عمق بت الصوت

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة

إشارة تناظرية (باللون الأحمر) مشفرة إلى عينات رقمية PCM ذات 4 بت (باللون الأزرق)؛ عمق البت هو أربعة، لذا فإن سعة كل عينة هي واحدة من 16 قيمة ممكنة (16  = 2 4 ).

في الصوت الرقمي باستخدام تعديل رمز النبضة (PCM)، يُمثل عمق البت عدد بتات المعلومات في كل عينة ، وهو يرتبط ارتباطًا مباشرًا بدقة كل عينة. ومن أمثلة عمق البت: CD-DA و DVD-Video ، اللذان يستخدمان 16  بت لكل عينة، و DVD-Audio و Blu-ray Disc ، اللذان يدعمان ما يصل إلى 24  بت لكل عينة.

في التطبيقات الأساسية، تؤثر الاختلافات في عمق البت بشكل رئيسي على مستوى الضوضاء الناتج عن خطأ التكميم ، وبالتالي على نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) والنطاق الديناميكي . مع ذلك، يمكن لتقنيات مثل التمويه ، وتشكيل الضوضاء ، وأخذ العينات الزائدة أن تخفف من هذه التأثيرات دون تغيير عمق البت. كما يؤثر عمق البت على معدل البت وحجم الملف.

يُعدّ عمق البت مفيدًا لوصف الإشارات الرقمية PCM . أما التنسيقات غير PCM، مثل تلك التي تستخدم ضغط البيانات مع فقدان البيانات ، فلا ترتبط بأعماق بت. [ أ ]

التمثيل الثنائي

إشارة PCM هي سلسلة من عينات الصوت الرقمية التي تحتوي على البيانات اللازمة لإعادة بناء الإشارة التناظرية الأصلية . تمثل كل عينة سعة الإشارة عند نقطة زمنية محددة، وتكون العينات متباعدة زمنيًا بانتظام. السعة هي المعلومة الوحيدة المخزنة صراحةً في العينة، وعادةً ما تُخزن كعدد صحيح أو عدد عشري ، مُشفّر كرقم ثنائي بعدد ثابت من الأرقام - عمق بت العينة ، ويُشار إليه أيضًا بطول الكلمة أو حجم الكلمة. 

تشير الدقة إلى عدد القيم المنفصلة التي يمكن تمثيلها ضمن نطاق القيم التناظرية. تزداد دقة الأعداد الصحيحة الثنائية بشكل أُسّي مع ازدياد طول الكلمة: فإضافة بت واحد تُضاعف الدقة، وإضافة بتين تُضاعفها أربع مرات، وهكذا. يمكن حساب عدد القيم الممكنة التي يمكن أن يُمثلها عمق بت عدد صحيح باستخدام 2^ n ، حيث n هو عمق البت. [ 1 ] وبالتالي، فإن نظامًا مكونًا من 16 بتًا يتمتع بدقة 65536 (2^ 16 ) قيمة ممكنة.

تُخزَّن بيانات الصوت PCM ذات الأعداد الصحيحة عادةً كأعداد مُوقَّعة بتنسيق المتمم الثنائي . [ 2 ]

تدعم معظم تنسيقات ملفات الصوت ومحطات العمل الصوتية الرقمية (DAWs) اليوم تنسيقات PCM التي تُمثل عيناتُها بأعداد عشرية. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] يدعم كلٌّ من تنسيق ملف WAV وتنسيق ملف AIFF تمثيلات الأعداد العشرية. [ 7 ] [ 8 ] على عكس الأعداد الصحيحة، التي يكون نمط بتاتها سلسلةً واحدةً من البتات، يتكون العدد العشري من حقول منفصلة تُشكل علاقتها الرياضية عددًا. المعيار الأكثر شيوعًا هو IEEE 754 ، الذي يتكون من ثلاثة حقول: بت الإشارة الذي يُمثل ما إذا كان العدد موجبًا أم سالبًا، والجزء الكسري (مانتسا) ، والأس الذي يُحدد عاملًا من قوى العدد اثنين لتوسيع الجزء الكسري. يُعبَّر عن الجزء الكسري ككسر ثنائي في تنسيقات الأعداد العشرية ذات الأساس 2 وفقًا لمعيار IEEE. [ 9 ]

التكميم

يحد عمق البت من نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) للإشارة المُعاد بناؤها إلى مستوى أقصى تحدده أخطاء التكميم . ولا يؤثر عمق البت على استجابة التردد ، التي يحدها معدل أخذ العينات .

يمكن نمذجة خطأ التكميم الذي يحدث أثناء التحويل من تناظري إلى رقمي (ADC) على أنه ضوضاء تكميم. وهو خطأ تقريب بين جهد الدخل التناظري للمحول التناظري إلى الرقمي وقيمة الخرج الرقمية. هذه الضوضاء غير خطية وتعتمد على الإشارة.

عدد ثنائي مكون من 8 بتات (149 بالنظام العشري )، مع تمييز البت الأقل أهمية (LSB).

