深度解析：它是什么以及它如何影响音频质量

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深度解析：它是什么以及它如何影响音频质量


独立艺术家每天在他们的家庭工作室中使用数字录音技术。

因此，了解位深度和音频分辨率将在您的家庭录音设置中提升您的游戏水平。

音频分辨率是任何音频产品的一个重要方面。所以我们正在探索比特和字节是如何工作的，以及它们如何改变记录设备的动态范围和信噪比。



什么是一点？
位是二进制数字，所有像计算机这样的数字系统都使用它们来存储信息。

一个数字位只能保存以下两个值之一：1或0。但是我们将位组合成组以形成字节。

分组后，数字位包含足够的信息来存储处理指令。

在我们的例子中，数字位存储有关声波幅度值的信息。

位深度是什么意思？
在音频中，位深度决定了我们可用于测量和映射声波幅度值的位数。

由于声波是连续波，因此具有无数可能的幅度值，因此我们需要将它们的幅度值建立为数字位以准确地再现它们。

因此，如果没有足够的比特，我们就无法准确地再现我们的声波。您可以随心所欲地采集尽可能多的样本，但是如果您不能将它们放在任何地方，那么所有这些细节有什么用呢？

查看下面的位深度示例：


位深 + 采样率 = 音频带宽
在这里，我们可以看到比特深度如何与采样率一起重建一个波周期。

在前两个示例中，我们没有足够的可用位来平滑地再现连续声波。

但是在第三个示例中，我们有足够的可用位来正确映射信号的幅度值。

但是幅度值是多少呢？
幅度是信号强度的量度。在数字音频中，幅度值定义声波的信号强度。

声波由波周期组成，每个波周期有一个正值和一个负值。


声波由波周期组成，每个波周期有一个负值和一个正值。
在模数转换 (ADC) 过程中，我们必须对这些波周期进行数千个快照样本。

更具体地说，我们需要对每个波周期进行两次采样。为了以数字方式再现我们的声波，我们必须对这些波周期进行快照采样，以便我们的系统能够再现它们。

采样率与位深度
位深度和采样率为我们提供了允许我们以数字方式录制音频的总带宽。

虽然它们明显不同，但如果没有其中一个，您就无法拥有数字音频。

采样率决定了我们每秒对音频进行多少采样。这是 ADC 过程的第一阶段，而位深度涉及第二阶段。

位深度详细说明了存储这些样本的位数。此外，如果没有足够的比特，我们也无法测量音频的每个必要样本。


采样率和位深度之间的相关性。
在此图中，Y 轴为位深度，X 轴为采样率，我们可以看到它们对音频的影响。

随着绿线对角线上升，它远离低位深度和低采样率。随着它靠近图表的右上角，它进入高位深度和高采样率区域。

位深度和采样率之间的这种相关性向我们表明，音频保真度取决于两者。

当音频具有高位深度和高采样率时，我们可以测量有关声波的更多信息，因为可以捕获数千个小细节并将它们汇总在一起以重建音频的每个细节。

简而言之，足以容纳每个样本的位深度允许我们在数字领域完美地重建我们的声波。

位深 + 采样率 = 带宽


位深度如何影响音频分辨率
信号带宽决定了您的数字音频信号的分辨率。

因此，我们需要一个位深度，使我们能够测量和存储声波的每个幅度值。任何较低的东西都会给你“低音频分辨率”。

流行的位深度是 16-bit、  24-bit和 32-bit。但请记住，这些短语是二元术语。它们表示可用于测量和存储幅度值的位数。

16 位 =  65,536 个幅度值（每秒）
24 位： = 16,777,216 个幅度值（每秒）
32 位 =   4,294,967,296 个幅度值（每秒）
一般来说，“低分辨率音频”往往低于 16 位。

当然，8 位音乐的普及确实向您表明，并不是每个人都关心高分辨率音频。更重要的是，它也表明创造力没有极限！

无论如何，有足够的位来测量和存储信号的每个幅度和频率值，并在音频文件中保留所有这些信息，被认为是高音频分辨率。

什么是高分辨率音频？
官方将“高分辨率音频”识别为具有 96kHz 采样率（每秒 96,000 个快照样本）的 24 位音频。

但是没有一个单一的通用标准来定义高分辨率音频。但是，以 24 位 / 96kHz 录制听起来会非常干净，并且会保留录制的动态。

这就是为什么高分辨率音频对于不同的音频文件可能意味着不同的东西。

唱片学院与唱片公司一起，正式将高分辨率音频定义为“能够从比 CD 质量更好的音乐源录制的录音中再现全范围声音的无损音频”。

什么高保真
在这句话中，“无损音频”是指无损数字音频文件类型。一旦我们像有损​​文件类型（mp3 文件）那样导出我们的项目，无损文件（例如 FLAC 文件）就不会删除任何音频信息。

