Кратък аудио наръчник - Глава 13 - Quantization

Quantization е процес на приближение на непрекъснат поток стойности (или много голяма област от възможни отделни стойности) използвайки сравнително малки множества отделни символи или цифрови стойности.

Компакт диска, е 16 битов носител, което позволява 65536 ясни нива на сила на сигнала. Директно записът все още би се чувал  "зърнест" заради шума от квантизацията, което се оправя с Dither като умишлено се добавя малко шум, за да "заглади" сигнала Преди същинската обработка. Предимството е че сигнала се заглажда и звучи меко и плавно, недостатъка е че сигналът звучи малко по-тихо, и общото ниво на шум в него е по-високо. Нивото на шум обаче е пренебрежимо малко, колкото да "заглади" "зърнестото" звучене, за това в повечето случаи не чувате и не усещате този шум, което би накарало някои хора да се усъмнят в съществуването му. Не чувате шума, защото основният сигнал го маскира, според конкретната ситуация нивото му е от 66 до 84 децибела по-слабо от оснонвият сигнал, и от там няма лоши последици за записа. Важно е да се знае че различните шумове имат различно поведение като се използват като dither.

Gaussian noise Иска да е в по-високи нива за пълно елиминиране на изкривяванията, отколкото триъгълният или правоъгълният шумове.

Триъгълният шум има предимството че иска много-по-малко количество шум, за да свърши същата работа, което води до допълнително предимство - минимизиран 'noise modulation'. Недостатъкът е че при вторият метод има осезаема разлика в звученето, и при тиха музика, се привлича част от вниманието ви върху музиката.

Noise shaping за е по-подходящ за ниско звучене.

В случай на ниско звучене, препоръчителна алтернатива е noise shaping, Който използва процес на обатна връзка където крайният сигнал се проверява с оригинала, И грешките от успешните предни семпли се използват за да се проверят следващите семпли дали използват закръглени стойности. Това заглажда грешката, по метод който влияе и върху спектралният анализ на шума. По този начит шумът се измества в зони от чуваемият интервал, където човешкото ухо е невъзприемчиво или най-малко възприемчиво. Крайният резултат е че при измерване на шума, шума излиза с 68 - 70 децибало по-слаб от общият сигнал.

24-bit quantization

24-битов аудио сигнал, често не минава през dither, защото в случая dither сам по себе си ще генерира по-силен шум от колкото е желателно и може да се приложи. Говорейки за 24 битов сигнал, има спор за това каква е най-добрата дълбочина на сигнала. От една страна днешната техника, работи отлично с 16 битови записи, и техниката от високият клас, може да извади екстремно добър звук, от добре обработен некомпресиран 16 битов сигнал - за пример мога да дам DAT - Digital audio tape - 16 бита, 48 килохерца честота на дискретизация. теорията гласи че при силен запис, в който постоянно има големи затихвания и голямо засилване на звука, това би било предпоставка за нарушаване на динамиката. В подобни случаи Dither помага тези преходи да минат гладко във въпросният диапазон, без загуба на динамика. В големите кинопродукции, 24 битов сигнал е необходимост , защото там преходите са наистина МНОГО ГОЛЕМИ от тих шепот в първият момент, до пищна зрелищна експлозия във следващият момент, където сигналът няма как да се събере в 16 бита дълбочина, независимо от похватите които биха се използвали. Това обаче не важи за съвременната музика, където сигналът не е с такава голяма динамика и си стои постоянно около максималната сила.

В повечето случаи, дълбочините от 24 бита и повече, са полезни, главно при обработката и при монтажа на записа, не толкова при слушането му.при обработката, на сигнал в 24 битов формат, изкривяванията ще са значително по-малко, но да приземим мечтателите - няма перфектни цифрови филтри, независимо колко битови са, няма и да има, всичките внасят шумове, въпросът е колко шум се внася и къде се внася. За да може филтъра да прецени колко шум им и къде и как да то сложи, честотата при запис би трябвало да е повече от 48 кхц, за да има достатъчно честоти които не се чуват, за да може в тях да се разпредели шума. Друго предимство на 24 битов 96 килохерцов запис е само в студиото, където се записва на живо, и ако има пикове над максималната граница, системата има място за толеранс, и изравнява този пик не като просто го отреже, а има възможност за плавно заглаждане.

Quantization Играе огромна роля в аудиокомпресията, дори в много случаи може да се разглежда като една от основните разлики на компресиите със и без загуби, и използването на quantization е почти винаги необходимо за да се предизвика максимално достоверно пресъздаване на сигнала с максимално премахване на информация при компресиите със загуа. В някои алгоритми като мр3 и огг ворбис, quantization, част от същината им. Тук идва същината на въпроса да се направи да звучи достоверно, тук идва процесът quantization