في محول تناظري رقمي مثالي، حيث يتم توزيع خطأ التكميم بشكل منتظم بين±12{\displaystyle \scriptstyle {\pm {\frac {1}{2}}}}في حالة البت الأقل أهمية (LSB) وحيث يكون للإشارة توزيع منتظم يغطي جميع مستويات التكميم، يمكن حساب نسبة الإشارة إلى ضوضاء التكميم (SQNR) من

SQNR=20سجل10⁡(1.5⋅2ب)≈(1.76+6.02ب) ديسيبل،{\displaystyle {\text{SQNR}}=20\log _{10}({\sqrt {1.5}}\cdot 2^{b})\approx (1.76+6.02\,b)\ {\text{dB}},}

حيث يمثل b عدد بتات التكميم، ويتم قياس النتيجة بالديسيبل (dB). [ 10 ] [ 11 ]

لذلك، فإن الصوت الرقمي ذو 16 بت الموجود على الأقراص المدمجة يتمتع بنسبة إشارة إلى ضوضاء قصوى نظرية تبلغ 98  ديسيبل، بينما يصل الصوت الرقمي الاحترافي ذو 24 بت إلى 146  ديسيبل. اعتبارًا من عام 2011تقتصر تقنية محولات الصوت الرقمية على نسبة إشارة إلى ضوضاء تبلغ حوالي 123  ديسيبل [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] ( أي ما يعادل 21 بت فعليًا  ) نظرًا للقيود العملية في تصميم الدوائر المتكاملة . [ ب ] ومع ذلك، فإن هذا يُقارب أداء الجهاز السمعي البشري . [ 17 ] [ 18 ] يمكن استخدام محولات متعددة لتغطية نطاقات مختلفة من الإشارة نفسها، حيث يتم دمجها لتسجيل نطاق ديناميكي أوسع على المدى الطويل، مع بقائها محدودة بالنطاق الديناميكي للمحول الواحد على المدى القصير، وهو ما يُسمى بتمديد النطاق الديناميكي . [ 19 ] [ 20 ]

نسبة الإشارة إلى الضوضاء ودقة عمق البت (غير الموزون)
# أجزاءنسبة الإشارة إلى الضوضاء ( صوتي )نسبة الإشارة إلى الضوضاء ( فيديو )الحد الأدنى لفرق الخطوة بالديسيبل ( خطأ تقريب التكميم)عدد القيم الممكنة (لكل عينة)نطاق (لكل عينة) للتمثيل الموقّع
425.84  ديسيبل34.31  ديسيبل1.723  ديسيبل16من -8 إلى +7
849.93  ديسيبل58.92  ديسيبل0.1958  ديسيبل256من -128 إلى +127
1167.99  ديسيبل77.01  ديسيبل0.03321  ديسيبل2048من -1,024 إلى +1,023
1274.01  ديسيبل83.04  ديسيبل0.01807  ديسيبل4096من -2048 إلى +2047
1698.09  ديسيبل107.12  ديسيبل0.001497  ديسيبل65,536من -32,768 إلى +32,767
18110.13  ديسيبل0.0004201  ديسيبل262,144من -131,072 إلى +131,071
20122.17  ديسيبل0.0001165  ديسيبل1,048,576من -524,288 إلى +524,287
24146.26  ديسيبل0.000008717  ديسيبل16,777,216من -8,388,608 إلى +8,388,607
32194.42  ديسيبل4.52669593 × 10 −8  ديسيبل4,294,967,296من -2,147,483,648 إلى +2,147,483,647
48290.75  ديسيبل1.03295047 × 10 −12  ديسيبل281,474,976,710,656من -140,737,488,355,328 إلى +140,737,488,355,327
64387.08  ديسيبل2.09836113 × 10 −17  ديسيبل18,446,744,073,709,551,616من -9,223,372,036,854,775,808 إلى +9,223,372,036,854,775,807

الفاصلة العائمة

يُعدّ تحليل عينات الأعداد العشرية أقل وضوحًا من تحليل عينات الأعداد الصحيحة، لأن قيم الأعداد العشرية لا تتوزع بانتظام. في تمثيل الأعداد العشرية، تتناسب المسافة بين أي قيمتين متجاورتين مع قيمة كل منهما.

يكمن الفرق بين تنسيقات الفاصلة العائمة والأعداد الصحيحة في أن المسافة بين قيم الفاصلة العائمة الكبيرة أكبر من المسافة بين قيم الأعداد الصحيحة الكبيرة ذات عمق البت نفسه. ينتج عن تقريب عدد كبير من الفاصلة العائمة خطأ أكبر من تقريب عدد صغير منها، بينما ينتج عن تقريب عدد صحيح دائمًا نفس مستوى الخطأ. بعبارة أخرى، تتميز الأعداد الصحيحة بتقريب منتظم، حيث يتم دائمًا تقريب البت الأقل أهمية (LSB) إلى 0 أو 1، بينما يتميز تنسيق الفاصلة العائمة بنسبة إشارة إلى ضوضاء منتظمة، حيث يكون مستوى ضوضاء التكميم دائمًا متناسبًا مع مستوى الإشارة. [ 21 ] يرتفع مستوى ضوضاء الفاصلة العائمة مع ارتفاع الإشارة وينخفض ​​مع انخفاضها، مما ينتج عنه تباين مسموع إذا كان عمق البت منخفضًا بدرجة كافية. [ 22 ]

معالجة الصوت

تتضمن معظم عمليات معالجة الصوت الرقمي إعادة تكميم العينات، مما يُدخل أخطاء تقريب إضافية مماثلة لخطأ التكميم الأصلي الذي يحدث أثناء التحويل من تناظري إلى رقمي. ولمنع أخطاء التقريب التي تتجاوز الخطأ الضمني أثناء التحويل من تناظري إلى رقمي، يجب إجراء العمليات الحسابية أثناء المعالجة بدقة أعلى من دقة عينات الإدخال. [ 23 ]

