокой частотой дискретизации и большой разрядностью, подумайте о том, что после записи на компакт-диск ваша музыка окажется все равно записанной с частотой 44,1 кГц и разрядностью 16 бит. Это сегодняшний стандарт записи компакт-дисков. Поэтому может получиться так, что в студии ваши записи будут звучать лучше, чем на компакт-диске. (Подробнее поговорим об этом позже.)

audiorussia.ru

Статьи

Как люди, непосредственно связанные с AV сферой, мы постоянно говорим об аудио-кодировании и аудиокодеках, а что же это такое? Аудиокодек – это, по сути, устройство или алгоритм, способный кодировать и декодировать цифровой аудиосигнал.

На практике аудиоволны, которые передаются по воздуху, являются продолжительными аналоговыми сигналами. Сигналы преобразуются в цифровой формат устройством, которое называется аналого-цифровой преобразователь (АЦП), а устройство обратного преобразования – цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Кодек находится между этими двумя функциями и именно он позволяет откорректировать некоторые важные параметры для успешного захвата, записи и трансляции звукового сигнала: алгоритм кодека, частота дискретизации, разрядность и скорость передачи данных.

Три наиболее популярных аудиокодека: Pulse-Code Modulation (PCM), MP3 и Advanced Audio Coding (AAC). Выбор кодека определяет степень сжатия и качество записи. PCM – кодек, который используется компьютерами, CD-дисками, цифровыми телефонами и иногда SACD-дисками. Источник сигнала для PCM сэмплируется через равные интервалы, и каждый сэмпл представляет собой амплитуду аналогового сигнала в цифровом значении. PCM – это наиболее простой вариант для оцифровки аналогового сигнала.

При наличии правильных параметров этот оцифрованный сигнал может быть полностью реконструирован обратно в аналоговый без каких-либо потерь. Но этот кодек, обеспечивающий практически полную идентичность оригинальному аудио, к сожалению, не очень экономичен, что выражается в очень больших объемах файлов, а такие файлы не подходят для потокового вещания. Мы рекомендуем использовать PCM для записи цифровых образов для ваших источников или когда вы занимаетесь постобработкой аудио.

К счастью, у нас всегда есть возможность выбрать другой кодек, который может сжимать цифровые данные (по сравнению с PCM) на основании некоторых полезных наблюдений о поведении звуковых волн. Но в этом случае приходится идти на компромисс: все альтернативные алгоритмы сопряжены с «потерями», так как невозможно полностью восстановить исходный сигнал, но, тем не менее, результат всё равно хорош настолько, что большинство пользователей не смогут уловить разницу.

MP3 – это формат аудио-кодирования с использованием как раз такого алгоритма сжатия цифровых данных, который позволяет сохранять аудиосигнал в меньшие по объему файлы. Кодек MP3 чаще всего используется пользователями для записи и хранения музыкальных файлов. Мы рекомендуем применять MP3 для трансляций аудио-контента, так как ему требуется меньшая пропускная способность сети.

AAC – это более новый алгоритм кодирования аудиосигнала, ставший «преемником» MP3. AAC стал стандартом для форматов MPEG-2 и MPEG-4. По сути это тоже кодек сжатия цифровых данных, но с меньшей, чем у MP3, потерей качества при кодировании с одинаковыми битрейтами. Мы рекомендуем использовать этот кодек для онлайн трансляций.

Частота дискретизации (кГц, kHz)

Частота дискретизации (или частота сэмплирования) - частота, с которой происходит оцифровка, хранение, обработка или конвертация сигнала из аналога в цифру. Дискретизация по времени означает, что сигнал представляется рядом своих отсчетов (сэмплов), взятых через равные промежутки времени.

Измеряется в герцах (Гц, Hz) или килогерцах (кГц, kHz,) 1 кГц равен 1000 Гц. Например, 44 100 сэмплов в секунду можно обозначить как 44 100 Гц или 44,1 кГц. Выбранная частота дискретизации будет определять максимальную частоту воспроизведения, и, как следует из теоремы Котельникова, для того, чтобы полностью восстановить исходный сигнал, частота дискретизации должна в два раза превышать наибольшую частоту в спектре сигнала.

