16 Bit vs. 24 Bit Audio

Diskussion af mysterierne bag bit-dybde, sample rates og lydkvalitet

af Tweak

Denne artikel vil blive holdt så enkel som muligt. Den er blot designet til at få den nye person op i fart på problemerne og give en stærk følelse af perspektiv på, hvad der virkelig betyder noget. Vi vil tale om bitdybde og samplingfrekvenser, hvordan disse udmønter sig i lagerbehov, og derefter tale om de subjektive forskelle mellem de to metoder til at optage din musik. Kort sagt, hvad er forholdet mellem 24 bit-optagelser og den “lydkvalitet”, som vi alle ønsker.

Da jeg først vovede mig ud i digital lyd, var det en meget enklere verden. Produkter, der optog og genererede digital lyd, var alle 16 bit. Compactdiske, den vigtigste metode til distribution af musik, har digital lyd, der har en bitdybde på 16 bit og en samplingfrekvens på 44,1 kHz.

Graduelt begyndte der at dukke produkter op med en højere bitdybde – en 18 bit trommemaskine, 20 og derefter 24 bit effektprocessorer. Derefter tog optagerne springet til 24 bit. I dag er dit lydinterface sandsynligvis 24 bit og giver dig mulighed for at vælge samplefrekvens efter eget valg, 44,1, 48, 88,2, 96 og endda 192khz. Flersporede optagere varierer mellem 16/44.1 og 24/96. Når du køber en, skal du beslutte dig for, hvilken vej du vil gå, og få det rigtigt første gang.

Så hvad betyder alle disse tal, og hvor vigtige er de? Det er der, vi skal hen til. Først skal du have styr på disse definitioner.

Først og fremmest skal du vide, at vi taler om data. Etter og nuller. Det er det, vi er ved at skabe, folkens! Det hele er en leg med tal. hvad vi gør er at sætte tallene ind i et format, der lyder godt.

Bit Dybde henviser til antallet af bits, du har til at optage lyd. Den nemmeste måde at forestille sig dette på er som en række niveauer, som lydenergien kan skæres i skiver på ethvert givet tidspunkt. Med 16 bit lyd er der 65.536 mulige niveauer. Med hver bit med større opløsning fordobles antallet af niveauer. Når vi når op på 24 bit, har vi faktisk 16.777.216 niveauer. Husk, at vi taler om et stykke lyd, der er frosset fast i et enkelt øjeblik i tiden.

Nu skal vi tilføje vores ven tid til billedet. Det er her, vi kommer ind på Sample Rate.

Sample rate er det antal gange, din lyd måles (samplet) pr. sekund. Så ved den røde bogstandard for cd’er er samplingfrekvensen 44,1 kHz eller 44.100 skiver hvert sekund. Så hvad er 96khz samplingfrekvens? Du har gættet det. Det er 96.000 skiver af lyd, der samples hvert sekund.

Så lad os sætte det hele sammen nu. Det bringer os til bitfrekvensen, eller hvor mange data pr. sekund der kræves for at overføre filen, hvilket så kan oversættes til hvor stor filen er. Din cd er 16bit, 44.1, så det er 44.100 skiver, der hver har 65.536 niveauer. Et nyt audio-interface kan optage 96.000 skiver i sekundet med næsten 17 millioner niveauer for hver skive. Hvis du synes, at det er en masse data, så har du ret, det er det bestemt. Bitraten udtrykkes normalt i Mbit/sek. Men du behøver ikke at lave al denne matematik. Jeg vil gøre det for dig. Dette er ikke et vigtigt område i optagelsesprocessen at blive drejet ud på et sidespor. Det, der er vigtigt for dig, er, hvordan det udmønter sig i dit lagerplads på harddisken.

