ReasonMusic.ru - Музыкальный сайт. Создание музыки в Reason. - Форум

Обитатель

Сообщений: 498

Комментариев: 10

Оценок: 3

Треков: 0

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 30/11/15 20:30 »

поцоны частота дискретизации это то как комп воспринимает аналоговый звук, чем выше частота тем меньше ступенек, тем больше шансов услышать все высокие частоты, потому что если шаг дискретизации выше частоты колебаний , высоких частот к пример, то есть шанс что они при оцифрофке будут сожраны , выборочно, некоторые ...Ученые пришли к выводу что 44100 достаточно чтобы услышать все высокие колебания. так что не парьтесь
а 44100 значит что звук сорок четыре тысячи сто раз !! был проштампован, то есть 44100 контрольных точек в одну сеекунду !! этого достаточно, большинство людей вообще с трудом элементарные вещи отличить не могут

Прикрепленный файл: jpg

��.jpg

TRANCEMASTER

Сообщений: 5847

Комментариев: 1331

Оценок: 56

Треков: 133

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 30/11/15 20:59 »

Частота дискретизации в 44100 Hz нужна для точной передачи диапазона от 0 до 22050 Hz
Теорема Котельникова.
https://bourabai.kz/signals/kotelnikov-theorem.htm

Профессионал

Сообщений: 5591

Комментариев: 970

Оценок: 98

Треков: 45

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 30/11/15 21:35 »

44100 гц необходимо для оцифровки слышимого диапазона, но не достаточно!!
Необходим фильтр высоких частот с хорошей крутизной - обрезной фильтр. Иначе частоты выше половины частоты дискретизации, если они есть в сигнале, например синтезатор)) да, да "отзеркалятся" в слышимый диапазон - оцифруются. Это касается как звука, так и фото и видео - оцифровка же.

_________________
мой тг канал
https://t.me/kt3b_radio
моя страница в вк
https://vk.com/kt3bae
мой канал ютуб
https://clck.ru/bczUa

https://www.unisonrecords.org/содержание/статьи/те
ория-техника-практика/Хью-Робджонс-Цифровые-пробле
мы-Практические-решения

Завсегдатай

Отправить личное сообщение для RockNrolla

Сообщений: 174

Комментариев: 11

Оценок: 0

Треков: 1

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 30/11/15 23:44 »

Живущий здесь

Сообщений: 7776

Комментариев: 1542

Оценок: 652

Треков: 90

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 18:54 »

Цитата:

чем выше частота тем меньше ступенек, тем больше шансов услышать все высокие частоты

Тоже обратил внимание. Детализация верхов стала немного разборчивее.

_________________

Обитатель

Сообщений: 498

Комментариев: 10

Оценок: 3

Треков: 0

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 22:29 »

я там опечатку сделал - чем выше частота тем больше ступеней деспретизации а не меньше! кароче частота дискр это всеровно что разрещение экрана, какбы фул шд и 4к разница есть? если сидеть с 1 метра то нет а если в упор то конечно есть! но звук упор рассмотреть врядли получиться, потому что сам звук это колебания - именно изменение волны во времени и есть звук!
Это всеровно что вытрухивать гладкий кавер, так махая резко им vs трусить такой мелкоребристый коврик

и на скорости пытаться рассмотреть ровная там линия или не

Живущий здесь

Сообщений: 7776

Комментариев: 1542

Оценок: 652

Треков: 90

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 22:43 »

1. Физиология слуха

Статьи прошлого месяца показали, что музыкант Нил Янг и Стив Джобс из Apple обсуждали распространение музыкального контента в «бескомпромиссном студийном качестве». Большая часть прессы и комментариев выражала особый энтузиазм касательно перспективы загрузок в формате 24 бит 192 кГц. Тема 24/192 была одной из ключевых в моей собственной беседе с группой мистера Янга несколько месяцев назад.

К сожалению, распространение музыки в формате 24 бит/192 кГц не имеет смысла. Точность его воспроизведения несколько уступает 16/44.1 или 16/48, при этом формат расходует практически в 6 раз больше дискового пространства.