什么是动态范围？
动态范围是指信号中最响亮和最安静的部分之间的差异，以 dB（分贝）为单位。

因此，如果您的音频接口具有 100 dB 的动态范围，它可以记录 0 – 100 dB 之间的信号强度。

因此，更大的动态范围可以在录音中的响亮和安静声音之间形成更大的对比。

动态范围是您可以记录的最响亮和最安静幅度之间的差异。更高的位深度提供更高的动态范围。
我们可以使用位深度来计算数字录音的动态范围，如下所示：

以分贝为单位的最大动态范围 = 位数 x 6

8 x 6 = 48dB 的动态范围 ——小于模拟磁带录音机的动态范围。

16 x 6 = 96dB 的动态范围 ——充足的录音空间。

24 x 6 = 144 dB 的动态范围 –高分辨率动态范围。

但如此高的动态范围值得吗？最终，这取决于你的音乐。它比你想象的更主观。

如果您的演奏中包含一些不会立即引人注意但为聆听体验增加价值的细节，那么是的——高分辨率音频是值得的。

但是，如果您刚刚开始并且您的音乐非常基础，那么高分辨率音频就不值得了。

当您使用更高的位深度增加动态范围时，您不可避免地会增加记录的大小。因此，您的计算机将需要在记录时处理更多位。

如果您的计算机无法胜任该任务，请坚持使用标准的 16 位 / 44.1 kHz音频。

信噪比……这是什么意思？
信噪比 (SNR) 的定义是在噪声蔓延到信号之前您的设备可以处理的最大输入之间的电平差异。

以 dB 为单位测量的信噪比告诉我们，在我们开始注意到本底噪声之前，我们可以推动输入的音量有多大。

所有电子产品都会产生噪音。但是，以更高的位深度录制允许在噪声变得明显之前进行更响亮的录制。

信噪比 (SNR) 是您的设备在噪声蔓延到信号之前可以处理的最大输入之间的电平差。SNR 越高，在噪声潜入我们的信号之前我们可以记录的声音就越大。
因此，如果您的接口的 SNR 为 100dB，这意味着您可以在噪声渗入信号之前以高达 100dB 的电平进行录制。

SNR 可以是负数，也可以是正数，甚至为零，但 SNR 越高，信号质量越好。

与动态范围一样，我们可以提高信噪比并通过更高的位深度降低本底噪声。但是，音频接口通常具有足够高的 SNR，不会给您带来问题。

在任何情况下，我们实际上只需要 一个具有足够高 SNR 的位深度，以适应我们正在记录的最柔和和最响亮的信号强度之间的动态范围。

考虑到这一点，16 位音频对于您的旅程的开始来说已经足够了。


位深度和净空
最后，动态余量是您最响亮的幅度水平与“上限”之间的差异。换句话说，它定义了在失真（削波）开始破坏您的信号之前您可以录制的音量有多大。

想象一下驾驶一辆 4 米高的巴士穿过 5 米高的隧道。空闲的 1 米就是净空高度。

在数字音频中，该隧道的上限为 0 dBFS。这是您的信号将开始削波的点——但更高的位深度会提高上限，因为它们会增加动态范围。

演示动态范围、SNR 和动态余量。
凭借 144 dB 的动态范围和 24 位的位深度，我们可以轻松避免削波，同时实际上也消除了本底噪声。


结论：你应该使用什么位深度？
让我们回顾一下。有了足够的比特，我们就可以测量和映射更多的声音样本，增加我们的动态范围，并降低本底噪声。

因此，我们的录音很干净，并保留了它们的所有动态。所以，很自然，我们会想要使用我们需要的最高值。

但是以更高的位深度录制会产生更大的音频文件，因为要处理的位更多。

今天，我们在互联网上上传和分享我们的数字音乐。这可能是限制性的，因为较大的文件大小不容易流式传输。

这就是 16 位音频至高无上的地方。

如果您的音乐像大多数当代音乐一样有很多内容，那么高于 16 位的位深度将是保留这些动态的理想选择

但是，如果您要上传到像 Spotify 这样的网站，无论如何它都会衰减到 16 位。

但 Apple Music 允许播放 24 位音乐。虽然不是“高分辨率”，但 24 位肯定会为具有大量动态的音乐提供更好的聆听体验。

因此，您可以根据要上传到的流媒体商店做出决定。对每个站点接受的分辨率的一些研究将告知您可以执行的不同文件导出。

根据哪些商店接受什么，您的某些出口听起来会比其他的更好。

不过，现在您知道位深度是如何工作的，您可以做出更明智的选择。