Как известно, человеческое ухо способно улавливать частоты между 20 Гц и 20 кГц. Учитывая эти параметры и значения, показанные в таблице ниже, можно понять, почему именно частота 44,1 кГц была выбрана в качестве частоты дискретизации для CD и до сих пор считается очень хорошей частотой для записи.

Есть ряд причин для выбора более высокой частоты дискретизации, хотя может показаться, что воспроизводить звук вне диапазона человеческого слуха – пустая трата сил и времени. При этом среднестатистическому слушателю будет вполне достаточно 44,1 – 48 кГц для качественного решения большинства задач.

Разрядность

Наряду с частотой дискретизации есть такое понятие как разрядность или глубина звука. Разрядность – это количество бит цифровой информации для кодирования каждого сэмпла. Проще говоря, разрядность определяет «точность» измерения входного сигнала. Чем больше разрядность, тем меньше погрешность каждого отдельного преобразования величины электрического сигнала в число и обратно. С минимальной возможной разрядностью есть только два варианта измерения точности звука: 0 для полной тишины и 1 для звучания в полном объеме. Если разрядность равна 8 (16), то при измерении входного сигнала может быть получено 28= 256 (216= 65 536) различных значений.

Разрядность закреплена в кодеке PCM, но для кодеков, которые предполагают сжатие (например, MP3 и AAC) этот параметр рассчитывается при кодировании и может меняться от сэмпла к сэмплу.

Битрейт

Битрейт - это показатель количества информации, которым кодируется одна секунда звучания. Чем он выше, тем меньше искажений и тем ближе закодированная композиция к оригиналу. Для линейного PCM битрейт рассчитывается очень просто.

битрейт = частота дискретизации × разрядность × каналы

Для таких систем как Epiphan Pearl, которые кодируют линейный PCM 16-бит (разрядность 16), этот расчет может быть использован для определения, сколько дополнительных полос пропускания может потребоваться для PCM аудио. Например, для стерео (два канала) оцифровка сигнала производится с частотой 44,1 кГц на 16-бит, а битрейт при этом рассчитывается таким образом:

44,1 кГц × 16 бит × 2 = 1 411,2 кбит/с

Между тем алгоритмы сжатия аудиосигнала, такие как AAC и MP3, имеют меньшее количество бит для передачи сигнала (в этом и заключается их цель), поэтому они используют небольшие битрейты. Обычно значения находятся в диапазоне от 96 кбит/с до 320 кбит/с. Для этих кодеков чем выше битрейт вы выбираете, тем больше аудио бит вы получаете на сэмпл, и тем выше будет качество звучания.

Частота дискретизации, разрядность и битрейты в реальной жизни.

Аудио CD-диски, одни из первых наиболее популярных изобретений для простых пользователей для хранения цифрового аудио, использовали частоту 44,1 кГц (20 Гц – 20 кГц, диапазон человеческого уха) и разрядность 16-бит. Данные значения были выбраны, чтобы при хорошем качестве звука иметь возможность сохранять как можно больше аудио на диске.

Когда к аудио добавилось видео и появились DVD, а позднее Blu-Ray диски, был создан новый стандарт. Записи для DVD и Blu-Rays обычно используют линейный формат PCM с частотой 48 кГц (стерео) или 96 кГц (звук 5.1 Surround) и разрядность 24. Эти значения были выбраны в качестве идеального варианта, чтобы сохранять аудио с синхронизацией с видео и при этом получать максимально возможное качество с использованием дополнительного доступного дискового пространства.

Наши рекомендации

CD, DVD и Blu-Ray диски преследовали одну цель – дать потребителю высококачественный механизм воспроизведения. Задачей всех разработок было предоставить высокое качество аудио и видео, не заботясь о величине файла (лишь бы он умещался на диск). Такое качество мог обеспечить линейный PCM.