Сегодня есть несколько реальных проблем с качеством музыкального материала, распространяемого в цифровом виде. Формат 24/192 не решает ни одной из них. Не смотря на то, что все приписывают 24/192 чуть ли не магические свойства, на деле никаких улучшений мы не увидим.

Прежде всего, плохие новости

В последние две недели я имел удовольствие пообщаться с людьми образованными — учеными умами, которые верили в резонность загрузок формата 24/192 и никак не могли понять: как вообще можно с этим не согласиться? Ими были заданы хорошие вопросы, заслуживающие детального рассмотрения и подробных ответов.

Меня также заинтересовало, чем мотивируется пропаганда аудио с высоким разрешением. Опрос показал, что очень немногие люди понимают Теорему Котельникова хотя бы на базовом уровне, и это не удивительно. Отсутствие понимания математики, технологии и психологии имело место в большинстве дискуссий и часто демонстрировалось даже профессионалами с богатым опытом. Некоторые из них даже возразили, что теорема Найквиста не объясняет, как на самом деле работает цифровой звук.

Дезинформация и суеверия на руку лишь шарлатанам. Так что давайте для начала рассмотрим некоторые теоретические основы, объясняющие, почему распространение в 24/192 не имеет смысла — прежде чем предложим некоторые улучшения, которые бы действительно имели смысл.

Джентльмены, встречайте: ваши уши

Уши слышат за счет волосковых клеток, находящихся на резонансной основной мембране, в улитке. Каждая волосковая клетка тщательно настроена на узкую полосу частот, определяемую её позицией на мембране. На графике чувствительность имеет зависимость от частоты с пиком в середине и спадами в обе стороны в форме конуса, с перекрытием диапазонов соседних волосков. Звук не слышен, если отсутствуют волоски, настроенные на его частотные составляющие.

Слева: изображение анатомического разреза улитки с основной (базилярной) мембраной, окрашенной в бежевый. Мембрана настроена на различную резонансную частоту вдоль всей её длины — от наиболее высоких частот у основания, к наиболее низким у вершины. Отмечены приблизительные точки резонанса некоторых частот.
Справа: схематическая диаграмма, изображающая амплитудно-частотные характеристики волосковых клеток, расположенных вдоль мембраны, в виде банка перекрывающихся фильтров.

Это похоже на аналоговое радио, улавливающее станцию с хорошим уровнем сигнала, имеющую частоту вблизи той, на которую оно настроено. По мере того, как различия между частотой станции и частотой, установленной на приемнике, увеличиваются, уровень сигнала становится ниже, а количество помех увеличивается — и так, пока полезный сигнал не исчезает вовсе (вне зависимости от мощности передатчика). Существует верхний и нижний граничные пределы диапазона слышимых частот, по достижению которого чувствительность последних волосковых клеток достигает нуля, и данная частота уже оказывается не слышна.

Частота дискретизации и слышимый спектр

Я уверен, вы слышали это много-много раз: Человеческий слух покрывает диапазон от 20 Гц до 20 кГц. Важно понимать, каким образом в ходе исследований получились именно эти значения.

Прежде всего мы измеряем порог слышимости во всем звуковом диапазоне для группы слушателей-испытуемых. В результате мы получаем график, демонстрирующий минимальный уровень звука, который может воспринимать здоровое человеческое ухо для каждой из заданных частот в нормальных условиях. Безэховая камера, точно откалиброванное оборудование и жесткий статистический анализ — это еще на самое сложное. Как сами уши, так и общая внимательность человека подвержены скорой усталости, которая может негативно сказаться на результатах тестирования. Потому требуется значительное количество перерывов и пауз в прослушивании. Тестирование может занимать от часов до многих дней, в зависимости от методики.

Затем мы проводим сбор данных для определения противоположного порога — болевого. Это настолько высокое значение амплитуды колебаний, при котором механические и нейронные элементы уха оказываются не только перегружены, но также ощущают физическую боль. Собрать такие данные весьма непросто. Ведь в процессе тестирования вы должны исключить нанесение необратимого ущерба слуху испытуемых.

Усредненные кривые равной громкости, полученные Флетчером и Мансоном (1993 г.), расширенные в диапазон >16 kHz по результатам современных исследований. Порог слышимости и болевой порог изображены красным. Последующие исследователи уточнили эти данные, что позволило создать шкалу Фон и привело к появлению международного стандарта кривых равной громкости (ISO 226). Современные исследования показали, что ухо значительно менее чувствительно к низким частотам, чем показали результаты Флетчера и Мансона.