Pladsbehov for af stereo digital lyd

Bitdybde	Samplerate	Bit Rate	Filstørrelse for et stereominute	Filstørrelse for en sang på tre minutter
16	44,100	1.35 Mbit/sek	10,1 megabyte	30,3 megabyte
16		48.000	1.46 Mbit/sek	11,0 megabytes	33 megabytes
24	96.000	4.39 Mbit/sek	33,0 megabyte	99 megabyte
mp3-fil	128 k/bit hastighed	0.13 Mbit/Sec	0,94 megabyte	2,82 megabyte

Så du kan se, hvordan optagelse ved 24/96 mere end tredobler din filstørrelse. Lad os tage en 3 minutters flersporet sang og lægge tallene sammen. Bare for at sætte ovenstående i større relief har jeg inkluderet standard MP3-filens specifikationer.

Harddiskkrav for en multitrack 3 minutters sang

Bit-dybde/sample rate	antal mono tracks	størrelse pr. mono track	størrelse pr. sang	sange pr. 20 gigabyte harddisk	sange pr. 200 gigabyte harddisk
16/44.1	8	15,1 megs	121 megs	164	1640
16/48	8	16.5megs	132 megs	150	1500
24/96	8	49.5 megs	396 megs	50	500
16/44,1	16	15.1 megs	242megs	82	820
16/48	16	16	16.5 megs	264 megs	74	740
24/96	16	49.5 megs	792 megs	24	240

Bemærk, at disse størrelser ikke tæller eventuelle out takes med, som du måske har optaget, men ikke slettet, og de forudsætter en lineær optagelsesmetode fra sangens begyndelse til slut for hvert spor. De tager heller ikke højde for harddiskens sektorstørrelse, hvilket vil efterlade en masse tom plads på drevet. Den virkelige verden kan variere.

Så du bør bemærke to ting nu:

1. Optagelse ved 24/96 giver en stærkt forøget lydopløsning – over 250 gange mere end ved 16/44.1

2. Optagelse ved 24/96 optager ca. 3 1/4 gange så meget plads som optagelse ved 16/44.1

Slut på den tekniske diskussion. Er du stadig med mig? Lad os gå i dybden med det hele.

Bør du optage med en høj bitdybde og samplingfrekvens?

Nu kommer vi til den subjektive side af, hvordan musik lyder ved disse forskellige bitdybder og samplingfrekvenser. Ingen kan rigtig kvantificere, hvor meget bedre en sang vil lyde optaget ved 24/96. Bare fordi en 24/96-fil har 250 gange så høj lydopløsning betyder det ikke, at den vil lyde 250 gange bedre; den vil ikke engang lyde dobbelt så godt. I virkeligheden vil dine ikke-musisk interesserede venner måske ikke engang bemærke forskellen. Det vil du sikkert selv gøre, men du skal ikke forvente noget dramatisk. Kan du høre forskellen mellem en MP3-fil og en wave-fil? Hvis ja, vil du sandsynligvis kunne høre forskellen mellem forskellige samplingfrekvenser. F.eks. er forskellen mellem 22,05 kHz og 44,1 kHz meget tydelig for de fleste musikelskere. Et trænet øre kan se forskel på 32khz og 44,1. Men når 44,1 og 96kHz sammenlignes, bliver det virkelig subjektivt. Men lad os prøve at være lidt objektive her.

eller 32 bit float hvis tilgængelig

Lad os tale om samplingfrekvens og Nyquist-teorien. Denne teori går ud på, at den faktiske øvre tærskel for et stykke digital lyd vil toppe ved halvdelen af samplefrekvensen. Så hvis du optager med 44,1, vil de højeste frekvenser, der genereres, ligge omkring 22 kHz. Det er 2 kHz højere end det typiske menneske med en fremragende hørelse kan høre. Nu kommer vi ind i det virkelige voodoo. Audiofile har siden begyndelsen af digital lyd hævdet, at vinylplader på et analogt system lyder bedre end digital lyd. Faktisk kan man finde beviser for, at analogt optage- og afspilningsudstyr kan måles op til 50 kHz, hvilket er mere end dobbelt så meget som vores høretærskel. Her er det store mysterium. Teorien er, at lydenergi, selv om vi ikke kan høre den, eksisterer som har en effekt på de lavere frekvenser, vi hører. Tilbage til Nyquist-teorien vil en 96khz samplingfrekvens oversættes til et potentielt lydoutput på 48khz, hvilket ikke ligger for langt fra den fineste analoge lydgengivelse. Dette får en til at formode, at det er det samme princip, der er på spil. Lyden forbedres på et niveau, som vi ikke kan opfatte, og det gør det, vi kan høre, “bedre”. Som jeg sagde, det er voodoo.

