Реальные различия между 16-битным и 24-битным аудио

Уэсли Фенлон, 3 марта 2011 года

Ваш звук только 16-битный? Вам нужно идти глубже.

iPod - самое распространенное музыкальное устройство на планете, но хорошо ли оно звучит? Не совсем. iPod быстро взлетел во время бума MP3, а благодаря iTunes и собственной системе кодирования AAC, Apple быстро взяла под контроль мир lossy звука и никогда не отпускала. Именно это делает недавнее заявление главы звукозаписывающего лейбла A&M настолько интригующим. Он утверждает, что Apple заинтересована в том, чтобы предлагать высококачественные 24-битные аудиофайлы в своем цифровом магазине iTunes.

Это даст iTunes звук лучше, чем на CD, но это может быть неважно для Apple. Пользователи переходят в iTunes для быстрой загрузки сжатых файлов с потерями, а 24-битный формат представляет собой дивный новый мир звука, который многие портативные устройства не могут в полной мере передать.

Глубокие биты

Когда дело доходит до оценки качества цифровой музыки, обсуждение обычно начинается и заканчивается битрейтом. Песня, закодированная со скоростью 320 килобит в секунду, будет звучать намного лучше, чем песня с битрейтом 128 кбит / с, верно? Ну, конечно, но с битами все немного сложнее. Битрейт проистекает из двух разных элементов: битовая глубина и частота дискретизации. Здесь мы можем понять разницу между 16-битным и 24-битным аудио.

Глубина в битах - это, по сути, количество битов, которое должно быть в аудиофайле в диапазоне от незаметного шепота, практически тишины, до самого громкого шума, который может вывести аудиоустройство. Разница между 16-битным звуком и 24-битным звуком заключается не только в восьми битах.

Как объясняет TweakHeadz:
«Самый простой способ представить это в виде последовательности уровней, в которой энергия звука может быть отрезана в любой момент времени. При использовании 16-битного звука доступно 65 536 возможных уровней. С каждым битом более высокого разрешения число уровней удваивается. К тому времени, как мы доберемся до 24 бит, у нас на самом деле будет 16 777 216 уровней. Помните, что мы говорим о фрагменте звука, замороженном в один момент времени ».

Сэмплирование 4-битного аудио (2^4) дает нам только 16 значений, что далеко от 65 536 16-битного аудио!

Частота дискретизации

Частота дискретизации относится к числу выборок или измерений, взятых в каждую секунду из записи. Типичная частота дискретизации CD составляет 44,1 кГц, или 44 100 сэмплов в секунду. Высококачественное звуковое оборудование часто сэмплирует с еще более высокой скоростью, а качество DVD-Audio, которое использует 24-битный звук, сэмплирует на 96 кГц или даже 192 кГц.

Не обращаясь к форматам сжатия, эти частоты дискретизации означают большие размеры файлов. 16-битная песня с частотой 44,1 кГц требует скорости передачи данных 1,35 мегабит / с данных, а одна минута стереозвука занимает около 10 мегабайт. 24-битная песня с частотой дискретизации 96 кГц, напротив, требует битрейта 4,39 Мбит / с и требует 33 мегабайта памяти для одной минуты стереозвука. Теперь вы можете понять, почему файлы MP3 так привлекательны.

Но как это звучит?

24-битный звук - это непростая вещь. Обеспечивает ли это большее разрешение звука? Определённо. Помните, в нем есть место для 256-кратного увеличения данных. Вы сможете услышать эту разницу? Это уже сложнее. Человеческий слух имеет предел на 20 кГц, но это не делает бесполезными более высокие частоты дискретизации. Согласно скорости Найквиста, чтобы полностью захватить волну, она должна быть дискретизирована с удвоенной максимальной частотой. Другими словами, более высокая частота дискретизации и большая битовая глубина дают вашему звуку больше простора для маневра, а это означает, что звуковые пики с меньшей вероятностью будут усечены, а тонкости музыки с меньшей вероятностью утонут.

Lossy, Lossless и EAC

Сжатие звука с потерями - это MP3, AAC и WMA, они предлагают эффективное сжатие, жертвуя качеством. Принцип, называемый переменным битрейтом (VBR), может усилить сжатие, делая именно то, что подразумевает название: изменение битрейта песни. С VBR более сложным частям песни выделяется больше битов, в то время как более простые сегменты занимают меньше битов.

Даже при сжатии без потерь добиться идеальной точности не так просто. Популярная программа для копирования CD EAC наглядно демонстрирует, насколько сложным может быть процесс воспроизведения звука побитно - он будет считывать каждый сектор CD несколько раз, возможно, десятки раз, компенсировать ошибки и предоставлять вам головокружительный диапазон вариантов сжатия, чтобы дать вам идеальную копию.

Больше битов, больше проблем

Надеемся, что у вас есть представление о том, какова разница между всеми этими форматами файлов и типами сжатия, поэтому давайте вернемся к исходной теме: Apple и 24-битное аудио. Как мы ясно продемонстрировали, 24-битные звуковые файлы большие - около 100 МБ для обычной песни, хотя сжатие FLAC может сократить ее до чего-то более приемлемого. Даже если предположить, что Apple заинтересована в 24-битном аудио, будет ли для него рынок? В конце концов, их самые популярные музыкальные плееры сделали шаг назад с точки зрения емкости, решив использовать флэш-память вместо физических дисков. Вы, конечно, не сможете записать много файлов на iPod nano.

Но до тех пор, пока цена на флэш-память резко не понизится, 24-битный звук на портативных медиаплеерах останется роскошью, сжирающей все свободное пространство.

К счастью, мы не сталкиваемся с теми же ограничениями на наших рабочих компьютерах, достаточно дешевых терабайтных жестких дисков, чтобы вместить сотни несжатых альбомов. Если вы хотите попробовать классную музыку FLAC без потерь, посмотрите подборку 24-битной музыки Archive.org. Это бесплатно! foobar2000 - отличный музыкальный проигрыватель (с поддержкой скинов), который может обрабатывать FLAC, а dBpoweramp на Windows и Max на Mac могут помочь вам конвертировать FLAC и ALAC. Требуется чуть больше потрудиться, чем просто загрузить песню в AAC за 99 центов из iTunes, но только помните, что будет в 256 раз больше битов!

Оригинал статьи