Верхним пределом воспринимаемого человеком диапазона является частота, на которой кривые порога слышимости и болевого порога пересекаются. Чтобы хоть немного услышать звук, имеющий эту частоту, он должен быть невыносимо громким.

На низких частотах улитка работает подобно фазоинверторной трубке. Геликотрема представляет собой отверстие в вершине основной мембраны и работает в качестве порта, настроенного на частоту а районе 40-65 Гц, в зависимости от конкретного человека. Ниже этой частоты характеристика чувствительности быстро спадает.

Таким образом диапазон 20 Гц — 20 кГц полностью покрывает слышимый спектр частот, это утверждение базируется на чуть ли не вековом опыте.

Генетические подарки и золотые уши

По моим данным многие люди свято верят в свою уникальность и одаренность необычайными слуховыми способностями. Так существуют ли такие «золотые уши» на самом деле?

Это зависит от того, что именно вы называете золотыми ушами.

Здоровые уши молодого человека слышат лучше, чем больные, или чем уши человека в возрасте. Некоторые люди исключительно хорошо натренированы и улавливают в музыке такие нюансы, о существовании которых другие и не догадываются. Одно время, в 90-х, я мог определить любой популярный MP3 кодер по звучанию (хотя тогда все они были не лучшего качества), и мог легко продемонстрировать это в двойном слепом тесте.

Сочетание здорового и хорошо натренированного слуха я бы вполне мог назвать золотыми ушами. Более того, даже человек со слухом ниже среднего может после тренировок различать детали, не воспринимаемые большинством слушателей. Так что термин «золотые уши» больше относится к уровню подготовки, чем к восприятию за пределами возможностей простых смертных.

Исследователи слуха были бы очень рады найти, протестировать и задокументировать индивидов с действительно исключительными слуховыми способностям, вроде значительного расширения слышимого диапазона частот. Да, любой рад бы найти подобного «генетического урода», ведь это может стать сенсацией. Но, увы, за последние 100 лет мы не нашли ни одного такого человека, так что, возможно, его и вовсе не существует. Что ж, будем продолжать наши поиски.

Спектрофилы

Возможно, вы скептически отнеслись ко всему, что я только что написал. Конечно, ведь это совершенно не согласуется с нынешней политикой маркетинга. Теперь же давайте оставим аудиофилию и рассмотрим гипотетическое повальное увлечение видеоматериалом с широким спектром частот.

Графики чувствительности колбочек и палочек человеческого глаза, размещенные на логарифмической шкале видимого человеком спектра. Эти органы чувствительны к свету в перекрывающихся диапазонах частот — так же, как и волосковые клетки, рассмотренные нами ранее.

Человеческий глаз видит ограниченный диапазон частот светового излучения, т.е. лишь видимый спектр. Это в точности аналогично слышимому спектру звуковых волн. Так же, как и уши, глаза имеют чувствительные клетки (палочки и колбочки), которые реагируют на свет в различных, но перекрывающихся диапазонах частот.

Видимый спектр простирается примерно от 400 ТГц (темно-красный) до 850 ТГц (темно-фиолетовый). У краёв чувствительность круто спадает. Для хоть какого-то восприятия частот лишь немного выходящих за данный диапазон потребуется такая сила света, которая запросто может сжечь вашу сетчатку. И то, как и в случае с аудио, этот диапазон справедлив лишь в отношении молодых здоровых людей.

В случае с нашим повальным увлечением Широкополосным Видео, рассмотрим группу аудиофилов, не считающих, что вышеописанные данные отражают реальную действительность. Они предлагают закодировать в видео не только видимый спектр, но также инфракрасные и ультрафиолетовые частоты. Пойдем дальше: представим, что есть еще более хардкорная (причем гордящаяся этим) группировка, утверждающая, что и этого недостаточно, и видео выглядит куда более натуральным, когда включает в себя также элементы микроволнового и даже рентгеновского излучения. Для Золотого Глаза, — утверждают они, — различия при этом — просто небо и земля!

Конечно, это смешно.

