16 Bit vs. 24 Bit Audio

Discussie over de mysteries achter bit-diepte, sample rates en geluidskwaliteit

door Tweak

Dit artikel zal zo eenvoudig mogelijk worden gehouden. Het is alleen bedoeld om nieuwkomers wegwijs te maken in de materie en een goed beeld te geven van wat er werkelijk toe doet. We gaan het hebben over bit diepte en sample rates, hoe deze zich vertalen in opslag vereisten, en dan praten over de subjectieve verschillen tussen de twee methoden om je muziek op te nemen. Kortom, wat is de relatie tussen 24 bit opnames en de “geluidskwaliteit” die we allemaal willen.

Toen ik me voor het eerst aan digitale audio waagde, was de wereld een stuk eenvoudiger. Producten die digitale audio opnamen en genereerden waren allemaal 16 bit. Compact disks, de belangrijkste methode voor muziekdistributie, bevatten digitale audio met een bitdiepte van 16 bits en een samplefrequentie van 44,1 kHz.

Geleidelijk aan verschenen er producten met een grotere bit diepte – een 18 bit drum machine, 20, daarna 24 bit effect processors. Toen maakten recorders de sprong naar 24 bit. Vandaag de dag is uw audio-interface waarschijnlijk 24 bit en kunt u de sample-rate van uw keuze kiezen, 44.1, 48, 88.2, 96 en zelfs 192khz. Multi track recorders variëren tussen 16/44.1 en 24/96. Als je er een koopt moet je beslissen welke kant je op wilt en het in één keer goed doen.

Dus wat betekenen al deze getallen en hoe belangrijk zijn ze? Dat is waar we naar toe gaan. Eerst moet je deze definities onder controle hebben.

Vooreerst, weet dat we het over data hebben. Enen en nullen. Dat is wat we creëren, mensen! Het is een spel van getallen. Wat we doen is de getallen omzetten in een formaat dat goed klinkt.

Bitdiepte verwijst naar het aantal bits dat je hebt om audio vast te leggen. De eenvoudigste manier om dit voor te stellen is als een reeks niveaus, die audio-energie op elk willekeurig moment in de tijd kan worden gesneden. Met 16 bit audio zijn er 65.536 mogelijke niveaus. Met elke bit met een hogere resolutie, verdubbelt het aantal niveaus. Tegen de tijd dat we bij 24 bit zijn, hebben we in feite 16.777.216 niveaus. Onthoud dat we het hebben over een stukje audio bevroren in een enkel moment van tijd.

Nu voegen we onze vriend Tijd in het plaatje. Dat is waar we komen bij de Sample Rate.

De sample rate is het aantal keren dat je audio wordt gemeten (gesampled) per seconde. Dus bij de red book standaard voor CD’s, is de sample rate 44.1 kHz of 44.100 schijfjes per seconde. Dus wat is de 96khz sample rate? Je raadt het al. Het is 96.000 bemonsterde audiopunten per seconde.

Dus laten we het nu allemaal samenvoegen. Dit brengt ons bij de bitsnelheid, of hoeveel gegevens er per seconde nodig zijn om het bestand over te brengen, wat vervolgens kan worden vertaald in hoe groot het bestand is. Uw CD is 16bit, 44.1 dus dat zijn 44.100 schijfjes, elk met 65.536 niveaus. Een nieuwe audio-interface kan 96.000 “slices” per seconde opnemen met bijna 17 miljoen niveaus voor elke “slice”. Als je denkt dat dat veel data is, dan heb je gelijk, dat is het zeker. De bitsnelheid wordt meestal uitgedrukt in Mbit/sec. Maar u hoeft al deze wiskunde niet te doen. Ik zal het voor u doen. Dit is niet een belangrijk gebied in het opnameproces om op een zijspoor te raken. Wat voor u belangrijk is, is hoe dit zich vertaalt naar de opslagruimte op uw harde schijf.