Напротив, у мобильных средств информации и потокового медиа совсем другая цель – использовать максимально низкий битрейт, при этом достаточный для поддержания приемлемого для слушателя качества. Для этой задачи лучше всего подходят алгоритмы сжатия. Теми же принципами вы можете руководствоваться для своих записей.

При записи аудио с видео…

В случае если запись будет использоваться для последующей обработки, выбирайте кодек PCM с частотой 48 кГц и максимальной разрядностью (16 или 24), чтобы обеспечить наилучшее качество аудио. Мы рекомендуем данные параметры для Epiphan Pearl.

При потоковой передаче аудио с видео…

При потоковой передаче или записи для последующей трансляции можно получить хорошее звучание аудио при меньшей полосе пропускания, используя кодеки AAC или MP3 с частотой 44,1 кГц и битрейт 128 кбит/с или выше. Такие параметры гарантируют, что звук будет достаточно хорош и не скажется на качестве трансляции.

www.epiphan.ru

Частота дискретизации и разрядность

При описании цифровых записывающих устройств используют два фундаментальных понятия: частота дискретизации и разрядность. В этой статье мы рассмотрим, что это такое.

Частота дискретизации

Частота дискретизации — это частота, с которой записывающим устройством фиксируются отсчеты входного сигнала. При записи звука в цифровом виде фактически записываются отдельные отсчеты или, иными словами, значения интенсивности звука в отдельные моменты времени.

Частота дискретизации для записывающих устройств имеет обычно следующие стандартные значения: 44,1 кГц; 48 кГц и 96 кГц. Чем большая величина частоты дискретизации, тем большее количество отсчетов делается за 1 секунду и тем лучше качество цифрового звука мы имеет в результате.

Каково значение этих чисел? Они подразумевают количество раз снятия за секунду записывающим устройством значения интенсивности звука входного сигнала. Для измерения частоты дискретизации используются килогерцы (кГц), 1 кГц = 1 000 отсчетам в секунду.

К примеру, если запись осуществляется с частотой дискретизации 48 кГц, то это означает, что значение интенсивности звука звукозаписывающее устройство измеряет и фиксирует 48 000 раз в секунду.

Такое количество может показаться невообразимо огромным, но здесь стоит вспомнить о явлении, называемом частотой Никвиста. Частота Никвиста названа так в честь человека, который первым ее обнаружил. Она определяет наивысшую частоту звука, которую возможно записать при данной частоте дискретизации.

Если говорить вкратце, то максимальное значение высоты звука, которое может быть подано в цифровом виде, равно примерно половине частоты дискретизации.

Поэтому, при проведении записи с частотой дискретизации 48 кГц максимальная частота звука, которая может быть записана, равна 24 кГц. Этого вполне достаточно, если учесть, что человеческое ухо слышит частоты в среднем от 20 Гц до 20 кГц.

Разрядность

В разговоре о цифровых записывающих устройствах часто можно услышать слова «16 бит», «24 бита» и т. д. Одни означают количество единиц информации, с помощью которых можно представить значение каждого отсчета, получаемого при цифровой записи.

Чем большая величина этого числа, тем точнее можно записать значение каждого отсчета и тем более высокое качество звука можно получить в итоге.

Не стоит думать, что чем больше количество бит, то есть чем выше величина разрядности, тем большее значение интенсивности можно зафиксировать. Здесь имеется в виду именно точность представления.

В современных записывающих устройствах обычно реализована разрядность 24 бита. Стоит учитывать, что запись с большой разрядностью занимает много места на устройстве хранения, но это не так уж важно, ибо современные носители отличаются огромными объемами и постоянно стают более и более доступными в финансовом плане.

______________________

Автор: Ирина Кипаренко При копировании материала ссылка на сайт www.as-workshop.ru обязательна!

www.as-workshop.ru


Смотрите также