16 Bit vs. 24 Bit Audio

Dyskusja na temat tajemnic kryjących się za głębokością bitową, częstotliwościami próbkowania i jakością dźwięku

by Tweak

Ten artykuł będzie tak prosty jak to tylko możliwe. Ma on za zadanie przybliżyć nowym osobom problematykę i dać mocne poczucie perspektywy na to, co naprawdę się liczy. Będziemy rozmawiać o głębokości bitowej i częstotliwości próbkowania, jak przekładają się one na wymagania dotyczące pamięci masowej, a następnie porozmawiamy o subiektywnych różnicach pomiędzy tymi dwoma metodami nagrywania muzyki. W skrócie, jaki jest związek nagrań 24-bitowych z „jakością dźwięku”, której wszyscy oczekujemy.

Kiedy po raz pierwszy zaryzykowałem w cyfrowym audio, był to o wiele prostszy świat. Produkty, które nagrywały i generowały dźwięk cyfrowy były 16-bitowe. Płyty kompaktowe, główna metoda dystrybucji muzyki, mają cyfrowy dźwięk, który ma głębię bitową 16 bitów i częstotliwość próbkowania 44.1 kHz.

Stopniowo, produkty zaczęły pojawiać się z większą głębią bitową – 18 bitowy automat perkusyjny, 20, potem 24 bitowe procesory efektów. Następnie rejestratory wykonały skok do 24 bitów. Dzisiaj twój interfejs audio jest prawdopodobnie 24-bitowy i pozwala ci na wybór częstotliwości próbkowania, 44.1, 48, 88.2, 96 a nawet 192 khz. Wielościeżkowe rejestratory wahają się pomiędzy 16/44.1 a 24/96. Kiedy kupujesz jeden musisz zdecydować, w którą stronę iść i dostać to dobrze za pierwszym razem.

Więc co oznaczają te wszystkie liczby i jak ważne są? Oto gdzie zamierzamy się udać. Po pierwsze, musisz mieć te definicje pod kontrolą.

Po pierwsze, wiedz, że mówimy o danych. Jedynki i zera. To jest to, co tworzymy, ludzie! To wszystko gra liczb. to co robimy to umieszczanie liczb w formacie, który brzmi dobrze.

Głębokość bitowa odnosi się do liczby bitów, które masz do przechwycenia audio. Najprostszym sposobem, aby wyobrazić sobie to jako serię poziomów, że energia audio może być pokrojone w danym momencie w czasie. Przy 16 bitowym audio, istnieje 65,536 możliwych poziomów. Z każdym bitem większej rozdzielczości, liczba poziomów się podwaja. W momencie gdy dojdziemy do 24 bitów, będziemy mieli 16,777,216 poziomów. Pamiętaj, że mówimy o kawałku dźwięku zamrożonym w jednym momencie czasu.

Teraz dodajmy do obrazu naszego przyjaciela Czas. To jest miejsce gdzie dostajemy się do częstotliwości próbkowania.

Częstotliwość próbkowania jest liczbą pomiarów (próbkowania) twojego audio na sekundę. Tak więc przy standardzie czerwonej książki dla płyt CD, częstotliwość próbkowania wynosi 44.1 kHz lub 44,100 plasterków na sekundę. Czym więc jest częstotliwość próbkowania 96 kHz? Zgadłeś. Jest to 96,000 plasterków audio próbkowanych co sekundę.

Więc teraz poskładajmy to wszystko razem. To prowadzi nas do Bit Rate, lub ile danych na sekundę jest wymagane do przesłania pliku, który może być następnie przetłumaczony na to, jak duży jest plik. Twoja płyta CD ma 16bit, 44.1 więc jest to 44,100 plasterków, z których każdy ma 65,536 poziomów. Nowy interfejs audio może nagrywać 96,000 plasterków na sekundę przy prawie 17 milionach poziomów dla każdego plasterka. Jeśli myślisz, że to dużo danych, cóż, masz rację, z pewnością tak jest. Bit Rate jest zwykle wyrażany w Mbit/s. Ale nie musisz robić tej całej matematyki. Mam zamiar zrobić to za Ciebie. To nie jest ważny obszar w procesie nagrywania, aby dać się odciągnąć na bok. To co jest ważne dla Ciebie, to jak to się przekłada na przechowywanie danych na dysku twardym.