Никто не видит рентгеновские лучи (или инфракрасные, или ультрафиолетовые, или микроволновое излучение). И неважно, насколько человек верит в свои возможности. Сетчатка просто-напросто не имеет датчиков для этих частот.

Вот эксперимент, который может проделать каждый: возьмите Apple'овский пульт дистанционного управления. Его светодиод излучает длину волны 980 нм (около 306 ТГц), т.е. в инфракрасном спектре. Это не так уж далеко от видимого диапазона. Возьмите с собой пульт в подвал, или в самую темную комнату вашего дома, посреди ночи, при выключенном свете. Пусть ваши глаза привыкнут к темноте.

Пульт ДУ Apple сфотографированный на цифровую камеру. Хотя эмиттер очень ярок и частота излучения не слишком далека от красной области видимого спектра, оно совершенно невидимо для глаз.

Видите ли вы светодиод пульта, когда нажимаете кнопку? Нет? Ни капельки? Попробуйте несколько других пультов; многие из них используют длину волны чуть ближе к видимому спектру, около 310-350 ТГц. Их вы также не увидите. Другие излучают свет на границе видимого диапазона (350-380 ТГц) и могут быть лишь еле-еле видны — в абсолютной темноте, с привыкшими к темноте глазами. И все они были бы ослепляюще, до боли яркими, если бы излучали свет в видимом спектре частот.

Эти околоинфракрасные светодиоды излучают в пределах от видимой границы до частот не более чем на 20% от неё отстоящих. Аудио с частотой дискретизации 192 кГц имеет частотный диапазон равный по ширине 400% слышимого. Чтобы не говорили, что я сравниваю вещи несопоставимые, отмечу, что характер спада чувствительность слуха и зрения в области граничных частот очень схож.

https://audiophilesoft.ru/publ/theory/24_192_downl
oads/6-1-0-236

_________________

Профессионал

Сообщений: 6274

Комментариев: 740

Оценок: 18

Треков: 20

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 22:48 »

Вот об этом я и толкую. Человеческий глаз тоже ведь имеет свое разрешение и мы не видим микробов, например.
Так и здесь. Можно рендерить хоть используя всю мощь атомного ледокола Ленин с частотой дискретизации 1kkk, для человеческого уха есть предел.

И выяснить это можно только опытным путем. Что, впрочем, давно и без нас выяснили. Просто каждый для себя пусть решит.

Смотрите
Мастеринг - подготовка трека для публикации на носителе, верно? Если файл для ДВД - там одни требования, для радио - другие и т.д.

И когда площадка - интернет и файлы заливаются в мп3, то... ну, как бы даже смешно!
Попахивает революционным максимализмом, знаете ли!

Ок. Если качество, то сразу же вопрос - для чего? ))
А когда просто качественное качество - то сразу ветром перемен веет!!

Профессионал

Сообщений: 6274

Комментариев: 740

Оценок: 18

Треков: 20

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 22:50 »

Выводы, выводы где? )))) А то Вуспек щас скажет "ересь" и привет! )))

Цитата:

Исследователи слуха были бы очень рады найти, протестировать и задокументировать индивидов с действительно исключительными слуховыми способностям, вроде значительного расширения слышимого диапазона частот. Да, любой рад бы найти подобного «генетического урода», ведь это может стать сенсацией. Но, увы, за последние 100 лет мы не нашли ни одного такого человека, так что, возможно, его и вовсе не существует. Что ж, будем продолжать наши поиски.

Выпускайте Вуспека! Этого парящего над нами, смертными. Человека с золотыми ушами!

Живущий здесь

Сообщений: 7776

Комментариев: 1542

Оценок: 652

Треков: 90

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 22:54 »

Цитата:

Выводы, выводы где?

Выводы очевидны , но это не означает что нет никакой практической выгоды от 192Khz.

_________________

Живущий здесь

Сообщений: 819

Комментариев: 92

Оценок: 0

Треков: 44

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 23:04 »

Цитата:

Выпускайте Вуспека! Этого парящего над нами, смертными. Человека с золотыми ушами!