Ruimte nodig voor van stereo digitale audio

Bit Depth	Sample Rate	Bit Rate	Bestandsgrootte van één stereo minuut	Bestandsgrootte van een liedje van drie minuten
16	44,100	1.35 Mbit/sec	10,1 megabytes	30,3 megabytes
16	48,000	1.46 Mbit/sec	11.0 megabytes	33 megabytes
24	96.000	4.39 Mbit/sec	33.0 megabytes	99 megabytes
mp3 bestand	128 k/bit rate	0.13 Mbit/Sec	0.94 megabytes	2.82 megabytes

Dus u ziet hoe opnemen op 24/96 uw bestandsgrootte meer dan verdrievoudigt. Laten we eens een 3 minuten durende multi-track song nemen en de getallen optellen. Om het bovenstaande wat duidelijker te maken, heb ik de specificaties van een standaard MP3 bestand erbij gezet.

16.5 megs

Harddisk vereisten voor een multi-liedje van 3 minuten

Bitdiepte/samplesnelheid	aantal monosporen	grootte per monospoor	grootte per liedje	liedjes per harde schijf van 20 gigabyte	liedjes per harde schijf van 200 gigabyte
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	264 megs	74	740
24/96	16	49.5 megs	792 megs	24	240

Merk op dat deze maten niet de out takes tellen die u misschien heeft opgenomen maar niet heeft gewist en ze gaan uit van een lineaire opnamemethode van begin tot eind van de song voor elke track. Ze houden ook geen rekening met de sectorgrootte van de harde schijf, waardoor veel ruimte op de schijf leeg zal blijven. De praktijk kan anders uitvallen.

Dus u zou nu twee dingen moeten opmerken:

1.

1. Opnemen met 24/96 levert een veel hogere audioresolutie op dan bij 16/44.1

2. Opnemen met 24/96 neemt ruwweg 3 1/4 keer zoveel ruimte in beslag als opnemen met 16/44.1

Einde van de technische discussie. Ben je er nog? Laten we er eens goed voor gaan zitten.

Moet je wel opnemen met een hoge Bit Depth en Sample Rate?

Nu komen we bij de subjectieve kant van hoe muziek klinkt bij deze verschillende bitdieptes en sample rates. Niemand kan echt kwantificeren hoeveel beter een liedje zal klinken opgenomen op 24/96. Het feit dat een 24/96 bestand 250 keer de audio resolutie heeft betekent niet dat het 250 keer beter zal klinken; het zal zelfs niet twee keer zo goed klinken. Uw niet-muzikaal onderlegde vrienden zullen het verschil misschien niet eens merken. U waarschijnlijk wel, maar verwacht niets dramatisch. Kunt u het verschil horen tussen een MP3 en een wave-bestand? Zo ja, dan zult u waarschijnlijk het verschil horen tussen verschillende bemonsteringsfrequenties. Het verschil tussen 22,05 kHz en 44,1 kHz bijvoorbeeld is voor de meeste muziekliefhebbers heel duidelijk. Een geoefend oor kan het verschil horen tussen 32khz en 44.1. Maar wanneer 44.1 en 96kHz worden vergeleken wordt het echt subjectief. Maar laten we proberen een beetje objectief te zijn.

of 32 bit float indien beschikbaar

Laten we het eens hebben over de sample rate en de Nyquist Theorie. Deze theorie houdt in dat de werkelijke bovendrempel van een stukje digitale audio de helft van de sample-rate zal bereiken. Dus als je op 44.1 opneemt, zullen de hoogste frequenties rond de 22kHz liggen. Dat is 2 kHz hoger dan een doorsnee mens met een uitstekend gehoor kan horen. Nu komen we bij de echte voodoo. Audiofielen hebben sinds het begin van de digitale audio beweerd dat vinylplaten op een analoog systeem beter klinken dan digitale audio. Er zijn inderdaad bewijzen te vinden dat analoge opname- en afspeelapparatuur gemeten kan worden tot 50 kHz, meer dan tweemaal onze gehoorgrens. Hier is het grote mysterie. De theorie is dat audio-energie, ook al horen we die niet, bestaat en een effect heeft op de lagere frequenties die we wel horen. Terug naar de Nyquist theorie, een 96khz sample rate zal zich vertalen in een potentiële audio output op 48khz, niet ver van de fijnste analoge geluidsweergave. Dit leidt tot de veronderstelling dat hetzelfde principe aan het werk is. Het geluid wordt verbeterd in een drempel die wij niet kunnen waarnemen en het maakt wat wij kunnen horen “beter”. Zoals ik al zei, het is voodoo.