Przestrzeń wymagana dla stereofonicznego dźwięku cyfrowego

.

Bit Depth	Sample Rate	Bit Rate	Rozmiar pliku jednej minuty stereo	Rozmiar pliku trzyminutowego utworu
16	44,100	1.35 Mbit/s	10,1 megabajtów	30,3 megabajtów
16	48,000	1.46 Mbit/s	11.0 megabajtów	33 megabajty
24	96,000	4.39 Mbit/sek	33,0 megabajtów	99 megabajtów
plik mp3	128 k/bit	0.13 Mbit/Sec	0,94 megabajta	2,82 megabajta

Więc widzisz jak nagrywanie z prędkością 24/96 ponad trzykrotnie zwiększa rozmiar pliku. Weźmy 3 minutowy utwór wielośladowy i dodajmy liczby. Aby lepiej zobrazować powyższe, załączyłem specyfikację standardowego pliku MP3.

Wymagania dysku twardego dla wielościeżkowejutworu o długości 3 minut

głębokość bitowa/częstotliwość próbkowania	liczba ścieżek mono	rozmiar na ścieżkę mono	rozmiar na utwór	piosenki na 20-gigabajtowy dysk twardy	piosenki na 200-gigabajtowy dysk twardy
16/44.1	8	15.1 megów	121 megów	164	1640
16/48	8	16.5megs	132 megs	150	1500
24/96	8	49.5 megów	396 megów	50	500
16/44.1	16	15.1 megs	242megs	82	820
16/48	16	16.5 megów	264 megów	74	740
24/96	16	49.5 megów	792 megów	24	240

Zauważ, że te wielkości nie liczą żadnych ujęć, które mogłeś nagrać, ale nie usunąłeś i zakładają liniową metodę nagrywania od początku do końca utworu dla każdej ścieżki. Nie uwzględniają one również wielkości sektorów dysku twardego, co spowoduje, że wiele miejsca na dysku pozostanie puste. Rzeczywisty przebieg może się różnić.

Więc powinieneś teraz zwrócić uwagę na dwie rzeczy:

1. Nagrywanie przy 24/96 daje znacznie większą rozdzielczość dźwięku – ponad 250 razy większą niż przy 16/44.1

2. Nagrywanie przy 24/96 zajmuje około 3 1/4 razy więcej miejsca niż nagrywanie przy 16/44.1

Koniec dyskusji technicznej. Jesteście jeszcze ze mną? Przejdźmy do konkretów.

Czy powinieneś nagrywać z dużą głębią bitową i częstotliwością próbkowania?

Teraz przejdźmy do subiektywnej strony tego jak muzyka brzmi przy różnych głębokościach bitowych i częstotliwościach próbkowania. Nikt tak naprawdę nie jest w stanie określić o ile lepiej będzie brzmiał utwór nagrany przy 24/96. Tylko dlatego, że plik 24/96 ma 250 razy większą rozdzielczość audio, nie oznacza, że będzie brzmiał 250 razy lepiej; nie będzie nawet dwa razy lepszej jakości. Prawdę mówiąc, Twoi niemuzycznie nastawieni przyjaciele mogą nawet nie zauważyć różnicy. Ty prawdopodobnie też, ale nie spodziewaj się niczego dramatycznego. Czy słyszysz różnicę między MP3 a plikiem wave? Jeśli tak, to prawdopodobnie usłyszysz różnicę pomiędzy różnymi częstotliwościami próbkowania. Na przykład, różnica pomiędzy 22,05 kHz a 44,1 kHz jest bardzo wyraźna dla większości miłośników muzyki. Wyćwiczone ucho potrafi odróżnić 32 kHz od 44,1. Ale kiedy porównuje się 44.1 i 96kHz, robi się to naprawdę subiektywne. Ale spróbujmy być tutaj trochę obiektywni.