вы принимаете рендеринг и конверт за одно и то же

_________________
Protons Electrons Always Cause Explosions ( P.E.A.C.E.).

Профессионал

Сообщений: 6274

Комментариев: 740

Оценок: 18

Треков: 20

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 23:04 »

Цитата:

Выводы очевидны , но это не означает что нет никакой практической выгоды от 192Khz.

Конечно ж есть практическая выгода - как уже упоминалось здесь - некоторые приборы работают с такой точностью, дабы точность была при расчетах.
А вот при публикации практической выгоды нет никакой, кроме как потешить собственное самолюбие - типа, у меня все качественное аж пипец!

Ну или если ты Вуспек с золотыми ушами...

Профессионал

Сообщений: 6274

Комментариев: 740

Оценок: 18

Треков: 20

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 23:07 »

А всю дорогу я вел речь только про одно - нафига вы конечные файлы гоните при такой частоте дискретизации, если вы все равно ничего не различите и потом публикуете это в мп3?

Ну где логика?

И Вуспек, рассказывающий про то что он слышит на слух лучшесть!

Ну в общем, разобрались и ага

Живущий здесь

Сообщений: 819

Комментариев: 92

Оценок: 0

Треков: 44

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 23:08 »

Цитата:

Ну или если ты Вуспек с золотыми ушами...

Ты думал я не знаю про теорему Котельникова

фильтр высокой разрядности не избавит вас от эффекта "наложения спектров"
до экспорта

а после ставьте любую частоту в процессе ковертации, это уже не будет принцепиально

_________________
Protons Electrons Always Cause Explosions ( P.E.A.C.E.).

Профессионал

Сообщений: 6274

Комментариев: 740

Оценок: 18

Треков: 20

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 23:09 »

Цитата:

вы принимаете рендеринг и конверт за одно и то же

Мы ничего не принимаем!! Олег тут вроде бы как был с тобой на одной стороне. А ты опять всех обобщил в одну лодку, дабы парить надо всеми революционным альбатросом.

Нунуну... Напиши людям, они ж ищут одаренного, который на слух определяет..

Живущий здесь

Сообщений: 819

Комментариев: 92

Оценок: 0

Треков: 44

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 23:13 »

я про тебя говорю

_________________
Protons Electrons Always Cause Explosions ( P.E.A.C.E.).

Профессионал

Сообщений: 6274

Комментариев: 740

Оценок: 18

Треков: 20

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 23:13 »

Цитата:

Ты думал я не знаю про теорему Котельникова

Я вот не знаю, например. И не хочу знать. Мне для сочинения не нужна теорема Котельникова. Я и нот не знаю, чего уж! )) Слышал просто, что они есть...

Однако, вывод же очевидно простой - если не слышно, то и нафик! Вот тебе это знание - нужно, ты его и знаешь. А я старый больной человек, мне бы тречок написать... Чих-пых, готово! ))

Живущий здесь

Сообщений: 7776

Комментариев: 1542

Оценок: 652

Треков: 90

Re: 44.1Khz vs 192Khz « Дата: 02/12/15 23:13 »

3. Семплирование, разрядность, динамический диапазон

Заблуждения насчет семплирования

Теорему отсчетов (Котельникова / Найквиста — Шеннона) далеко не просто понять, не имея представления об обработке сигналов. Совсем не удивительно, что большинство людей, даже доктора наук, довольно часто имеют о ней ошибочное представление. Также не новость, что многие люди и представить себе не могут, что ошибаются.

Квантованный сигнал довольно часто представляется в виде ступенек (изображены красным), которые с виду весьма далеки от исходной формы сигнала. Однако, на самом деле, цифровое представление такого сигнала является математически совершенным и после восстановления обратно в аналоговый вид мы получим такую же гладкую синусоиду, какая была на входе (исходный сигнал изображен голубым цветом).

Самое распространенное заблуждение: квантование является заведомо грубым приближением с потерями. Квантованный сигнал часто представляется в виде угловатых ступенек — в противоположность исходной, совершенно гладкой кривой. Если вы представляете себе семплирование именно так, скорее всего вы также убеждены, что чем больше частота семплирования (и разрядность квантования), тем более цифровой ступенчатый сигнал будет совпадать по форме с исходным. Цифровой сигнал будет звучать всё ближе и ближе к аналоговому по мере того, как частота семплирования будет стремиться к бесконечности.