يمكن تنفيذ عمليات معالجة الإشارات الرقمية (DSP) بدقة الفاصلة الثابتة أو الفاصلة العائمة. في كلتا الحالتين، تُحدد دقة كل عملية بدقة عمليات الأجهزة المستخدمة لتنفيذ كل خطوة من خطوات المعالجة، وليس بدقة بيانات الإدخال. على سبيل المثال، في معالجات x86 ، تُنفذ عمليات الفاصلة العائمة بدقة مفردة أو مزدوجة ، بينما تُنفذ عمليات الفاصلة الثابتة بدقة 16 أو 32 أو 64 بت. وبالتالي، ستُنفذ جميع عمليات المعالجة على الأجهزة التي تعمل بمعالجات Intel وفقًا لهذه القيود بغض النظر عن تنسيق المصدر. [ ج ]

تدعم معالجات الإشارات الرقمية ذات النقطة الثابتة عادةً أطوال كلمات محددة لدعم دقة إشارة معينة. على سبيل المثال، تستخدم شريحة Motorola 56000 DSP مضاعفات 24 بت ومراكم 56 بت لإجراء عمليات الضرب والتجميع على عينتين 24 بت دون تجاوز أو اقتطاع. [ 24 ] في الأجهزة التي لا تدعم المراكم الكبيرة، قد تُقتطع نتائج النقطة الثابتة، مما يقلل الدقة. تتراكم الأخطاء عبر مراحل متعددة من معالجة الإشارات الرقمية بمعدل يعتمد على العمليات المُنفذة. بالنسبة لخطوات المعالجة غير المترابطة على بيانات الصوت بدون إزاحة تيار مستمر، يُفترض أن الأخطاء عشوائية بمتوسط ​​صفري. بناءً على هذا الافتراض، يُمثل الانحراف المعياري للتوزيع إشارة الخطأ، ويتناسب خطأ التكميم مع الجذر التربيعي لعدد العمليات. [ 25 ] تُعد مستويات الدقة العالية ضرورية للخوارزميات التي تتضمن معالجة متكررة، مثل الالتفاف . [ 23 ] كما أن مستويات الدقة العالية ضرورية في الخوارزميات التكرارية، مثل مرشحات الاستجابة النبضية اللانهائية (IIR). [ 26 ] في حالة مرشحات IIR تحديدًا، يمكن أن يؤدي خطأ التقريب إلى تدهور استجابة التردد والتسبب في عدم الاستقرار. [ 23 ]

التردد

مستوى المساحة الرأسية ومستوى الضوضاء في مراحل معالجة الصوت لغرض المقارنة مع مستوى التشويش

يمكن التخفيف من التشويش الناتج عن خطأ التكميم، بما في ذلك أخطاء التقريب وفقدان الدقة أثناء معالجة الصوت، بإضافة كمية صغيرة من التشويش العشوائي، يُسمى التمويه ، إلى الإشارة قبل التكميم. يُزيل التمويه سلوك خطأ التكميم غير الخطي، مما يُقلل التشوه بشكل كبير، ولكن على حساب ارتفاع طفيف في مستوى التشويش الأساسي . يُوصى باستخدام تمويه أقل من مستوى المحاذاة بحوالي 66  ديسيبل للصوت الرقمي ذي 16 بت ، أو أقل من النطاق الكامل الرقمي بحوالي 84 ديسيبل ، وهو ما يُقارب مستوى تشويش الميكروفون والغرفة، وبالتالي فهو ذو أهمية ضئيلة في الصوت ذي 16 بت. 

لا يتطلب الصوت ذو 24 بت و32 بت تقنية التمويه، لأن مستوى ضوضاء المحول الرقمي يكون دائمًا أعلى من المستوى المطلوب لأي تقنية تمويه قد تُطبق. نظريًا، يمكن للصوت ذي 24 بت ترميز  نطاق ديناميكي يصل إلى 144 ديسيبل، بينما يمكن للصوت ذي 32 بت الوصول إلى 192  ديسيبل، لكن هذا يكاد يكون مستحيلاً في الواقع، إذ نادرًا ما تتجاوز حتى أفضل أجهزة الاستشعار والميكروفونات 130  ديسيبل. [ 27 ]

يمكن استخدام تقنية التمويه الصوتي لزيادة النطاق الديناميكي الفعال. إذ يمكن أن يصل النطاق الديناميكي المُدرَك للصوت ذي 16 بت إلى 120  ديسيبل أو أكثر باستخدام تقنية التمويه الصوتي المُشكَّلة بالضوضاء ، وذلك بالاستفادة من استجابة التردد للأذن البشرية. [ 28 ] [ 29 ]

نطاق ديناميكي ومساحة رأسية

النطاق الديناميكي هو الفرق بين أكبر وأصغر إشارة يمكن للنظام تسجيلها أو إعادة إنتاجها. بدون استخدام تقنية التمويه، يرتبط النطاق الديناميكي بمستوى ضوضاء التكميم. على سبيل المثال، تسمح دقة 16 بت بنطاق ديناميكي يبلغ حوالي 96  ديسيبل. مع التطبيق الصحيح لتقنية التمويه، يمكن للأنظمة الرقمية إعادة إنتاج إشارات بمستويات أقل مما تسمح به دقتها عادةً، مما يوسع النطاق الديناميكي الفعال إلى ما يتجاوز الحد الذي تفرضه الدقة. [ 30 ] يمكن لتقنيات مثل أخذ العينات الزائدة وتشكيل الضوضاء أن تزيد من النطاق الديناميكي للصوت المأخوذ عينات منه عن طريق نقل خطأ التكميم خارج نطاق التردد المطلوب.

