¿Cuál es el límite físico / eléctrico de la calidad de audio?

Question

Hace unos días, yo estaba en una clase acerca de la electrónica en mi estudio. La primera lección es una introducción en el tema principal, bits, señales analógicas, conversión, etc. Un ejemplo fue preguntado por el profesor: ¿Cuál es el máximo factible cantidad de bits para almacenar información de audio?

Algunas de las respuestas que fueron arrojados a través de la clase "de 64 bits, 32 bits, 16 bits, 8 bits (sí, lo sé..)...".

entonces el maestro dijo que se trata de 18,19 bits, entonces se alcanza el límite superior debido a las distorsiones, ruidos, etc empiezan a jugar un papel importante para las grabaciones de audio.

Sé el típico DVD/calidad de Estudio es de 24 bits de audio.

Sin embargo esto me llevó a pensar: ¿Cuál es el máximo físico/real/electrónica bitsize en la que un pedazo de audio pueden ser almacenados? sería de 32 bits de audio exageración/contienen demasiado ruido?

Cualquier explicación/fuentes sobre esto?

Answer 1

¿Cuál es el máximo físico/real/electrónica bitsize en la que un pedazo de audio pueden ser almacenados?

Como Dzarda comentarios, esto no es una pregunta sensata, y no está claro a qué te refieres por "pieza". Si te refieres a la de la muestra, se pueden almacenar en tantos bits como puede almacenar. Típico de la HDs contiene de 1 TB y más, por lo que 8 Tera de Bits dentro de alcance.

será de 32 bits de audio exageración/contienen demasiado ruido?

Es una exageración de la misma manera que no tiene sentido para proteger su bicicleta con un muy pesada cadena que está cerrada con un plástico suave candado. Es mejor gastar menos dinero en la cadena y lo usan para comprar una mejor candado.

Vamos a por el bien del argumento decir que la relación señal/ruido de las partes analógicas de su sistema de audio corresponde a 16 bits. Si reproduce el sonido digital almacenado como de 18 bits que añade un 25% de que el nivel de la pena de ruido: es el aumento del ruido en un 25%. (de 100 a 125, en unidades arbitrarias). 20 bits va a aumentar por el 6,25%. 32 bits por 0.0015%. Que es: suponiendo que se tiene una traducción perfecta de digital a analógico.

El costo de almacenamiento se incrementa linealmente con el tamaño de bits, el costo de una completa gama exacta de Un convertidor D/a aumenta casi exponencialmente cuando te acercas a un cierto número de bits (~22?). Así que utilizar más bits que el equivalente de la calidad en las partes analógicas cuesta más, pero la ganancia en la calidad disminuye. Así que simplemente no es económico utilizar más bits: si usted desea pasar más de dinero para conseguir una mejor calidad, usted debe gastar en las partes analógicas. (Yo no soy un audiófilo, pero AFAIK el altavoz es a menudo el eslabón más débil.)

Este es un tema común en la ingeniería: no se trata de hacer piezas individuales tan buena como sea posible, pero sobre un diseño equilibrado.

Answer 2

La tecnología podría permitir que usted para almacenar (casi) infinitamente grande (muestras/seg) y infinitamente profundo (bits) de datos, y de hecho muchas de las cosas de la tienda que este tipo de cosas: hay un montón de cámaras que pueden grabar más rápido y de mayor detalle que el ojo humano puede ver, por ejemplo 500 fotogramas por segundo. Asimismo hay instrumentos científicos, tales como sismómetros que son (simplista) parece mucho a la de los micrófonos, pero mucho más sensible que el oído humano, y los datos registrados es probablemente almacenados en más detalle que el de un humano podría directamente interpretar si se jugó de nuevo en el mundo real los niveles. Sin embargo, estos dispositivos se utilizan casi siempre para la captura de las cosas por lo que podemos analizar de otra manera: una onda en un gráfico, un vídeo en cámara lenta, etc.

Volviendo a la grabación de audio y la reproducción, de nuevo hay científica y prueba de instrumentos que puedan ejemplo, grabar, reproducir y generar calidad mucho mejor (como en la resolución de profundidad//precisión) de las señales de que los humanos proceso, pero no hay mucho punto en disponer de ellos en un estudio de grabación.

Ahora, en una muy buena multi-track studio usted podría desear mejor calidad que los seres humanos pueden discernir como son la adición de un montón de cosas juntos, por lo que el menor error de introducir el mejor que va a salir en la mezcla final. En forma simplista de nuevo; si lo hace el duro sumas con 4 decimales tu respuesta final puede que sólo necesite estar a 1 decimal, pero todavía podría salir mejor, ya que no han perdido en los errores de redondeo.

En el último caso (consumo humano) no hay mucho que los seres humanos pueden discernir para que el equipo se hace generalmente a ser lo suficientemente bueno para eso, porque ¿por qué hacer más trabajo para la ganancia no?

Como un ejemplo: la imagen digital ha superado a cabo en 8 bits por color debido a que el ojo no puede distinguir más de 256 tonos de gris / el total de la combinación de 16,8 millones de colores y tonos. Tenemos PCs de 64 bits y mucho mejor de cámaras digitales en estos días, se podría almacenar 16 bits por color, pero la gente no puede ver 281,474,976,710,656 diferentes colores y nos gustaría perder una gran cantidad de esfuerzo de captura y almacenamiento de datos.

Del mismo modo, nadie va a pagar por un estudio de grabación completo de equipo que se puede escuchar, capturar, grabar y reproducir una mosca pedos en la parte de atrás de la sala por alguien a golpear a un juego de batería como nadie lo escucha, incluso si existe.

Answer 3

Diversión ... para jugar con algunos números. Supongamos 1 k ohm de impedancia de fuente. (Tienes que asumir algo.) Entonces eso tiene ~ 4nV / rtHz de ruido de Johnson. Para un ancho de banda de 10kHz, eso es ~ 400nV de ruido. Aceptar y asumir que se ha ganado hasta 5 voltios y almacenado. Eso es alrededor de 10 ^ 7 en rango dinámico ... 23 bits. (En la vida real habrá más ruido ...)

Answer 4

En el caso de audio que se transmite por teléfono, la cuantización de los niveles para el a / D, se determina por el nivel de ruido sistema de modelado. Es decir, no debemos aumentar los niveles de cuantización, porque el ruido dentro de los valores convertidos está incluido. Por otra parte, el oído no responde de manera lineal, por lo que para optimizar el ancho de banda de la señal transmitida por teléfono, de una relación no lineal de conversión se utiliza, que permite codificar el audio en 8-bits y recuperar una señal inteligible.

Obviamente, la calidad de transmisión de audio de un teléfono, no es que está pensado para un sistema de audio de alta fidelidad.

En resumen, la teoría afirma que no existe un límite superior para el número de la cuantización de los niveles de una señal de audio, pero en la práctica, el ruido presente en el sistema se puede poner un límite superior. Para obtener más información, consulte este enlace.