Также, если человеку далекому от DSP технологий (digital sound processing) показать следующее:

он воскликнет: «Ох!». Похоже, что цифровой сигнал плохо годится для представления сигналов с высокой частотой. Или по мере увеличения частоты качество семплирования стремительно падает, а частотная характеристика спадает или становится чувствительной к фазе.

Внешность обманчива. Эти утверждения ошибочны!

Сигналы, все частотные составляющие которых находятся ниже частоты Найквиста (половина частоты дискретизации), преобразовываются в цифровой вид с абсолютной точностью; бесконечная частота семплирования не нужна. Также квантование совершенно не влияет на АЧХ и ФЧХ. Аналоговый сигнал может быть без потерь восстановлен, причем будет иметь гладкую форму и в точности совпадать по фазе с исходным сигналом.

Что ж, матчасть безупречна, но как насчет неидеальности мира? Наибольшей сложностью является удовлетворение требованиям ограниченности частотной полосы. Сигналы с составляющими выше частоты Найквиста должны предварительно пройти через НЧ фильтр, дабы предотвратить шумы отражения (алиазинг); этот аналоговый ФНЧ — печально известный анти-алиазинговый фильтр. На практике антиалиазинг не может быть совершенным, но современные технологии максимально приблизили его к идеалу. ...а мы тем временем переходим к оверсемплингу.

Оверсемплинг

Семплирование на частотах более 48 кГц не является необходимостью для хранения высококачественных аудиоданных, но в то же время высокая частота семплирования лежит в основе принципа работы некоторых технологий цифрового звука. Наиболее значимой из них является оверсемплинг.

Оверсемплинг — технология крайне простая, но эффективная. Вы можете помнить из видео A Digital Media Primer For Geeks, что высокие частоты семплирования обеспечивают гораздо больший промежуток между желаемой граничной частотой сигнала и частотой Найквиста. Это позволяет использовать более простые, гладкие, легко реализуемые аналоговые анти-алиазинговые фильтры, а следовательно, позволяет получить более высокое качество. Этот дополнительный промежуток между 20 кГц и частотой Найквиста фактически является спектральным зазором аналогового фильтра.

Графики из вышеупомянутого видео, иллюстрирующие доступную ширину спада АЧХ для 48- и 96-килогерцовых АЦП/ЦАП соответственно.

И это только начало. Поскольку цифровые фильтры имеют гораздо меньше ограничений, чем аналоговые, мы можем произвести анти-алиазинг более точно и эффективно в цифровом виде. Аудиоданные с очень высокой частотой семплирования проходят через цифровой анти-алиазинговый фильтр, который без каких-либо проблем жестко ограничивает полосу частот до заданного значения, после чего дополнительные семплы (кодировавшие сверхвысокие частоты) просто отбрасываются. Воспроизведение с оверсемплингом работает примерно таким же образом, но в обратной последовательности.

Это означает, что мы можем использовать невысокие частоты — 44.1 или 48 кГц — и при этом пользоваться всеми преимуществами семплирования с частотой 192 кГц и выше (ровная АЧХ, отсутствие алиазинга), без каких-либо побочных эффектов (вроде ультразвуковых модуляций, лишних затрат места на жестком диске). Практически все АЦП и ЦАП сегодня используют оверсемплинг с очень высокой частотой. Мало кто знает об этом, так как обработка производится независимо от пользователя и полностью автоматизирована.

АЦП и ЦАП производили оверсемплинг не всегда. Тридцать лет назад некоторые записывающие устройства использовали только аналоговые фильтры в сочетании с высокими частотами, и такую же частоту приходилось использовать при сведении/мастеринге. Цифровой анти-алиазинг и децимация (понижение частоты дискретизации для записи на CD или DAT) выполнялся на финальной стадии мастеринга. Это было одной из причин, почему форматы 96 кГц и 192 кГц стали ассоциироваться с профессиональной звукозаписью.

16 бит против 24 бит

Хорошо, значит, в 192 кГц для музыки смысла нет, разобрались. А что насчет 16- и 24-битного аудио?

