Vysvětlená kvalita zvuku: Bitová hloubka vs. Vzorkovací frekvence

Když mluvíme o kvalitě zvuku, může být trochu těžké porozumět všemu, co se děje. Lidé používají k definování zvukového souboru různé výrazy, a co je ještě horší, společnosti obvykle nevysvětlují, jak na tyto produkty plácnout tento zvukový žargon.

Dva pojmy, se kterými se často setkáváme, jsou bitová hloubka a vzorkovací frekvence. Toto jsou dva běžné výrazy, které vidíme, když se podíváme do vlastností zvukového souboru. Je důležité vědět, co znamenají a jak ovlivňují kvalitu zvuku, pojďme se tedy podívat, co tyto pojmy znamenají.

Co je vzorkovací frekvence?

Digitální obrázky se skládají z pixelů, drobných bitů barevných dat, které se spojují do jednoho konzistentního obrazu. Představte si digitální zvukový soubor stejně jako digitální obrázek. Při záznamu zvuku je zvuk zachycen mikrofonem a jako elektrický proud putuje do analogového převodníku (ADC).

ADC odebere více vzorků proudu a přiřadí jim sekvenci binárních číslic (několik 1 s a 0 s); představte si vzorky jako zvukový ekvivalent pixelů.

Stejně jako více pixelů na čtvereční palec znamená ostřejší obraz, více vzorků za sekundu znamená ostřejší zvuk. Počet vzorků odebraných za sekundu se nazývá vzorkovací frekvence.

Standardní vzorkovací sazby

Aby vše správně fungovalo, existují standardní vzorkovací frekvence, se kterými musí být softwarové i hardwarové společnosti kompatibilní. Pokud provádíte jakoukoli práci se zvukem, měli byste znát některé standardy. Například 8kHz je standardní vzorkovací frekvence pro záznam lidského hlasu. Jde o minimální vzorkovací frekvenci k porozumění řeči; jakékoli nižší, a posluchač bude mít problém slova zjistit.

Pokud jde o hudbu, zvuk v kvalitě CD má vzorkovací frekvenci 44,1 kHz. To znamená, že ADC odebírá 44 100 vzorků každou sekundu! Odtud jde pouze nahoru, protože další standard je 48 kHz; tato vzorkovací frekvence se používá spíše pro zvukové stopy filmů.

Na horním konci spektra máme 96 kHz, což je více než zdvojnásobení vzorků za sekundu o 44,1 kHz a umožňuje čistší zvuk. Kolem této vzorkovací frekvence však existuje kontroverze, protože lidé obvykle nevědí, zda je 96kHz nutných.

Spousta odborníků má pocit, že 96kHz je přehnané. Apple dokonce nabízí zvuk na 192kHz!

Příbuzný: Tyto tipy vám pomohou nahrávat vokály studiové kvality doma

Co je bitová hloubka?

Vzorkovací frekvence se zabývá čistotou zvuku, zatímco bitová hloubka se zabývá množstvím šumu ve zvuku. Když se vrátíme zpět, každému vzorku je ADC přiřazena sekvence binárních číslic. Počet binárních číslic na vzorek se nazývá bitová hloubka.

ADC přiřadí každému vzorku binární číslice na základě amplitudy zvuku (síla proudu, který se šíří z mikrofonu). Takto replikuje zvukovou vlnu v digitální podobě. Čím více bitů na vzorek (čím více výstupních pinů na ACD), tím přesněji může ADC vlnu replikovat.

ADC však mohou každému vzorku přiřadit pouze konečný počet napětí. Pokud tedy vzorek spadne mezi dvě napětí, automaticky se zaokrouhlí nahoru; tomu se říká kvantovací šum.

Výše uvedený graf ukazuje příklad zvukové vlny, která byla zaznamenána prostřednictvím 2bitového ADC. I když původní vlna (červená) vrcholí na náhodných úrovních, kvantovaný digitální signál (modrý) přistává pouze v krocích po 0,25 voltu. Nižší přenosové rychlosti vnášejí do zvuku digitální šum, protože čím nižší je bitová hloubka, tím méně přesně je vlna reprodukována.

Standardní bitové hloubky

Stejně jako u vzorkovací frekvence existují v tomto odvětví různé standardní bitové hloubky. 8bitový zvuk se zdá být minimální bitovou hloubkou, kterou uvidíte. S ním uslyšíte slušné množství hluku, ale zvuk je stále funkční.

Dalším krokem je obvykle 16bitový zvuk, který je součástí zvuku v kvalitě CD. U 16bitového zvuku obvykle neuslyšíte žádný šum a většina lidí jej může zaznamenávat a upravovat bez větších problémů. Kromě toho máme 24bitový zvuk. Tato bitová hloubka je upřednostňována mezi profesionálními zvukovými inženýry. Díky 24bitovému zvuku nemáte žádný šum a lepší rozsah amplitud, se kterými můžete pracovat.

Nakonec máme 32bitový zvuk, který je zahalen kontroverzemi, podobně jako vzorkovací frekvence 96 kHz. Mnoho lidí věří, že to není nutné. Zvuk můžete v pohodě upravovat v 16bitových a 24bitových verzích a 32bitový zvuk se zdá být přehnaný.

Příbuzný: Nejlepší USB mikrofony, které si můžete koupit

Jaká je optimální vzorkovací frekvence a bitová hloubka?

Jaké jsou tedy optimální vzorkovací frekvence a bitové hloubky pro vaše potřeby?

Neformální poslech

Pokud jste příležitostný posluchač, nebudete opravdu potřebovat nic vyššího než 16bitový zvuk. Některé služby nabízejí vyšší bitové hloubky, aby to znělo, jako by to odpovídalo čistšímu zvuku, ale není tomu tak. Pokud jste příležitostný posluchač, měli byste být v pořádku se vzorkovací frekvencí 44,1 kHz.

Audiofilové a zvukoví inženýři

Konverzace se změní, když mluvíme o audiofilech a zvukových inženýrech; vědí, co DAC jsou a používají další zařízení, aby z jejich hudby vytěžili maximum. 24bitový zvuk by měl být nejlepší volbou z hlediska šumu a dynamického rozsahu. Může být měkčí bez slyšitelného hluku a hlasitější bez jakéhokoli zkreslení.

Pokud jde o vzorkovací frekvenci, konverzace se trochu zamotá. Někteří lidé říkají, že nedokáží rozlišit mezi 96 kHz a 44,1 kHz, zatímco jiní tvrdí, že rozdíl slyší.

Vzorkovací frekvence vs. Bit Depth: Nyní víte

Technologie může být ošidná a zhoršuje se tím, že se po ní házejí různé termíny bez jakéhokoli vysvětlení. Při práci s digitálním zvukem se neustále setkáváme se vzorkovací frekvencí a bitovou hloubkou a vědět více o těchto pojmech vám pomůže lépe porozumět tomu, co posloucháte.

16bitové vs. 24bitové vs. 32bitový zvuk

Jaký je rozdíl mezi 16bitovým a 24bitovým zvukem? Dokážete je vůbec rozeznat?

Číst dále

O autorovi