Elmélet alapfokon

Elmélet alapfokon

Ahhoz, hogy valóban érthető legyen, min is vitáznak világszerte emberek ezrei, látni kell, hogy pontosan miről is van szó és mi zajlik a háttérben. Nem akarok elveszni a képletekben, mert egyfelől nem vagyok a területen guru, másfelől jelen íráshoz nincs szükség rá. A szakiktól előre is elnézést, ha túl konyhanyelven fogalmazok, a célom csak az érthetőség.

Bitmélység

Az egész vita alapja a bitmélység. Szabatosan a bitmélység a hang részleteinek pontosságát jelenti, vagyis azt, hogy egy adott időszeletben egy adott hangminta tárolására hány bit áll rendelkezésre. Tulajdonképpen azt is mondhatnánk, hogy hány szinten tárolhatjuk a hangot. Alapvetően ma három elterjedt érték létezik: 16 bit, 24 bit, illetve 32 bit.

Zajpadló

A zajpadló az a szint, amikor a rendszerben zaj jelentkezik. Digitális rendszerek esetében azt a küszöböt is jelenti, amikor a hang kevesebb, mint 1 biten jelenik meg – ez már élvezhetetlen.

Szaturációs pont

Az a pont, amikor a hang eléri az 1%-os torzulási küszöböt, vagy másként amikor már nem lineárisan viselkedik. Digitális környezetben annyit tesz, hogy tovább növelve a hangerőt az élvezhetőség drasztikusan esni kezd.

Nominális szint

Permitted Maximum Level (PML) néven is ismert. Tulajdonképpen az a szint, ahová az adott rendszert maximálisan tervezték. Ez egy mérési referencia pont, amely digitális rendszerek esetében egybe esik a szaturációs ponttal, míg analóg rendszereknél valamivel ez utóbbi alatt van a nominális szint. Ez a szint általában a 0dB érték.

A szaturációs pontot és a zajpadlót ehhez a ponthoz viszonyítják, ezért lehet például egy analóg rendszernél, hogy +18dB a szaturációs szint és -72dB a zajpadló. Digitális rendszernél ezek rendre 0 dB és -96dB. A zajpadló és a nominális szint közötti értéket nevezik jel-zaj viszonynak.

Headroom

A nominális szint és a szaturációs pont közötti különbség. Egyszerűen fogalmazva egy biztonsági tartalék a tranziens tüskék számára. Így levágás (clipping) nélkül is van némi mozgástere még pluszban a kiugró értékeknek. Mivel digitális rendszereknél az előbb említett két érték egybe esik, a nominális szintet szokták csökkenteni, némi headroom eléréséhez és ez nyilván kompromisszumokkal jár. Nincs rá teljesen elfogadott, „szabványos” érték, de általában -20dB, -14dB vagy -12dB.

16 bit vs 24 bit

16 bit

A 16 bit összesen 65536 különböző szintet képes elméletileg tárolni. Ha a határait nézzük, akkor 96 dB dinamikus tartománnyal rendelkezik. Ez azt jelenti, hogy a leghalkabb és a leghangosabb között ennyi lehet a különbség legfeljebb (a zajpadló és a szaturációs pont közötti sáv). A legtöbb mai zene azért ebbe a tartományba belefér. Ha egy hang dinamikus tartomány felette van egy rendszer tartományának, akkor az előbbit tömörítik (csökkentik a hang tartományát), hogy rendben átmehessen a hang.

16 biten minden 48dB alatti jelet kevesebb, mint 8 biten rögzítenek, így a jel torzul, ami tovább romlik például tömörítéskor. Egy felvétel készítésekor a nominális szintet alacsonyra állítják, hogy a véletlen kiugrások (peak) ne torzuljanak (headroom). Emiatt az alacsonyabb szintű jeleket (finom részletek a hangban) gyakran 0dB alatt rögzítik, így elveszhetnek bizonyos részletek a hangból.

24 bit

A 24 bit már önmagában is több teret nyújt felvételkor, mint a 16 bit, így magasabb szinten lehet a jelet rögzíteni, a headroom mégis megmarad. Ezáltal minden részlet is pontosan olyan marad, mint amilyen előtte volt. Ebben az esetben már 144dB áll rendelkezésre (elméletileg, gyakorlatilag jóval kevesebb). Keveréskor azonban korlátozott a 24 bit is, ezért is alkalmaznak erre inkább 32 bitet, ami viszont masteringre nem alkalmas, így leginkább csak további feldolgozás céljából találkozhatunk 32 bites audióval. Rögzítésre a legjobb 24 bitet használni a headroom és a zajpadló miatt.

Nos, ennyi bevezető után talán már látható, hogy felvételre alkalmasabb a 24 bit, hiszen úgymond a mozgásteret bővíti, mindazonáltal látható, hogy leginkább a zajpadló közelsége a gátló tényező a 16 bit esetében. Jóval több mozgástér marad 24 biten, ahol a zajpadló ugyanúgy megvan, viszont felette több dB marad.

Amikor egy hangfájlt lejátszunk és a hangfal elérése előtt analóggá alakítunk, az igazi különbség a 16 és a 24 bit között a zaj marad. Ez viszont nem minden esetben hallható. Van, hogy csupán néhány részlet tűnik tompábbnak, de van olyan eset is, amikor nem érzékelhető semmilyen különbség átlagos hallás mellet.

Minden attól függ… például a digitálisan, illetve analóg módon rögzített hangszerek, mikrofon számától, de attól is, hogy 32 bite mixeltek-e egy anyagot, illetve a DAC-tól is, ami végső soron majd ismét analóggá alakítja.

És itt említem meg végső érvként, hogy a DAC átalakítás során akár 16, akár 24 bites a hang, elvben pontosan ugyanaz lesz az eredmény, ha minden másban megegyeznek. Illetve mégsem, mert a DAC-nak több hibája is van. A legérdekesebb ebben az esetben a kvantizálási hiba (quantisation error) vagy kvantizálási zaj. Ezt nem lehet kiküszöbölni és plusz zajként jelenik meg (white noise-ként is emlegetik a zajt).

Mivel a zaj "eltolható" (megfelelő dither), már 16 biten is a hallható tartomány alá, -120dB környékére tehető a zaj, ami digitális esetében -150 is lehet jobb munkák eredményeként. Más szóval minden különbség csupán a zajban, illetve annak mértékében keresendő 16 bit és 24 bit között - leegyszerűsítve, természetesen. Más minőségbeli különbségek okozója általában a bitmélységtől független tényező eredménye is lehet.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!