Forskudt klasse: Hvad er 32 bit float point processing? De fleste større sequencere og mange af de bedre flersporede recordere gengiver lyd midlertidigt i et 32 bit floating point-format. Dette skal ikke forveksles med 32 bit optagelse. Dybest set tilføjes de ekstra bits til filen efter optagelse for at give generøs headroom til lydmatematik i det digitale domæne. Før filen udgives, vil den gå gennem 24 bit-konverterne på dit interface. Jeg tænker på “floating point” som et skalérbart decimalpunkt i en beregning. At have 32 i stedet for 24 registre til beregninger vil give et mere nøjagtigt resultat. Det giver også mulighed for nogle beregninger, som teoretisk set ville være umulige med strenge af 24 tal.

Tænk på en 16-kanals lydmixer, der summerer, dvs. “adderer” og matrixer 16 sæt af 32 tal 44.100 gange i sekundet. Det er en masse matematik! Tilføj nu alle de smarte plugins, der laver deres matematik oven på hver kanal, og den superhårde murstensvægslimiter i slutningen af din kæde. Yo! Vi sparker da numbers dude!

Men når dataene rammer 24 bit-konverteren, bliver 8 bits “afkortet” eller afskåret. Men alligevel er det matematiske resultat mere præcist. Alt dette sker bag din ryg, og du behøver ikke at tænke over det.

Men skal du optage med en høj sample rate? Okay! Husk nu, at samplefrekvensen i enormt forskellig fra bitdybden. Det kommer til at afhænge af hvem du spørger. Nogle mennesker siger “Det hele vil ende som 44.1 uanset hvad” når cd’en er brændt. Andre vil fortælle dig, at når et lydinterface behandler og blander lyde ved 96 kHz, er resultatet bedre og forbliver bedre selv efter den endelige konvertering til 44.1. Og stort set alle andre holdninger er også indtaget. Nogle siger, at 16/44.1 er godt nok til cd, det er godt nok for mig. Andre siger gør 24/44.1 fordi det er ikke så meget mere plads og det øger signal/støjforholdet. Der er et argument, der siger, at 24/88.2 er bedre end 24/96, fordi det er en lige talkonvertering, der går tilbage til 44.1.

Bit-dybde. Ok, dette er evangeliet ifølge Tweak! Brug 24 bit til alle optagelser, hvis du har denne funktion. Jeg var en troende i det sidste årti, at 16 bit var vejen at gå, og jeg har absolut ændret mening. Uanset hvad du optager, er dette sandt. Hvis du har en god mikrofon, en meget god forforstærker og et rent lydsystem og optager meget dynamiske instrumenter som f.eks. akustiske guitarer, klassiske orkestre, acapellavokal, vil forskellen være der. Men det er ikke sådan, at 24 bit data gør lyden bedre. Det gør det faktisk ikke. Det giver lyden mere plads til at ånde i den numeriske verden af digital lyd. Husk, at vi taler om tal, beregninger og ikke om analoge bølgeformer. Med 24 bit data, der afgrænser dit optagemedie, er det muligt at optage ekstremt dynamisk musik med meget stille, bløde passager og ekstraordinært høje passager. Stille passager vil mindre sandsynligt have svært ved at holde sig over støjgulvet på dit system. Man kan optage uden komprimering. Man kan optage med lavere niveauer og med mere headroom. Dette sikrer, at den lejlighedsvise top ikke bliver afkortet i toppen, og det vil give konverterne noget plads til at ånde. Fordi du ikke presser grænserne for din båndbredde, vil dine instrumenter lyde klarere, og vokalen vil måske lyde “renere”, sangen vil mixes bedre, og der vil være mindre støj. Det er altså ikke sådan, at 24 bit-optagelser lyder bedre. Faktisk kan de lyde lige så dårligt eller værre end 16 bit. Men 24 bit giver optageren et støjgulv og headroom til at skabe en fremragende optagelse. Det er et værktøj, og i den rigtige hånd kan det blæse dig væk, lydmæssigt.