Это правда, что 16-битная ИКМ (импульсно-кодовая модуляция) не полностью покрывает весь динамический диапазон, теоретически доступный человеческому слуху в идеальных условиях. Кроме того, существуют (и всегда будут существовать) причины, по которым лучше использовать более 16 бит при записи и обработке музыки.

Но ни одна из этих причин не относится к воспроизведению; здесь 24 бита также бесполезны, как и частота 192 кГц. Хорошая новость заключается в том, что 24-битный формат отрицательно повлиять на качество не может. Просто в нем нет нужды, но при этом он расходует лишнее дисковое пространство.

И снова ваши уши

Выше мы обсудили частотный диапазон человеческого слуха, что же насчет динамического диапазона, т.е. разницы между самым тихим слышимым сигналом и самым громким?

Как вариант, для определение максимального динамического диапазона наших ушей, можно воспользоваться теми же кривыми порога слышимости и болевого порога. Промежуток между самой верхней точкой болевого порога и самой нижней точкой порога слышимости составляет 140 децибел (для молодого, здорового человека). Хотя это справедливо лишь для коротких промежутков времени — 130 дБ достаточно чтобы нанести необратимый ущерб слуху менее чем за минуту. Для справки: отбойный молоток на расстоянии одного метра создает звуковое давление лишь в 100-110 дБ.

Порог слышимости повышается по мере старения и ухудшения слуха. Что интересно: болевой порог, напротив, с возрастом уменьшается. Волосковые клетки улитки сами по себе обеспечивают лишь часть вышеупомянутого динамического диапазона в 140 дБ; в ухе имеются специальные мышцы, постоянно регулирующие поток воздуха, достигающий улитки, путем сдвига специальных косточек — подобно радужной оболочке, регулирующей количество света, поступающего внутрь глаза. Этот механизм с возрастом изнашивается, динамический диапазон слуха сужается, а эффективность защитных механизмов уменьшается.

Окружающие шумы

Мало кто знает, на каком низком уровне в действительности находится порог слышимости.

Самый тихий слышимый звук соответствует звуковому давлению около -8 dBSPL. При использовании весового фильтра типа А гул от 100-ваттной лампы накаливания на расстоянии одного метра составляет 10 dBSPL, т.е. на 18 дБ громче. Лампа с диммером будет гудеть еще громче.

Значение 20 dBSPL (на 28 дБ громче порога слышимости) обычно соответствует пустой звукозаписывающей студии или же звукоизолированной комнате. Именно поэтому вы скорей всего никогда не слышали гудение лампочки.

Динамический диапазон 16 бит

16-битная линейная импульсно-кодовая модуляция (LPCM), в соответствии с наиболее распространенным способом подсчета (ДД=6*[количество бит]), обеспечивает динамический диапазон в 96 дБ. Многие думают, что 16-битный формат не способен описать произвольный сигнал с уровне ниже -96 dBFS. Это не так.

Ниже я привожу ссылки на два 16-битных аудиофайла: один содержит тон с частотой 1 кГц и уровнем 0 dBFS (максимальный уровень), а другой 1 кГц тон с уровнем -105 dBFS.
•Sample 1: 1kHz tone at 0 dB (16 bit / 48kHz WAV)
•Sample 2: 1kHz tone at -105 dB (16 bit / 48kHz WAV)

Спектральная диаграмма тона с уровнем -105 дБ, закодированного в формате ИКМ 16 бит/48 кГц. 16 бит обеспечивают диапазон куда больше, чем 96 дБ, иначе тон с уровнем -105 дБ был бы невиден и неслышен.

Каким же образом можно закодировать подобный сигнал, причем с уровнем намного выше шумового порога, в то время как его его амплитуда составляет 1/3 бита?

Отчасти это достигается с помощью дизеринга, который оказывает влияние на шум квантования и не влияет на полезный сигнал. Фактически это означает, что квантование с дизерингом не вносит искажений, лишь случайный (некоррелированный) шум. Таким образом мы можем кодировать сигналы произвольного уровня, даже с пиковой амплитудой намного меньше одного бита. Однако, дизеринг не отменяет принципа, согласно которому сигнал исчезает, как только опускается ниже уровня шума. Как же так, что сигнал -105 dBFS слышен при шумовой полке -96 dBFS?

