Битовая глубина звука
В цифровом аудио , использующем импульсно-кодовую модуляцию (ИКМ), битовая глубина — это количество битов информации в каждой выборке , и она напрямую соответствует разрешению каждой выборки. Примеры битовой глубины включают компакт-диск Digital Audio , который использует 16 бит на сэмпл, и диски DVD-Audio и Blu-ray , которые могут поддерживать до 24 бит на семпл.
В базовых реализациях изменения битовой глубины в первую очередь влияют на уровень шума из -за ошибки квантования — таким образом, на отношение сигнал-шум (SNR) и динамический диапазон . Однако такие методы, как сглаживание , формирование шума и передискретизация , смягчают эти эффекты, не изменяя битовую глубину. Битовая глубина также влияет на скорость передачи данных и размер файла.
Битовая глубина имеет смысл только по отношению к цифровому сигналу PCM . Форматы, отличные от PCM, такие как форматы сжатия с потерями , не имеют соответствующей битовой глубины. [а]
Сигнал PCM представляет собой последовательность цифровых аудиовыборок, содержащих данные, обеспечивающие необходимую информацию для восстановления исходного аналогового сигнала . Каждая выборка представляет собой амплитуду сигнала в определенный момент времени, и выборки равномерно распределены по времени. Амплитуда — это единственная информация, явно сохраненная в образце, и обычно она хранится либо как целое число , либо как число с плавающей запятой , закодированное как двоичное число с фиксированным количеством цифр: битовая глубина образца , также называемая длиной слова . или размер слова.
Разрешение указывает количество дискретных значений, которые могут быть представлены в диапазоне аналоговых значений. Разрешение двоичных целых чисел увеличивается экспоненциально по мере увеличения длины слова. Добавление одного бита удваивает разрешение, добавление двух увеличивает его в четыре раза и так далее. Количество возможных значений, которые могут быть представлены целочисленной битовой глубиной, можно вычислить с помощью 2 n , где n — битовая глубина. [1] Таким образом, 16-битная система имеет разрешение 65 536 (2 16 ) возможных значений.
Многие форматы аудиофайлов и цифровые звуковые рабочие станции (DAW) теперь поддерживают форматы PCM с сэмплами, представленными числами с плавающей запятой. [3] [4] [5] [6] И формат файла WAV , и формат файла AIFF поддерживают представления с плавающей запятой. [7] [8] В отличие от целых чисел, чей битовый шаблон представляет собой одну серию битов, число с плавающей запятой вместо этого состоит из отдельных полей, математическое отношение которых образует число. Наиболее распространенным стандартом является IEEE 754 , который состоит из трех полей: бита знака , который представляет, является ли число положительным или отрицательным, показателя степени имантисса , которая возводится в степень. Мантисса выражается в виде двоичной дроби в формате с плавающей запятой IEEE с основанием два. [9]