Korg MR1000 1-bit 5,6 MHz Mobile Recorder

Med den uberørte fidelitet og ultimative fleksibilitet i 1-bit teknologi sikrer den nye, overraskende prisbillige MR-1000, at dine endelige mixes og lokationsoptagelser aldrig bliver forældede. Tweak: Det nye DSD-format lover at kunne spinne kopier af vores masteroptagelser af ved enhver samplefrekvens. Læs denne artikel fra Korg

Med hensyn til samplefrekvensen skal du bruge en samplefrekvens på 44,1, medmindre du har en god grund til ikke at gøre det. Hvis du laver lyd til video, bør du måske bruge 48 khz, da mange redaktører kun bruger denne frekvens. Nogle former for musik synes at have lidt gavn af den høje opløsning på 88,2 eller 96 khz. Akustiske instrumenter som guitarer, slagtøj og selvfølgelig vokal, dvs. ting med sarte høje frekvenser, synes at have en fordel, men det er subtilt. Lad os sige, at du havde et 399 dollars lydinterface med indbyggede preamps. Hvis du udskifter din preamp og dine konvertere med bedre, vil du få en større lydmæssig forskel ved 44.1 end ved optagelse ved 96khz.

Når de er inde i sequenceren, kan lydfiler blive konverteret til 32 bit til behandling og konverteret tilbage til 24 eller 16 på vej ud. Så mit råd er at optage med 24 bit/44,1 som minimum og gå op til en samplerate på 88,2 eller 96, hvis du mener, at dit materiale berettiger det (og du har diskpladsen).”

Hvad med 192khz-raten? Ok, lad mig få dig til at tænke på, hvordan audio-interfaceproducenter planlægger at få dig til at købe deres produkter. Et firma kommer ud med 192, så føler de alle at de er nødt til det, ellers mister de salg. Det er hype efter min mening. Hvis du ønsker at fylde harddiske hurtigere, så brug det bare. Vi har diskuteret dette længe og hårdt på forummet. I sidste ende er der ingen, der kan se forskel.

Så hvordan opnår vi lydkvalitet?

Folk spørger mig hele tiden, og jeg trækker vejret, hver gang de gør det: “Hvilket udstyr (udfyld det tomme felt…lydkort, forforstærker, kabel, optager, sequencer) vil give mig den “bedste” lydkvalitet?” Jeg kniber øjnene sammen, fordi jeg forestiller mig, at personen går ud og køber en forforstærker til 500 dollars og sætter den ind i sit studie, tilslutter mikrofonen og indser med stor ærgrelse, at det “lyder det samme”, “måske lidt bedre”, um, “svært at sige”. Hvorfor i alverden er det sådan? Hovedårsagen er, at det hele er et stort system, og det er kun så rent som dets mest beskidte pan-pot. Et enkelt brummende kabel kan udslette de gevinster, der er opnået med ellers godt klingende udstyr. En uberørt Mic preamp, der er forbundet digitalt til et lydkort med jitters, vil blive besejret. Hele din kæde skal være af pro-kvalitet, fra preamps, ind og ud af konverterne og ind i topkvalitetsmonitorer. Men hvis du har en god signalkæde, vil selv dine 16 bit-optagelser lyde bedre end 24/96 med gennemsnitlige preamps og typiske konvertere og monitorer.

