In dit artikel leg ik uit hoe je Digitale Audio kan opslaan en streamen en hoe je de data kan beheren. Ik zal Digitale Audio tastbaar maken en de bestandsgroottes demonstreren en uitleggen met de visuele metafoor van stapels papier.
Inhoudsopgave
Samples en bitdiepte
Een goed begin is een sample. Een sample is een atomaire plak van het audiobestand. Net als een enkel vel papier van een stapel.
Met de enkele sample komt de bitdiepte. Dit is hoeveel informatie er op het vel papier staat. Dus het witte papier links zal meer informatie bevatten dan het kleine gele papier. De witte vertegenwoordigt een hoge bitdiepte en de gele een lagere bitdiepte.
Voor muziek zijn de bitdieptes die je tegenkomt 16 bit en 24 bit. Voor spraak, zoals op telefoonsystemen, zult u 8 bits zien. Terwijl de bemonsteringsfrequentie betrekking heeft op het nauwkeurig vastleggen van frequenties, houdt de bitdiepte verband met het dynamisch bereik.
Dynamisch bereik is de afstand tussen de zachtste en de hardste geluiden in een muziekstuk, en de kwaliteit van de resolutie binnen dit bereik.
Jarenlang was 16 bit de standaard, de diepte die op CD’s werd gebruikt. Hoewel 16 bit nog steeds heel gebruikelijk is, wordt 24 bit nu meer en meer gebruikt voor Hi-Res (HD) audio. Consumenten kunnen nu muziek kopen in verliesvrije formaten die hogere sample rates en bitdieptes ondersteunen.
De onderstaande illustratie toont dit concept in detail:
Sample rate
Om geluid te produceren, moeten we nu tijd aan de vergelijking toevoegen. Hoe sneller je door de stapel gaat, hoe meer natuurgetrouwheid je krijgt.
Hoeveel samples van gegevens worden er per seconde genomen? Dit wordt gewoonlijk gemeten in hertz, bv. een audiobestand gebruikt gewoonlijk samples van 44,1 kHz (44.100 audiosamples per seconde).
Een enkel spraaksignaal op de telefoon neemt 8 kHz bandbreedte in beslag. Elke sample wordt gekwantiseerd in 8 bits, wat een snelheid oplevert van 64 kbps, die universeel wordt gebruikt op telefoonsystemen.
Bitrate
Toen audio streaming de norm werd, was bitrate een belangrijke maatstaf. Hoeveel gegevens zijn er nodig om de juiste geluidskwaliteit te leveren. Gaan we langzaam of snel door de stapel en hoe groot zijn de vellen.
Wij gebruiken bitrate om de getrouwheid van audiobestanden te beschrijven. Een MP3-bestand dat gecomprimeerd is met 320 kbps, zal een veel beter dynamisch bereik en geluidskwaliteit hebben dan een bestand dat gecomprimeerd is met 128 kbps. Of, er kan meer informatie op een groter vel papier dan op de kleinere.
Bitrate is ook de maatstaf voor de snelheid waarmee gegevens worden overgebracht van het ene punt naar het andere in de tijd. Zie het als het volume van de stapel papier die moet worden gedownload.
Met een hogere bitrate kunnen audiobestanden met een hogere bitdiepte en samplefrequentie worden gestreamd, waardoor de kwaliteit van de audio toeneemt. Dit betekent echter wel dat er meer bandbreedte nodig is voor de transmissie.
Bitrate formule
Je kunt zien dat sample rate en bitrate verwant zijn, maar niet hetzelfde. Hier is een formule voor:
Bitrate formule = Sample rate x Bit-depth x Aantal Kanalen
Een typisch, ongecomprimeerd audiobestand van hoge kwaliteit heeft een sample-rate van 44.100 samples per seconde, een bit-diepte van 16 bits per sample en 2 stereo audiokanalen. De bitsnelheid voor dit bestand zou zijn:
44.100 samples per seconde × 16 bits per sample × 2 kanalen = 1.411.200 bits per seconde (of 1.411,2 kbps)
Variabele bitrate
Bit diepte is vast voor ongecodeerde streams, maar met lossy compressie codecs (zoals MP3 en AAC) wordt het berekend tijdens het encoderen en kan variëren van sample tot sample. Meer over codering in dit artikel.