إذا كان الحد الأقصى لمستوى الإشارة أقل من المستوى المسموح به لعمق البت، فإن التسجيل يتمتع بهامش ديناميكي . استخدام أعماق بت أعلى أثناء التسجيل في الاستوديو يُتيح هذا الهامش مع الحفاظ على نفس النطاق الديناميكي. هذا يقلل من خطر التشويش دون زيادة أخطاء التكميم عند مستويات الصوت المنخفضة.

أخذ العينات الزائدة

تُعدّ عملية أخذ العينات الزائدة طريقة بديلة لزيادة النطاق الديناميكي للصوت المُشفّر بصيغة PCM دون تغيير عدد البتات لكل عينة. [ 31 ] في هذه العملية، تُؤخذ عينات الصوت بمعدل مُضاعف لمعدل أخذ العينات المطلوب. ولأن خطأ التكميم يُفترض أن يكون مُوزعًا بانتظام مع التردد، فإن جزءًا كبيرًا منه ينتقل إلى الترددات فوق الصوتية، ويمكن إزالته بواسطة مُحوّل الإشارة الرقمية إلى التناظرية أثناء التشغيل.

لزيادة الدقة بما يعادل n بت إضافي، يجب زيادة معدل أخذ العينات للإشارة بمقدار

نuمبهـر oو sأمصلهـs=(2ن)2=22ن.{\displaystyle \mathrm {عدد\ العينات} =(2^{n})^{2}=2^{2n}.}

على سبيل المثال، يمكن لمحول تناظري رقمي (ADC) ذو 14 بت إنتاج  صوت بدقة 16 بت وتردد 48 كيلوهرتز عند تشغيله بمعدل أخذ عينات زائد 16 مرة، أي 768  كيلوهرتز. وبالتالي، فإن تقنية PCM ذات أخذ العينات الزائد تستبدل عددًا أقل من البتات لكل عينة بعدد أكبر من العينات للحصول على نفس الدقة.

يمكن أيضًا تحسين النطاق الديناميكي من خلال أخذ عينات زائدة عند إعادة بناء الإشارة، في حال عدم أخذ عينات زائدة من المصدر. لنفترض أخذ عينات زائدة بمقدار 16 ضعفًا عند إعادة البناء. ستكون كل عينة عند إعادة البناء فريدة من نوعها، حيث يتم إدخال ست عشرة عينة لكل نقطة من نقاط العينة الأصلية، وقد تم حسابها جميعًا بواسطة مرشح إعادة بناء رقمي . آلية زيادة عمق البت الفعال هي كما نوقش سابقًا، أي أن قدرة ضوضاء التكميم لم تنخفض، ولكن طيف الضوضاء قد تم توزيعه على نطاق ترددي صوتي يبلغ 16 ضعفًا.

ملاحظة تاريخية - طُوّر معيار القرص المضغوط بالتعاون بين شركتي سوني وفيليبس. احتوت أول وحدة استهلاكية من سوني على مُحوّل رقمي تناظري (DAC) بدقة 16 بت، بينما احتوت أولى وحدات فيليبس على مُحوّلين رقميين تناظريين بدقة 14 بت. أدى هذا إلى إرباك السوق وحتى الأوساط المهنية، لأن تقنية PCM بدقة 14 بت تسمح بنسبة إشارة إلى  ضوضاء (SNR) تبلغ 84 ديسيبل، أي  أقل بـ 12 ديسيبل من تقنية PCM بدقة 16 بت. طبّقت فيليبس تقنية أخذ عينات زائدة بمقدار 4 أضعاف مع تشكيل الضوضاء من الدرجة الأولى ، والتي حققت نظريًا النطاق الديناميكي الكامل  لتنسيق القرص المضغوط البالغ 96 ديسيبل. [ 32 ] عمليًا، صُنّف جهاز تشغيل الأقراص المضغوطة (CD100) من فيليبس بنسبة إشارة  إلى ضوضاء تبلغ 90 ديسيبل في نطاق الترددات الصوتية من 20  هرتز إلى 20  كيلوهرتز، وهي نفس نسبة جهاز تشغيل الأقراص المضغوطة (CDP-101) من سوني. [ 33 ] [ 34 ]

تشكيل الضوضاء

تؤدي عملية أخذ عينات زائدة للإشارة إلى ضوضاء تكميم متساوية لكل وحدة عرض نطاق عند جميع الترددات، ونطاق ديناميكي يتحسن فقط مع الجذر التربيعي لنسبة أخذ العينات الزائدة. أما تشكيل الضوضاء فهو تقنية تضيف ضوضاء إضافية عند الترددات العالية، مما يلغي بعض الأخطاء عند الترددات المنخفضة، وينتج عنه زيادة أكبر في النطاق الديناميكي عند أخذ عينات زائدة. بالنسبة لتشكيل الضوضاء من الرتبة n ، يتحسن النطاق الديناميكي للإشارة التي تم أخذ عينات زائدة منها بمقدار 6n  ديسيبل إضافية مقارنةً بأخذ العينات الزائدة بدون تشكيل الضوضاء. [ 35 ] على سبيل المثال، بالنسبة لإشارة  صوتية تناظرية بتردد 20 كيلوهرتز تم أخذ عينات منها بمعدل 4 أضعاف مع تشكيل الضوضاء من الرتبة الثانية، يزداد النطاق الديناميكي بمقدار 30  ديسيبل. لذلك، فإن إشارة 16 بت تم أخذ عينات منها بتردد 176  كيلوهرتز سيكون لها عمق بت مساوٍ لإشارة 21 بت تم أخذ عينات منها بتردد 44.1  كيلوهرتز بدون تشكيل الضوضاء.