lub 32 bit float jeśli jest dostępny

Porozmawiajmy o częstotliwości próbkowania i teorii Nyquista. Teoria ta mówi, że rzeczywisty górny próg dźwięku cyfrowego osiągnie połowę częstotliwości próbkowania. Więc jeśli nagrywasz przy 44.1, najwyższe generowane częstotliwości będą w okolicach 22kHz. To jest 2khz więcej niż typowy człowiek z doskonałym słuchem może usłyszeć. Teraz przechodzimy do prawdziwego voodoo. Audiofile od początku istnienia dźwięku cyfrowego twierdzili, że płyty winylowe w systemie analogowym brzmią lepiej niż dźwięk cyfrowy. Rzeczywiście, można znaleźć dowody na to, że analogowy sprzęt do nagrywania i odtwarzania może być mierzony do 50khz, czyli ponad dwukrotnie powyżej naszego progu słyszalności. Oto wielka tajemnica. Teoria głosi, że energia audio, nawet jeśli jej nie słyszymy, istnieje i ma wpływ na niższe częstotliwości, które słyszymy. Wracając do teorii Nyquista, częstotliwość próbkowania 96 khz przekłada się na potencjalne wyjście audio przy 48 khz, czyli niezbyt daleko od najdoskonalszej analogowej reprodukcji dźwięku. Pozwala to przypuszczać, że działa tu ta sama zasada. Dźwięk jest poprawiany w stopniu, którego nie jesteśmy w stanie dostrzec i sprawia, że to, co słyszymy jest „lepsze”. Jak już mówiłem, to voodoo.

Zaawansowana klasa: Co to jest 32-bitowe przetwarzanie zmiennoprzecinkowe? Większość głównych sekwencerów i wiele z lepszych nagrywarek wielościeżkowych będzie renderować dźwięk tymczasowo w 32 bitowym formacie zmiennoprzecinkowym. Nie powinno to być mylone z 32 bitowym nagrywaniem. Zasadniczo, dodatkowe bity są dodawane do pliku po nagraniu, aby zapewnić hojny headroom dla matematyki audio w domenie cyfrowej. Zanim plik zostanie wysłany na wyjście, przejdzie przez 24-bitowe konwertery w twoim interfejsie. Myślę o „zmiennoprzecinkowym” jako o skalowalnym przecinku dziesiętnym w obliczeniach. Posiadanie 32 zamiast 24 rejestrów do obliczeń da dokładniejszy wynik. Pozwala to również na niektóre obliczenia, które teoretycznie byłyby niemożliwe z ciągami 24 liczb.

Pomyśl o 16 kanałowym mikserze audio sumującym, tzn. „dodającym” i matrycującym 16 zestawów 32 liczb 44,100 razy na sekundę. To bardzo dużo matematyki! Teraz dodaj te wszystkie fajne wtyczki robiące swoją matematykę na każdym kanale i ten super twardy limiter na końcu twojego łańcucha. Yo! We be kickin da numbers dude!

Jednak kiedy dane trafiają do 24-bitowego konwertera, 8 bitów jest „obciętych” lub odciętych. Ale mimo to, matematyczny wynik jest dokładniejszy. To wszystko dzieje się za twoimi plecami i nie musisz się nad tym zastanawiać.