Gevorderde klasse: Wat is 32 bit float point processing? De meeste grote sequencers en veel van de betere multi-track recorders renderen audio tijdelijk in een 32 bit floating point formaat. Dit moet niet verward worden met 32 bit opname. In principe worden de extra bits na de opname aan het bestand toegevoegd om de audio in het digitale domein te kunnen rekenen. Voordat het bestand wordt uitgevoerd, gaat het door de 24 bit converters van je interface. Ik beschouw “floating point” als een schaalbaar decimaal punt in een berekening. 32 in plaats van 24 registers voor berekeningen levert een nauwkeuriger resultaat op. Het maakt ook sommige berekeningen mogelijk die theoretisch onmogelijk zouden zijn met reeksen van 24 getallen.

Denk aan een 16 kanaals audiomixer die 44.100 keer per seconde 16 reeksen van 32 getallen bij elkaar optelt en matrixeert. Dat is een hoop wiskunde! Voeg nu al die handige plugins toe die hun wiskunde bovenop elk kanaal doen en die superharde bakstenen muur limiter aan het eind van je keten. Yo! We zijn goed bezig, gast!

Maar als de data de 24 bit converter bereikt, worden 8 bits “afgekapt” of afgesneden. Maar toch, het wiskundige resultaat is nauwkeuriger. Dit gebeurt allemaal achter je rug om en je hoeft er niet over na te denken.

Maar moet je opnemen met een hoge sample rate? Dat is goed! Onthoud nu dat de sample rate heel wat anders is dan de bit diepte. Het hangt ervan af aan wie je het vraagt. Sommige mensen zeggen: “Het eindigt toch allemaal als 44.1” als de cd gebrand wordt. Anderen zullen je vertellen dat wanneer een audio-interface geluiden verwerkt en mixt op 96 kHz, het resultaat beter is en beter blijft, zelfs na de uiteindelijke conversie naar 44.1. En zo’n beetje elk ander standpunt wordt ook ingenomen. Sommigen zeggen 16/44.1 is goed genoeg voor CD is goed genoeg voor mij. Anderen zeggen doe 24/44.1 omdat het niet veel meer ruimte in beslag neemt en het verhoogt de signaal/ruis verhouding. Er is een argument dat zegt dat 24/88.2 superieur is aan 24/96 omdat het een even nummer conversie is teruggaand naar 44.1.

Bit Depth. Ok, dit is het evangelie volgens Tweak! Gebruik 24 bit voor elke opname als je deze functie hebt. Ik was een gelovige voor de afgelopen tien jaar dat 16 bit was de weg te gaan en ik heb absoluut mijn gedachten veranderd. Het maakt niet uit wat je opneemt, dit is waar. Als je een goede microfoon hebt, een zeer goede voorversterker en een schoon audiosysteem en je neemt zeer dynamische instrumenten op, zoals akoestische gitaren, klassieke orkesten, acapella zang, dan zal het verschil er zijn. Maar het is niet zo dat 24 bits data het geluid beter maakt. Dat doet het eigenlijk niet. Wat het wel doet is je audio meer ruimte geven om te ademen in het numerieke rijk van digitale audio. Denk eraan, we hebben het over getallen, berekeningen, niet over analoge golfvormen. Met 24 bits aan data die je opnamemedium demarreren, is het mogelijk om uiterst dynamische muziek op te nemen, met zeer stille zachte passages en buitengewoon luide passages. Stille passages zullen minder moeite hebben om boven de ruisvloer van uw systeem te blijven. Men kan opnemen zonder compressie. U kunt op lagere niveaus opnemen, met meer headroom. Dit zorgt ervoor dat een incidentele piek niet aan de top wordt afgekapt en het geeft converters wat ruimte om te ademen. Omdat je niet de grenzen van je bandbreedte opzoekt, zullen je instrumenten helderder klinken, en de zang misschien “schoner”, het nummer zal beter mixen en er zal minder ruis zijn. Dus het is niet zo dat 24 bit opnames beter klinken. In feite kunnen ze net zo slecht of slechter klinken dan 16 bits. Maar 24 bits geeft de opnemer een ruisvloer en headroom om een uitstekende opname te maken. Het is een stuk gereedschap, en met de juiste hand kun je er een eind mee komen.