Ответ: наше представление о шумовой полке в -96 dBFS неверно: мы используем неподходящий метод описания динамического диапазона. Коэффициент 6, умноженный на количество бит, даёт нам среднеквадратичное (т.н. «действующее») значение уровня шумов, с учетом всего диапазона частот, но, то же время, отдельные волосковые клетки в наших ушах воспринимают лишь узкую полосу частотного диапазона, т.е. на них перепадает лишь часть полной мощности фонового шума. Это значит, что шумовой порог для отдельно взятой волосковой клетки будет значительно ниже, чем суммарное значение для всей полосы частот (-96 dBFS).

Таким образом 16-битное аудио обеспечивает диапазон куда больше 96 дБ. В случае использования дизеринга в сочетании с формовкой шума, обеспечивающей смещение спектра шума в в диапазон частот, к которым ухо менее чувствительно, эффективный динамический диапазон 16 бит фактически достигает 120 дБ — это более, чем в 15 раз превышает заявленные 96 дБ.

120 дБ — это больше, чем разница между писком комара, летающего где-то по комнате, и звуком отбойного молотка, находящегося от вас в двух шагах... или разница между уровнем звукового давления в пустой звукоизоляционной камере и звуком, по громкости достаточным, чтобы повредить ваш слух за какие-то секунды.

16 бит вполне достаточно (и будет достаточно всегда), чтобы закодировать абсолютно любой воспринимаемый человеческим ухом звук.

Соотношение сигнал/шум

Стоит вкратце упомянуть, что соотношение сигнал/шум для ушей меньше, чем их абсолютный динамический диапазон. В заданной узкой полосе типичное значение составляет всего лишь ~30 дБ. Относительное значение сигнал/шум не достигает полного динамического диапазона, даже если рассматривать широкую полосу частот. Это гарантирует, что 16-битная ИКМ обеспечивает даже большее разрешение, чем это необходимо.

Примечание переводчика: под динамическим диапазоном подразумевается разница между самым громким и самым тихим воспринимаемым звуком. Соотношение же сигнал/шум характеризует разницу между воспринимаемым сигналом и сопутствующим ему шумом. Таким образом, по видимому, орган слуха в процессе восприятия вносит свои шумы, которые по уровню находятся примерно на 30 дБ ниже воспринимаемого сигнала.

Также надо сказать, что увеличение разрядности аудио с 16 до 24 бит никоим образом не влияет на «прозрачность» его звучания. Это лишь увеличит динамический диапазон, т.е. разницу между самым тихим и самым громким звуком, за счет снижения шумовой полки. Причем шумовая полка 16 бит — уже за пределами возможностей нашего слуха.

Когда 24 бита имеют смысл?

Профессионалы используют 24-битные семплы в процессе записи и обработки, руководствуясь целями улучшения динамики, занижения шумовой полки, а также просто из-за удобства.

16 бит достаточно, чтобы охватить реальный слышимый диапазон, и в то же время сэкономить. Но их оказывается недостаточно, чтобы покрыть диапазон доступный для звукового оборудования. Основной целью использования 24-х бит в процессе записи является предотвращение ошибок. В то время, как, используя 16-битный формат, вы рискуете получить клиппинг при слишком высоком уровне записи и высокий уровень шумов при низком, 24 бита позволяют установить лишь примерный, заведомо достаточно низкий для предотвращения клиппинга уровень, особо не беспокоясь при этом о шумах. Потеря нескольких бит в случае установки неоптимального уровня записи не играет никакой, и в итоге уровень шумов будет всё еще достаточно низким, чтобы эффектам динамической компрессии было где разгуляться.

Кроме того, более высокое разрешение (более 16 бит) необходимо в процессе микширования (сведения) и мастеринга. Сегодня музыкальные работы могут включать в себя тысячи эффектов и обработок. Шумы квантования 16-битного сигнала могут быть не слышны в процессе воспроизведения, однако если их тысячу раз перемножить, в конце концов они станут заметны. 24 бита позволяют сохранять накопившийся суммарный шум на очень низком уровне. Как только музыкальный материал готов к распространению, нет никаких причин оставлять его в разрешении превышающем 16 бит.

https://audiophilesoft.ru/publ/theory/24_192_downl
oads_pt3/6-1-0-279

_________________