Ale czy powinieneś nagrywać z wysoką częstotliwością próbkowania? W porządku! Pamiętaj teraz, że częstotliwość próbkowania różni się znacznie od głębokości bitowej. To będzie zależało od tego kogo zapytasz. Niektórzy ludzie mówią „To wszystko skończy się jako 44.1 w jakikolwiek sposób” kiedy cd jest wypalony. Inni powiedzą ci, że kiedy interfejs audio przetwarza i miksuje dźwięk przy 96 kHz, rezultat jest lepszy i pozostaje lepszy nawet po ostatecznej konwersji do 44,1. I mniej więcej każde inne stanowisko też jest zajęte. Niektórzy mówią, że 16/44,1 jest wystarczająco dobre dla CD, to jest wystarczająco dobre dla mnie. Inni mówią, żeby zrobić 24/44,1, bo to nie jest aż tak dużo więcej miejsca, a zwiększa stosunek sygnału do szumu. Jest jeden argument, który mówi, że 24/88.2 jest lepsze od 24/96, ponieważ jest to konwersja parzystej liczby wracająca do 44.1.

Głębokość bitowa. Ok, to jest ewangelia według Tweaka! Używaj 24 bitów dla każdego nagrania, jeśli masz taką możliwość. Przez ostatnią dekadę byłem przekonany, że 16 bitów to właściwa droga i absolutnie zmieniłem zdanie. Bez względu na to, co nagrywasz, jest to prawda. Jeśli masz dobry mikrofon, bardzo dobry przedwzmacniacz i czysty system audio i nagrywasz bardzo dynamiczne instrumenty, takie jak gitary akustyczne, orkiestry klasyczne, wokale acapella, różnica będzie widoczna. Ale to nie jest tak, że 24 bity danych sprawiają, że dźwięk jest lepszy. W rzeczywistości tak nie jest. To co robi, to daje twojemu dźwiękowi więcej miejsca do oddychania w numerycznej sferze cyfrowego audio. Pamiętajmy, że mówimy tu o liczbach, obliczeniach, a nie o analogowych przebiegach. Z 24 bitami danych demarkowanych przez medium nagraniowe, możliwe jest nagranie niezwykle dynamicznej muzyki, z bardzo cichymi, miękkimi przejściami i wyjątkowo głośnymi. Ciche fragmenty będą miały mniejsze szanse na utrzymanie się ponad podłogą szumu w twoim systemie. Można nagrywać bez kompresji. Można nagrywać na niższych poziomach, z większym zapasem. To gwarantuje, że okazjonalny szczyt nie zostanie obcięty na górze i da konwerterom trochę miejsca do oddychania. Ponieważ nie przesuwasz granic swojego pasma, twoje instrumenty będą brzmiały wyraźniej, a wokale mogą brzmieć „czyściej”, utwór będzie się lepiej miksował i będzie mniej szumów. Więc to nie jest tak, że nagrania 24 bitowe brzmią lepiej. W rzeczywistości mogą one brzmieć tak samo źle lub gorzej niż 16 bitowe. Ale 24 bity dają nagrywającemu podłogę szumów i przestrzeń do tworzenia doskonałych nagrań. Jest to narzędzie, i w odpowiedniej ręce, może cię zdmuchnąć, audio mądrze.

Korg MR1000 1-Bit 5.6MHz Mobile Recorder

Z nieskazitelną wiernością i ostateczną elastycznością 1-bitowej technologii, nowy, zaskakująco przystępny MR-1000 zapewnia, że twoje końcowe miksy i nagrania lokalizacji nigdy nie będą przestarzałe. Tweak: Nowy format DSD obiecuje, że będzie w stanie wydzielić kopie naszych nagrań master z dowolną częstotliwością próbkowania. Przeczytaj ten artykuł Korga

W odniesieniu do częstotliwości próbkowania, o ile nie masz dobrego powodu by tego nie robić, używaj częstotliwości próbkowania 44.1. Jeśli robisz audio dla wideo, możesz chcieć użyć 48 khz, ponieważ wiele edytorów używa tylko tej częstotliwości. Niektóre rodzaje muzyki wydają się czerpać korzyści z wysokiej rozdzielczości 88.2 lub 96 khz. Instrumenty akustyczne, jak gitary, perkusja i oczywiście wokale, czyli rzeczy z delikatnymi wysokimi częstotliwościami wydają się korzystać, ale jest to subtelne. Załóżmy, że masz interfejs audio za 399$ z wbudowanymi przedwzmacniaczami. Wymiana przedwzmacniacza i konwerterów na lepsze da Ci większą różnicę brzmieniową przy 44.1 niż nagrywanie przy 96khz.