تُستخدم تقنية تعديل دلتا-سيجما عادةً لتشكيل الضوضاء . وباستخدام هذه التقنية، تحقق تقنية Direct Stream Digital نسبة إشارة إلى ضوضاء نظرية تبلغ 120  ديسيبل عند ترددات الصوت باستخدام صوت أحادي البت مع زيادة معدل أخذ العينات بمقدار 64 ضعفًا.

التطبيقات

يُعد عمق البت خاصية أساسية لتطبيقات الصوت الرقمي. وبناءً على متطلبات التطبيق وقدرات المعدات، تُستخدم أعماق بت مختلفة لتطبيقات مختلفة.

أمثلة على التطبيقات وعمق بت الصوت المدعوم
طلبوصفتنسيق (تنسيقات) الصوت
CD-DA (الكتاب الأحمر) [ 36 ]الوسائط الرقميةLPCM 16 بت
فيديو دي في دي (مسار صوتي)الوسائط الرقميةLPCM ذو 16 بت [ 37 ]
DVD-Audio [ 38 ]الوسائط الرقميةLPCM 16 و20 و24 بت [ A ]
قرص صوتي فائق [ 39 ]الوسائط الرقمية1-bit Direct Stream Digital ( PDM )
صوت قرص بلو راي [ 40 ]الوسائط الرقميةLPCM 16 و20 و24 بت وغيرها [ B ]
ملف صوتي بصيغة MP3الوسائط الرقميةLPCM ذو 16 بت [ 41 ]
AAC-LCالوسائط الرقميةLPCM 16 بت، 20 بت و 24 بت [ 42 ]
FLACالوسائط الرقميةLPCM 16 بت، 20 بت، 24 بت، 28 بت و 32 بت [ 43 ]
صوت DV [ 44 ]الوسائط الرقميةPCM غير مضغوط 12 و 16 بت
توصية الاتحاد الدولي للاتصالات G.711 [ 45 ]معيار ضغط البيانات للهواتفPCM 8 بت مع ضغط وتوسيع [ C ]
NICAM -1 وNICAM-2 وNICAM-3 [ 46 ]معايير الضغط للبثPCM 10 و 11 و 10 بت على التوالي، مع الضغط والتمديد [ D ]
أردوربرنامج DAW من تصميم بول ديفيس ومجتمع أردور32 بت نقطة عائمة [ 47 ]
برو تولز 11برنامج محطة العمل الصوتية الرقمية (DAW) من شركة Avid Technologyجلسات النقطة العائمة 16 و 24 بت أو 32 بت ومزج النقطة العائمة 64 بت [ 48 ]
Logic Pro Xبرنامج DAW من شركة Apple Inc.مشاريع 16 و 24 بت ومزج الفاصلة العائمة 32 بت أو 64 بت [ 49 ]
قاعدةبرنامج DAW من شركة Steinbergيسمح بدقة معالجة الصوت حتى 32 بت عائم أو 64 بت عائم [ 50 ]
Ableton Live [ 6 ]برنامج DAW من شركة Abletonعمق بتات الفاصلة العائمة 32 بت وجمع 64 بت
السبب السابعبرنامج DAW من شركة Propellerhead Softwareإدخال/إخراج 16 و20 و24 بت، وحسابات النقطة العائمة 32 بت وجمع 64 بت [ 51 ]
ريبر 5برنامج DAW من شركة Cockos Inc.8 بت PCM، 16 بت PCM، 24 بت PCM، 32 بت PCM، 32 بت FP، 64 بت FP، 4 بت IMA ADPCM و 2 بت cADPCM rendering ؛

مزج الأعداد الصحيحة 8 بت، 16 بت، 24 بت، 32 بت، 32 بت عائمة، و64 بت عائمة

GarageBand '11 (الإصدار 6)برنامج DAW من شركة Apple Inc.الوضع الافتراضي 16 بت مع تسجيل آلة موسيقية حقيقية 24 بت [ 52 ]
جرأةمحرر صوتي مفتوح المصدرLPCM 16 و 24 بت و 32 بت نقطة عائمة [ 53 ]
FL Studioبرنامج DAW من Image-Lineعدد صحيح 16 بت و 24 بت ونقطة عائمة 32 بت (يتم التحكم فيها بواسطة نظام التشغيل) [ 54 ]
أندرويدجهاز رقميعادةً ما تكون LPCM ذات 16 و 24 بت [ 55 ] [ 56 ]
ويندوز (كمبيوتر شخصي)جهاز رقمييعتمد على البائع والتنفيذ [ 57 ]
  1. ↑ يدعم DVD-Audio أيضًا تقنية Meridian Lossless Packing الاختيارية ، وهي نظام ضغط بدون فقدان للبيانات .
  2. ↑ يدعم Blu-ray مجموعة متنوعة من التنسيقات غير LPCM ولكن جميعها تتوافق مع مزيج من 16 أو 20 أو 24 بت لكل عينة.
  3. ↑ يحدد الاتحاد الدولي للاتصالات خوارزميات الضغط A-law و μ-law ، والتي تضغط من 13 و 14 بت على التوالي.
  4. ↑ تقوم أنظمة NICAM 1 و 2 و 3 بضغط البيانات من 13 و 14 و 14 بت على التوالي.