Lynx Studio Technology Aurora 16 16-kanals digital lydkonverter

Den nye Aurora-serie af digitale lydkonvertere fra Lynx Studio Technology tilbyder uovertruffen lydkvalitet og kontrol i single-rack plads otte og seksten kanalmodeller. Aurora 16 har 192 kHz analog til digital og digital til analog konvertering med frontpanelets kontrol af alle routing- og samplefrekvensindstillinger. Udvidede funktioner i Aurora er tilgængelige via computer med Lynx AES16 eller via infrarødt ved hjælp af kompatible bærbare computere og håndholdte Pocket PC’er. Bagpanelet har Clock- og MIDI In og Out-stik og et LSlot-stik til valgfri brug af ADAT-, Firewire- og andre audiointerfaces.

Men lad os gøre det helt klart: det er ikke bare udstyr. Det er teknik. En person med en Neumann U87 til 2.700 dollars og en Great River-forforforstærker i topklasse vil stadig få en forfærdelig optagelse, hvis mikrofonen ikke er placeret godt, eller hvis rummet bringer uønskede egenskaber frem. Hvis man anvender for meget kompression på en vokal under optagelsen, vil det lyde dårligt, uanset hvilket udstyr man har. Dette er alt sammen for at sige, positivt, at når du ved, hvordan du anvender eq, processorer og plugins, vil du være på vej til at opnå et mix af høj lydkvalitet. Dette bringer mig til pointen. En person, der virkelig kender og arbejder med sit udstyr, kan levere større lydkvalitet på 16 bit med mindre udstyr end en person, der bare sætter stikket i og går på top of the line 24/96 recordere. Teknik er lige så vigtig som udstyr, som er vigtigere end bits og hastigheder. Og der er kun én ting, der er vigtigere end teknik og udstyr.

Det vigtigste punkt er gemt til sidst, og jeg har sagt det før, og vil gøre det igen. God musik indspillet på et elendigt kassettedæk vil vinde flere hjerter end en lort poleret på 24/192. Dit talent er vigtigere end noget andet, og det kan du ikke købe. Så husk at øve dig, arbejde på din teknik, når du har råd til det, opgradere din signalvej, og når så lydkvalitetens perleporte åbner sig, så overvej 24/96 som du ville overveje en flot finish på et veludført kunstværk.

Jeg forbliver

Rich the TweakMeister

Potente indlæg fra Studio-central

• Et teknisk kig på samplingteori i ikke-tekniske termer
• Hvad er lydkvalitet?
• 24/96 vs. 16/44
• Den store 9
• Hvornår får vi 32 bit?
• Hvorfor og hvornår 192khz?
• Hvilken opløsning og bitdybde er bedst at optage med?

Gå til næste klasse

Gå til forrige klasse

Cool citat:

“Musik i sin bedste form har ikke brug for nyt; ja, jo ældre den er, jo mere man er vant til den, jo stærkere er dens virkning.”

Goethe (1749-1832), tysk digter og dramatiker.

Tweaks artikler om væsentlige studiokoncepter

Akobling af lyd
MIDI-grundprincipper
De mange funktioner af MIDI-data
Lydinterfacet
Signalflow Computer-baseret studie
Signalflowet i et MPC Hip Hop-studie
Signalflowet i et MultiTrack-studie
Sammensætning af dit studieudstyr
Studioopsætning i en nøddeskal
5 Hot Tips
Bygning af et stille rum
Forståelse af MIDI-interfaces
Krigen mod brummen
Flere videodisplays
Latency og hvordan man Deal
Word Clock
TimeCode
Alt om kabler
Digitale lydkonvertere
Bitdybde og samplingfrekvens
Studiomonitorer
Impedans for musikere
Sådan opsætter du et Patchbay
Rumsakustik Basics
Studiomonitorer Prisliste
Akustiske produkter
Katalog over MIDI Interfaces