Po wejściu do sekwencera, pliki audio mogą być konwertowane do 32 bitów do przetwarzania i konwertowane z powrotem do 24 lub 16 w drodze na zewnątrz. Tak więc, moja rada jest taka aby nagrywać przy 24 bitach/44.1 minimum i przejść do częstotliwości próbkowania 88.2 lub 96 jeśli uważasz że twój materiał na to pozwala (i masz miejsce na dysku.)

Co z częstotliwością 192khz? Ok, pozwól mi pomyśleć jak producenci interfejsów audio planują nakłonić cię do zakupu ich produktów. Jedna firma wychodzi z 192, a potem wszyscy czują, że muszą to zrobić, bo inaczej stracą sprzedaż. Moim zdaniem to szum informacyjny. Jeśli chcesz szybciej zapełnić dyski twarde, śmiało, używaj tego. Debatowaliśmy nad tym długo i ciężko na forach. W końcu, nikt nie może powiedzieć różnicy.

Jak więc osiągnąć jakość dźwięku?

Ludzie pytają mnie cały czas, a ja się krzywię za każdym razem, gdy to robią: „Jaki sprzęt (wypełnij puste miejsce…karta dźwiękowa, przedwzmacniacz, kabel, rejestrator, sekwencer) da mi „najlepszą” jakość dźwięku?”. Krzywię się, ponieważ wyobrażam sobie osobę, która wychodzi z domu, kupuje preamp za 500$, a następnie umieszcza go w swoim studiu, podłącza mikrofon i ze smutkiem uświadamia sobie, że „brzmi tak samo”, „może trochę lepiej”, „trudno powiedzieć”. Dlaczego do cholery tak jest? Głównym powodem jest to, że to wszystko to jeden wielki system i jest on tylko tak czysty jak jego najbrudniejsza gałka. Jeden szumiący kabel może zniweczyć zyski osiągnięte przez świetnie brzmiący sprzęt. Nieskazitelnie czysty przedwzmacniacz mikrofonowy podłączony cyfrowo do karty dźwiękowej z zakłóceniami zostanie pokonany. Twój cały łańcuch musi być pro jakości, od przedwzmacniaczy, poprzez konwertery, aż do najwyższej jakości monitorów. Ale jeśli masz świetny łańcuch sygnałowy, nawet twoje 16-bitowe nagrania będą brzmiały lepiej niż 24/96 z przeciętnymi przedwzmacniaczami i typowymi konwerterami oraz monitorami.

Lynx Studio Technology Aurora 16 16-kanałowy cyfrowy konwerter audio

Nowa linia cyfrowych konwerterów audio Aurora firmy Lynx Studio Technology oferuje bezprecedensową jakość dźwięku i kontrolę w modelach ośmio- i szesnastokanałowych zajmujących jedno miejsce w szafie. Aurora 16 posiada konwersję analogowo-cyfrową i cyfrowo-analogową 192 kHz z kontrolą na panelu przednim wszystkich opcji routingu i częstotliwości próbkowania. Rozszerzone funkcje Aurory są dostępne poprzez komputer z Lynx AES16 lub poprzez podczerwień przy użyciu kompatybilnych laptopów i kieszonkowych komputerów Pocket PC. Na tylnym panelu znajdują się złącza Clock i MIDI In i Out oraz gniazdo LSlot, dla opcjonalnego użycia ADAT, Firewire i innych interfejsów audio.