Korg MR1000 1-Bit 5.6MHz Mobile Recorder

Met de ongerepte natuurgetrouwheid en ultieme flexibiliteit van 1-bit technologie, zorgt de nieuwe, verrassend betaalbare MR-1000 ervoor dat je eindmixen en locatieopnamen nooit verouderd zijn. Tweak: Het nieuwe DSD-formaat belooft kopieën van onze masteropnames te kunnen draaien op elke sample rate. Lees dit artikel van Korg

Met betrekking tot de sample rate, tenzij u een goede reden hebt om dat niet te doen, gebruikt u een sample rate van 44.1. Als u audio voor video maakt, kunt u beter 48 khz gebruiken, omdat veel editors alleen die snelheid gebruiken. Sommige muzieksoorten lijken enigszins te profiteren van de hoge resolutie van 88.2 of 96 khz. Akoestische instrumenten, zoals gitaren, percussie, en natuurlijk zang, d.w.z. dingen met gevoelige hoge frequenties lijken te profiteren, maar het is subtiel. Laten we zeggen dat u een audio-interface van $ 399 had met ingebouwde voorversterkers. Het vervangen van je voorversterker en converters door betere zal je meer sonisch verschil geven op 44.1 dat het opnemen op 96khz zal doen.

Eenmaal in de sequencer, kunnen audiobestanden worden geconverteerd naar 32 bit voor verwerking en weer worden geconverteerd naar 24 of 16 op de weg naar buiten. Dus, mijn advies is om op te nemen met 24 bits/44.1 op zijn minst en ga tot een sample rate van 88.2 of 96 als je denkt dat je materiaal het rechtvaardigt (en je hebt de schijfruimte.)

Hoe zit het met de 192khz rate? Ok, laat me u laten denken aan hoe audio interface fabrikanten van plan zijn om u hun producten te laten kopen. Een bedrijf komt met 192 en dan vinden ze allemaal dat ze moeten, anders verliezen ze omzet. Het is een hype naar mijn mening. Als je sneller je harde schijf vol wilt hebben, ga je gang en gebruik het. We hebben hier lang en breed over gediscussieerd op de forums. Uiteindelijk kan niemand het verschil zien.

Dus hoe bereiken we geluidskwaliteit?

Mensen vragen me de hele tijd, en ik huiver elke keer als ze dat doen: “Met welke apparatuur (vul maar in… geluidskaart, voorversterker, kabel, recorder, sequencer) krijg ik de “beste” geluidskwaliteit?” Ik huiver omdat ik me voorstel dat iemand een voorversterker van 500 dollar koopt en die in zijn studio zet, de microfoon aansluit en tot zijn verdriet beseft dat het “hetzelfde klinkt” “misschien een beetje beter” um, “moeilijk te zeggen”. Waarom is dat zo? De belangrijkste reden is dat het allemaal een groot systeem is en het is slechts zo zuiver als zijn vuilste pan pot. Eén zoemende kabel kan de winst van anders zo goed klinkend materiaal teniet doen. Een ongerepte Mic voorversterker digitaal aangesloten op een geluidskaart met de jitters zal worden verslagen. Je hele keten moet van topkwaliteit zijn, van voorversterkers, in en uit de converters, tot monitors van topkwaliteit. Maar als je een goede signaalketen hebt, zullen zelfs je 16-bit opnamen beter klinken dan 24/96 met gemiddelde voorversterkers en typische converters en monitors.