معدل البت وحجم الملف

يؤثر عمق البت على معدل البت وحجم الملف. البتات هي الوحدة الأساسية للبيانات المستخدمة في الحوسبة والاتصالات الرقمية. يشير معدل البت إلى كمية البيانات، وتحديدًا البتات، المرسلة أو المستلمة في الثانية الواحدة. في ملفات MP3 وغيرها من تنسيقات الصوت المضغوطة مع فقدان البيانات ، يصف معدل البت كمية المعلومات المستخدمة لترميز إشارة صوتية. ويُقاس عادةً بالكيلوبت في الثانية (kb/s) . [ 58 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ على سبيل المثال، في MP3 ، يتم إجراء التكميم على تمثيل مجال التردد للإشارة، وليس على عينات مجال الزمن ذات الصلة بعمق البت.
  2. ↑ على الرغم من وجود محولات 32 بت، إلا أنها تُستخدم لأغراض تسويقية بحتة ولا تُقدم أي فائدة عملية مقارنةً بمحولات 24 بت؛ فالبتات الإضافية إما أصفار أو تُشفّر ضوضاء فقط. [ 15 ] [ 16 ]
  3. ↑ يمكن لأجهزة Intel و AMD x86 التعامل مع دقة أعلى من 64 بت، أو حتى أرقام الفاصلة العائمة أو الأعداد الصحيحة الكبيرة بشكل تعسفي، ولكن المعالجة تستغرق وقتًا أطول بكثير من الأنواع الأصلية.