Ale bądźmy szczerzy: to nie jest tylko sprzęt. To technika. Ktoś, kto ma Neumanna U87 za 2700 dolarów i topowy przedwzmacniacz Great River, nadal będzie miał fatalne nagranie, jeśli mikrofon nie jest dobrze ustawiony, lub jeśli pomieszczenie wydobywa z niego niepożądane cechy. Jeśli zastosujesz zbyt dużą kompresję na wokalu podczas nagrywania, będzie on brzmiał źle bez względu na to, jaki sprzęt posiadasz. To wszystko, aby powiedzieć, pozytywnie, że kiedy wiesz, jak zastosować eq, procesory i wtyczki, będziesz na dobrej drodze do osiągnięcia miksu o wysokiej jakości dźwięku. To prowadzi mnie do sedna sprawy. Osoba, która naprawdę zna swój sprzęt i pracuje z nim, może zapewnić lepszą jakość dźwięku w 16 bitach przy użyciu gorszego sprzętu, niż osoba, która po prostu podłącza się i jedzie na najlepszych rejestratorach 24/96. Technika jest tak samo ważna jak sprzęt, który jest ważniejszy niż bity i częstotliwości. I jest tylko jedna rzecz ważniejsza od techniki i sprzętu.

Najważniejszy punkt jest zapisany na koniec, i powiedziałem to już wcześniej, i zrobię to ponownie. Wspaniała muzyka nagrana na kiepskiej kasecie magnetofonowej zdobędzie więcej serc niż gówno wypolerowane na 24/192. Twój talent jest ważniejszy niż wszystko inne, a tego nie da się kupić. Więc pamiętaj, żeby ćwiczyć, pracować nad techniką, kiedy cię na to stać, ulepszać ścieżkę sygnału, a kiedy otworzą się perłowe wrota jakości dźwięku, wtedy rozważ 24/96, jak ładne wykończenie dobrze wykonanego dzieła sztuki.

Ja pozostaję

Rich the TweakMeister

Potężne posty ze Studio-central

• Techniczne spojrzenie na teorię próbkowania w nietechnicznych terminach
• Co to jest Sound Quality?
• 24/96 vs. 16/44
• Wielka 9
• Kiedy będziemy mieli 32 bity?
• Dlaczego i kiedy 192khz?
• Jaka rozdzielczość i głębia bitowa jest najlepsza do nagrywania?

Go to theNext Class

Go to thePrevious Class

Cool Quote:

„Muzyka w najlepszym wydaniu nie potrzebuje nowości; w rzeczy samej, im jest starsza, im bardziej jest się do niej przyzwyczajonym, tym silniejszy jest jej efekt.”

Goethe (1749-1832), niemiecki poeta, dramaturg.

Tweak’s Articles on Essential Studio Concepts

Hooking Up Audio
MIDI Basics
The Many Functions of MIDI Data
The Audio Interface
Signal Flow Computer- based Studio
Signal Flow Computer-Studio
Przepływ sygnału w MPC Hip Hop Studio
Przepływ sygnału w studiu wielośladowym
Składanie zestawu studyjnego
Skonfigurowanie studia w pigułce
5 gorących porad
Budowanie cichego pomieszczenia
Zrozumienie interfejsów MIDI
Wojna z szumem
Wielokrotne wyświetlanie obrazu
Latencja i jak sobie z nią radzić
Wyłączanie i wyłączanie mikrofonu
Podłączanie mikrofonu
Podłączanie audio Deal
Zegar słowny
TimeCode
Wszystko o kablach
Cyfrowe konwertery audio
Głębokość bitowa i częstotliwość próbkowania
Monitory studyjne
Impedancja dla muzyków
Jak skonfigurować Patchbay
Podstawy akustyki pomieszczenia
Cena monitorów studyjnych
Produkty akustyczne
Katalog interfejsów MIDI

Podstawy akustyki pomieszczenia