Lynx Studio Technology Aurora 16 16-kanaals digitale audioconverter

De nieuwe Aurora-lijn van digitale audioconverters van Lynx Studio Technology biedt een ongeëvenaarde audiokwaliteit en -controle in modellen met één rack, acht en zestien kanalen. De Aurora 16 beschikt over 192 kHz analoog naar digitaal en digitaal naar analoog conversie met frontpaneelbediening van alle routing en sample rate opties. Uitgebreide functies in de Aurora zijn toegankelijk via de computer met de Lynx AES16 of via infrarood met compatibele laptops en handheld Pocket PC’s. Het achterpaneel heeft Clock en MIDI In en Out aansluitingen en een LSlot bay, voor het optionele gebruik van ADAT, Firewire en andere audio interfaces.

Maar laat het duidelijk zijn: het is niet alleen apparatuur. Het is techniek. Iemand met een Neumann U87 van $2700 en een hoogwaardige voorversterker van Great River kan nog steeds een vreselijke opname maken als de microfoon niet goed is geplaatst, of als de ruimte ongewenste kenmerken naar voren brengt. Als je te veel compressie toepast op een vocal tijdens de opname gaat het slecht klinken, wat voor apparatuur je ook hebt. Dit is allemaal positief bedoeld om te zeggen dat als je weet hoe je eq, processors en plugins moet toepassen je op weg bent om een mix van hoge geluidskwaliteit te krijgen. Dit brengt me tot het punt. Iemand die zijn gear echt kent en ermee werkt kan met minder gear een grotere geluidskwaliteit op 16 bit leveren dan iemand die zomaar wat inplugt en op top of the line 24/96 recorders gaat. Techniek is net zo belangrijk als apparatuur, die belangrijker is dan bits en rates. En er is maar één ding belangrijker dan techniek en apparatuur.

Het belangrijkste punt is voor het laatst bewaard, en ik heb het al eerder gezegd, en zal het weer doen. Goede muziek opgenomen op een waardeloos cassettedeck zal meer harten winnen dan een drol opgepoetst op 24/192. Je talent is belangrijker dan wat dan ook, en dat kun je niet kopen. Dus vergeet niet te oefenen, aan je techniek te werken, als je het je kunt veroorloven, je signaalweg te upgraden, en als dan de parelachtige poorten van geluidskwaliteit opengaan, overweeg dan 24/96 zoals je een mooie afwerking van een goed gemaakt kunstwerk zou overwegen.

Ik blijf

Rich de TweakMeister

Potente berichten van Studio-centrale

• Een technische kijk op Sampling Theorie in Niet-Technische Termen
• Wat is Geluidskwaliteit?
• 24/96 vs. 16/44
• De Grote 9
• Wanneer krijgen we 32 bit?
• Waarom en wanneer 192khz?
• Welke resolutie en bitdiepte is het beste om op te nemen?

Ga naar de volgende les

Ga naar de vorige les

Cool citaat:

“Muziek op haar best heeft geen behoefte aan nieuwigheid; sterker nog, hoe ouder ze is, hoe meer men eraan gewend is, hoe sterker haar uitwerking.”

Goethe (1749-1832), Duits dichter, dramaturg.

Tweak’s Artikelen over Essentiele Studio Concepten

Hooking Up Audio
MIDI Basics
De vele Functies van MIDI Data
De Audio Interface
Signal Flow Computer-based Studio
Signal Flow van een MPC Hip Hop Studio
Signal Flow van een MultiTrack Studio
Het samenstellen van uw Studio Rig
Studio setup in a Nutshell
5 hot tips
Het bouwen van een stille ruimte
Het begrijpen van MIDI Interfaces
The War on Hum
Multiple Video Displays
Latency and how to Deal
Word Clock
TimeCode
Alles over kabels
Digital Audio Converters
Bit Depth en Sample Rate
Studio Monitors
Impedantie voor Musici
Hoe een Patchbay op te zetten
Room akoestiek
Studio Monitors Prijslijst
Akoestische producten
Catalogus van MIDI Interfaces