Tesztoldal kvantálási zaj és felbontás teszteléséhez
Nagyfelbontású formátumokkal és a CD-formátummal kapcsolatos kutatások, viták elengedhetetlen része lenne az alacsonyabb bitmélységek és mintavételezési frekvenciák (azaz a 'lo-res' formátumok) tanulmányozása. Vizsgálatainkat az alacsonyabb felbontás és mintavételezési frekvencia felé kiterjesztve jobban megérthetjük a hangminőség és a releváns paraméterek közötti kapcsolatot.
2021.12.21.
A felbontás (bitmélység) és vele együtt a kvantálási zaj vizsgálata nem igényel bonyolult és fárasztó összehasonlító teszteket (pl. ABX teszteket) és összességében csak néhány percet vesz igénybe. Maga a kvantálás és a bitmélység csökkentése ún. kvantálási zajt ad az eredeti jelhez. Megfelelő konverziós módszerekkel elérhető, hogy a kvantálási zaj ugyanúgy viselkedjen, mint az analóg rendszerek zajszintjét meghatározó (termikus vagy mechanikus eredetű) alapzaj. Nagyobb felbontás csak alacsonyabb zajszintet biztosít, semmilyen más hatása nincsen. Ezért a teendő nem más, mint nagy hangerő mellett, csendes környezetben meghallgatni a kvantálási zajt. Ha X biten nem halljuk a kvantálási zajt, akkor zene mellett sem fogjuk hallani, és a bitek növelése felesleges mutatvány. Ez minden. A kvantálás (optimális kvantálás), bitmélység tesztelése zenei mintákkal értelmetlen (kivéve, ha azt szeretnénk tesztelni, hogyan fedi el a hangszerek hangja a kvantálási zajt 8, 10 vagy 12 bites felbontásnál).
A teszthez jó minőségű fejhallgató (Harman célgörbéhez közeli átvitellel rendelkező fejhallgató) vagy egy tisztességes hangsugárzó ajánlott. Laptopok, okostelefonok beépített hangszórói nem alkalmasak ilyen jellegű tesztekre.
2022-11-20: fájltámogatás ellenőrzés kijavítva (Google Chrome-ot érintette)
Mit fogunk hallani? Nézzük meg először azt az esetet, amikor a dither egyszerű fehér zaj (zaj spektruma egy vízszintes vonal). 12 bites felbontásnál a kvantálási zajt mindenképpen hallanunk kell. 14 bitnél a kvantálási zaj már alig hallható. 16 bitnél a kvantálási zaj csak extrém hangerő mellett hallható, normál hangosításnál nem valószínű, hogy hallani fogjuk. Zajalakítás nagyjából 18 decibellel csökkenti a kvantálási zaj hangosságát, ami azt jelenti, hogy a hangerőt 18 decibellel kell magasabbra állítani, hogy hasonlónak érzékeljük a kvantálási zajt. 18 decibel 3 bitnek felel meg, tehát a 12 bites minta alakított ditherrel 15 bitesnek felel meg.
SNR (jel-zaj viszony) tesztelése
A fenti teszt nemcsak felbontás, hanem jel-zaj viszony (SNR) tesztelésére is használható. 44.1 kHz-es mintavételezési frekvenciánál, amennyiben TPDF dither alkalmazunk, érvényes az alábbi összefüggés: SNR (dBA) = n * bitek_száma. (TPDF dither = fehér zaj egyik változata)
| Fájl/rendszer | SNR (dB) | SNR (dBA) |
| 12bit/44.1 kHz | 69.2 | 72 |
| 14bit/44.1 kHz | 81.2 | 84 |
| 16bit/44.1 kHz | 93.3 | 96 |
14 bit-es, 44.1 kHz-es WAV/FLAC fájl 84 dBA jel-zaj viszonnyal rendelkezik. 84 dBA, ha nem is tökéletes, egy nagyon jó értéknek tekinthető, 96 dBA pedig tökéletesnek számít. (Erősítőknél, DAC-oknál az SNR/dBA érték szerepel, ezért ez a változat érdekes...)
Mire elég 12 bit?
(2022.12.22.)
"Túlkompresszált" pop és rockzene terjesztéséhez akár 8 bites felbontás is elegendő lenne. Talán érdekesebb, hogy jazz, blues vagy akusztikus zenék döntő hányadánál 12 bit-es zajszint sem hallható (pontosabban a felvételek elején és végén alig hallható). A teszteléshez nincs szükség konverzióra, hiszen elég meghallgatni pár analóg eredetű felvételt, ugyanis az analóg felvételek zajszintje 12...13 bites digitális rendszer zajszintjével egyezik meg. Ezt a halk zajt nem halljuk, mert a zene elfedi.
Néhány híres felvétel kalkulált bitmélysége.
| Dal | Év | Verzió | dBre | bitmélység |
| The Dave Brubeck Quartet - Take Five | 1959 | 2009 | 26.3 | 11.6 |
| The Dave Brubeck Quartet - Take Five | 1959 | 2011 | 35.8 | 10 |
| Led Zeppelin - Stairway To Heaven1 | 1971 | 2014 | 27.9 | 11.4 |
| Dire Straits - Water of Love | 1978 | 1995 | 24.7 | 11.9 |
| The Blues Brothers - She Caught The Katy | 1980 | 1995 | 21.2 | 12.5 |
| The Blues Brothers - Sweet Home Chicago | 1980 | 1995 | 27.2 | 11.5 |
| Hans Zimmer - Gladiator Soundtrack2 | 2000 | 2000 | 13.7 | 13.7 |
| 16bit/44.1kHz TPDF dither (referencia) | - | - | 0 | 16 |
1 1990-es változat rövidebb, végén egy kis lekeveréssel
2 digitális felvétel
Bitmélység számítása: a zajszintet összehasonlítottam egy 16 bit / 44,1 kHz digitális rendszer zajszintjével (TPDF dither, zajalakítás nélkül). dBre jelenti a különbséget, a decibel értéket átkonvertáltam bitekre és kivontam 16-ból.
Horváth Csaba
További cikkek az oldalon:
Nagyfelbontású zene vs. 16 bit/44.1 kHz
A két legnagyobb tévhit a digitális audió működéséről és a CD formátumról