مراجع

  1. ^ طومسون ، دان (2005). فهم الصوت . مطبعة بيركلي. رقم ISBN 978-0-634-00959-4.
  2. ↑ سميث، جوليوس (2007). "تعديل رمز النبض (PCM)" . رياضيات تحويل فورييه المنفصل (DFT) مع تطبيقات صوتية، الطبعة الثانية، كتاب إلكتروني . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 أكتوبر 2012 .
  3. ↑ كامبل، روبرت (2013). برو تولز 10 تقنيات متقدمة لإنتاج الموسيقى، صفحة 247. سينجايج ليرنينج. ISBN 978-1133728016تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أغسطس 2013 .
  4. ↑ ويرري، مارك (مارس 2012). "أفيد برو تولز 10" . ساوند أون ساوند . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أغسطس 2013 .
  5. ↑ برايس، سيمون (أكتوبر 2005). "دورة متقدمة في مزج الصوت باستخدام برنامج Reason". ساوند أون ساوند . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أغسطس 2013 .
  6. 1 2 "دليل مرجعي لبرنامج Ableton، الإصدار 10، 32. ورقة حقائق صوتية" . Ableton. 2019. تم الاطلاع عليه في 3 سبتمبر 2019 .
  7. ↑ كابال، بيتر (3 يناير 2011). "مواصفات تنسيق ملفات الصوت، مواصفات WAVE" . جامعة ماكجيل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أغسطس 2013 .
  8. ↑ كابال، بيتر (3 يناير 2011). "مواصفات تنسيق ملفات الصوت، مواصفات AIFF / AIFF-C" . جامعة ماكجيل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أغسطس 2013 .
  9. ↑ سميث، ستيفن (1997-1998). "دليل العالم والمهندس لمعالجة الإشارات الرقمية، الفصل 4 - برامج معالجة الإشارات الرقمية / الفاصلة العائمة (الأعداد الحقيقية)" . Dspguide.com . تاريخ الاسترجاع: 10 أغسطس 2013 .
  10. ↑ انظر نسبة الإشارة إلى الضوضاء §  نقطة ثابتة .
  11. ↑ كيستر، والت (2007). "تبسيط المعادلة الشهيرة، "نسبة الإشارة إلى الضوضاء = 6.02N + 1.76 ديسيبل"، ولماذا يجب أن تهتم بها" (ملف PDF) . شركة Analog Devices . تاريخ الاسترجاع: 26 يوليو 2011 .
  12. ↑ Nwavguy (6 سبتمبر 2011). "NwAvGuy: الضوضاء والنطاق الديناميكي" . NwAvGuy . تم الاطلاع عليه في 2 ديسمبر 2016. غالبًا ما تحقق محولات DAC ذات 24 بت أداءً يقارب 16 بت فقط، بينما تصل أفضلها إلى أداء 21 بت (ENOB) .
  13. ↑ "PCM4222" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أبريل 2011. النطاق الديناميكي ( مدخل -60 ديسيبل، مُرجّح A): 124 ديسيبل نموذجي. النطاق الديناميكي ( مدخل -60 ديسيبل، عرض نطاق ترددي 20 كيلوهرتز): 122 ديسيبل نموذجي.     
  14. ↑ "WM8741 : محول رقمي تناظري ستيريو عالي الأداء" . سيروس لوجيك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 ديسمبر 2016. نسبة الإشارة إلى الضوضاء 128 ديسيبل (أحادي مُرجّح بـ "A" عند 48 كيلوهرتز) نسبة الإشارة إلى الضوضاء 123 ديسيبل (ستيريو غير مُرجّح عند 48 كيلوهرتز)    
  15. ↑ "الخرافة الصوتية الكبرى: لماذا لست بحاجة إلى محول رقمي تناظري 32 بت" . موقع Android Authority . 19 يناير 2016. تم الاطلاع عليه في 2 ديسمبر 2016. لذا، فإن محولك الرقمي التناظري 32 بت لن يتمكن من إخراج أكثر من 21 بت من البيانات المفيدة، وستُحجب البتات الأخرى بسبب ضوضاء الدائرة. 
  16. ↑ "محولات DAC قادرة على 32 بت" . hydrogenaud.io . تم ​​الاطلاع عليه في 2 ديسمبر 2016. جميع رقائق DAC " القادرة على 32 بت" الموجودة اليوم لديها دقة فعلية أقل من 24 بت. 
  17. ↑ د. ر. كامبل. " جوانب السمع البشري" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 21 أغسطس 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أبريل 2011. يبلغ النطاق الديناميكي للسمع البشري [تقريبًا] 120 ديسيبل 
  18. ↑ "حساسية الأذن البشرية" . مؤرشف من الأصل في 4 يونيو 2011. تم الاطلاع عليه في 21 أبريل 2011. يمكن القول إن النطاق الديناميكي العملي يمتد من عتبة السمع إلى عتبة الألم [130 ديسيبل] . 
  19. ↑ US6317065B1 ، "محولات متعددة من التناظري إلى الرقمي لنطاق ديناميكي محسّن"، صدرت في 1 يوليو 1999 
  20. ↑ كريستودولو، لاكيس؛ لين، جون؛ كاسباريس، تاكيس (1 مارس 2010). "توسيع النطاق الديناميكي باستخدام محولات تناظرية/رقمية متعددة". المؤتمر الدولي الرابع للاتصالات والتحكم ومعالجة الإشارات (ISCCSP) لعام 2010. الصفحات 1-4 . doi : 10.1109/ISCCSP.2010.5463427 . ISBN  978-1-4244-6285-8. S2CID 16501096 . 
  21. ↑ سميث، ستيفن (1997-1998). "دليل العالم والمهندس لمعالجة الإشارات الرقمية، الفصل 28 - معالجات الإشارات الرقمية / الفاصلة الثابتة مقابل الفاصلة العائمة" . Dspguide.com . تاريخ الاسترجاع: 10 أغسطس 2013 . 
  22. ↑ مورر، جيمس (سبتمبر 1999). "معالجة الأعداد الصحيحة 48 بت تتفوق على معالجة الأعداد العشرية 32 بت لتطبيقات الصوت الاحترافية" (ملف PDF) . Jamminpower.com . مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 14 فبراير 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أغسطس 2013 .
  23. 1 2 3 توماراكوس، جون. "علاقة حجم كلمة البيانات بالنطاق الديناميكي وجودة الإشارة في تطبيقات معالجة الصوت الرقمي" . Analog.com . Analog Devices . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أغسطس 2013 .
  24. ↑ "DSP56001A" (ملف PDF) . فري سكيل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 أغسطس 2013 .
  25. ↑ سميث، ستيفن (1997-1998). "دليل العالم والمهندس لمعالجة الإشارات الرقمية، الفصل 4 - برمجيات معالجة الإشارات الرقمية / دقة الأرقام" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أغسطس 2013 . 
  26. ↑ كارليتا، جوان (2003). "تحديد الدقة المناسبة للإشارات في مرشحات IIR ذات النقطة الثابتة". وقائع المؤتمر السنوي الأربعين لأتمتة التصميم . الصفحات 656-661 . CiteSeerX 10.1.1.92.1266 . doi : 10.1145/775832.775998 . ISBN   1581136889. S2CID 15615715 . 
  27. ↑ اختيار محول تناظري رقمي صوتي عالي الأداء ، 14 سبتمبر 2011 ، تم الاطلاع عليه في 7 مايو 2019
  28. ↑ مونتغمري، كريس (25 مارس 2012). "تنزيلات الموسيقى 24/192 ... ولماذا لا معنى لها" . xiph.org . مؤرشف من الأصل في 7 يوليو 2013. تم الاسترجاع في 26 مايو 2013. باستخدام تقنية التمويه المُشكَّل، التي تنقل طاقة ضوضاء التكميم إلى ترددات يصعب سماعها، يصل النطاق الديناميكي الفعال للصوت ذي 16 بت إلى 120 ديسيبل عمليًا، أي أكثر من خمسة عشر ضعفًا من الرقم المُعلن عنه وهو 96 ديسيبل. 120 ديسيبل أكبر من الفرق بين صوت بعوضة في نفس الغرفة وصوت مطرقة حفر على بُعد قدم... أو الفرق بين غرفة "عازلة للصوت" مهجورة وصوت عالٍ بما يكفي لإحداث تلف في السمع في ثوانٍ. 16 بت كافية لتخزين كل ما يمكننا سماعه، وستظل كافية إلى الأبد.
  29. ↑ ستيوارت، ج. روبرت (1997). "ترميز الصوت الرقمي عالي الجودة" ( ملف PDF) . شركة ميريديان أوديو المحدودة. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 7 أبريل 2016. تم الاطلاع عليه في 25 فبراير 2016. كان من أهم الاكتشافات في تقنية PCM أنه بإضافة ضوضاء عشوائية صغيرة (نسميها التشويش) يمكن إزالة تأثير الاقتطاع. والأهم من ذلك، إدراك وجود نوع مناسب من الضوضاء العشوائية التي يمكن إضافتها، وأنه عند استخدام التشويش المناسب، تصبح دقة النظام الرقمي لانهائية .
  30. ↑ "التردد في التحويل من تناظري إلى رقمي" (ملف PDF) . شركة e2v لأشباه الموصلات. 2007. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 4 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه في 26 يوليو 2011 .
  31. ↑ كيستر، والت. "محولات رقمية تناظرية ذات استيفاء مع أخذ عينات زائدة" (ملف PDF) . شركة Analog Devices. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 19 مايو 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أغسطس 2013 .
  32. ↑ "تاريخ القرص المضغوط" . philips.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أكتوبر 2020 .
  33. ↑ "Philips CD100" . hifiengine.
  34. ↑ "Sony CDP-101" . hifiengine.
  35. ↑ "B.1 حلقات تشكيل الضوضاء من الدرجة الأولى والثانية" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أغسطس 2013 .
  36. ↑ "قاعدة معارف سويت ووتر، الرابط الرئيسي: ما هو قرص "الكتاب الأحمر"؟" . Sweetwater.com . سويت ووتر. 27 أبريل 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 أغسطس 2013 .
  37. ↑ "تنسيقات الصوت - LPCM، CD، إلخ" . Audiomisc.co.uk . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 يوليو 2026 .
  38. ↑ "فهم الصوت الرقمي على أقراص DVD" (ملف PDF) . شركة سونيك سوليوشنز. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 4 مارس 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 أغسطس 2013 .
  39. ↑ شابيرو، ل. (2 يوليو 2001). "الصوت المحيطي، الصفحة 10" . إكستريم تك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أغسطس 2013 .
  40. ↑ «ورقة بيضاء بعنوان "تنسيق قرص بلو راي، 2.ب: مواصفات تنسيق تطبيقات الصوت والصورة لإصدار BD-ROM 2.4" (ملف PDF)» . جمعية أقراص بلو راي. أبريل 2010. مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) في 8 يوليو 2011. تم الاطلاع عليها في 25 أغسطس 2013 .
  41. ↑ رسول رئيسي (ديسمبر 2002). "النظرية الكامنة وراء ملفات MP3" (ملف PDF) . Reynal.etis-lab.fr . تاريخ الاطلاع: 17 يوليو 2026 .
  42. ↑ "عائلة ترميز الصوت AAC للبث التلفزيوني والتلفزيون الكبلي" (ملف PDF) . Iis.fraunhofer.de . تاريخ الاطلاع: 17 يوليو 2026 .
  43. ↑ "برنامج ترميز صوتي مجاني بدون فقدان" (ملف PDF) . Ietf.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 يوليو 2026 .
  44. ↑ بوهوفسكي، نيناد (أبريل 2000). "DV – قصة نجاح" . Stanford.edu . مؤرشف من الأصل في 27 أكتوبر 2004. تم الاطلاع عليه في 26 أغسطس 2013 .
  45. ↑ "G.711 : تعديل رمز النبض (PCM) لترددات الصوت" (ملف PDF) . الاتحاد الدولي للاتصالات . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 أغسطس 2013 . 
  46. ↑ "إشارات الصوت الرقمية: اختبارات لمقارنة أداء خمسة أنظمة ضغط وتوسيع لإشارات صوتية عالية الجودة" (ملف PDF) . قسم الأبحاث في بي بي سي. أغسطس 1978. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 8 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 26 أغسطس 2013 .
  47. ↑ "الميزات الرئيسية لبرنامج أردور" . مجتمع أردور. 2014. مؤرشف من الأصل في 8 أبريل 2014. تم الاطلاع عليه في 8 أبريل 2014 .
  48. ↑ "وثائق برنامج Pro Tools، دليل مرجعي لبرنامج Pro Tools" (ملف مضغوط/PDF) . شركة Avid. 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أغسطس 2013 .
  49. ↑ "دليل مستخدم Logic Pro X" (ملف PDF) . شركة Apple. يناير 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أغسطس 2013 .
  50. ↑ "دليل استخدام كيوبيس برو 10.5" (ملف PDF) . ستاينبرغ. 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 سبتمبر 2020 .
  51. ↑ "دليل تشغيل Reason 7" (ملف PDF) . شركة Propellerhead Software. 2013. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 24 مايو 2013. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أغسطس 2013 .
  52. ↑ "GarageBand '11: ضبط دقة الصوت" . أبل. 13 مارس 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أغسطس 2013 .
  53. ↑ "أوداسيتي: الميزات" . Wiki.audacityteam.com . فريق تطوير أوداسيتي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 سبتمبر 2014 .
  54. ↑ "إعدادات الصوت" . Image-line.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 فبراير 2019 .
  55. ↑ "OpenSL ES لنظام Android" . تم الاسترجاع في 3 يوليو 2026 .
  56. ↑ "تعريف توافق أندرويد 17" . مشروع أندرويد مفتوح المصدر . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 يوليو 2026 .
  57. ↑ "تمثيل التنسيقات لعمليات الإرسال وفقًا لمعيار IEC 61937 - تطبيقات Win32" . learn.microsoft.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 يوليو 2026 .
  58. ↑ "معدل العينة، وعمق البت، ومعدل البت | إكسكلوسيف ميوزك بلس" . إكسكلوسيف ميوزك بلس . 26 أكتوبر 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 نوفمبر 2018 .
  • كين سي بولمان (15 فبراير 2000). مبادئ الصوت الرقمي (  الطبعة الرابعة). ماكجرو هيل بروفيشنال. رقم ISBN 978-0-07-134819-5.