Расширение динамического диапазона цифрового аудиосигнала за счет увеличения глубины квантования обеспечивает эффективное подавление фонового шума: разница между максимальным уровнем звука, который способна обработать система, и уровнем остаточных шумов становится больше. Отношение уровня полезного сигнала к уровню фонового шума называется отношением “сигнал — шум”. Чем больше глубина квантования, тем шире динамический диапазон и тем выше отношение “сигнал — шум” системы.
Стандартные значения частоты дискретизации и разрядности квантования, используемые в аудиотехнике
Разрешающая способность цифрового звука характеризуется частотой дискретизации (определяющей ширину спектра звука и измеряемой в килогерцах, кГц) и глубиной квантования (определяющей точность измерения мгновенного значения сигнала и измеряемой в битах). Эти параметры, определяющие качество звука, с этой точки зрения являются эквивалентами разрешения изображения и глубины цвета — параметров, определяющих качество цифрового изображения. Теоретически эти параметры могут принимать любые значения, и вы можете выбирать любые комбинации значений частоты дискретизации и глубины квантования, но общепринятыми стандартами являются следующие варианты.
■ 16 бит, 44,1 кГц. Стандарт коммерческого формата Audio CD — Red Book CD Audio. Также является стандартом для музыкальных компакт-дисков, предназначенных для потребительского рынка, и, как правило, является стандартной по умолчанию установкой в компьютерных программах, предназначенных для работы с цифровым звуком.
■ 16 бит, 48 кГц. Стандарт звука для цифрового видео (DV), DVD-видеозаписей, предназначенных для потребительского рынка, и, как правило, широковещательного цифрового видео.
■ 24 бит, 96 кГц. Стандарт высококачественного цифрового звука, получающий все более широкое распространение и поддержку со стороны производителей программного и аппаратного обеспечения для работы с цифровым звуком, хотя еще не является общепринятым стандартом на потребительском рынке аудиоаппаратуры и музыкальных записей.
В большинстве случаев для аудиозаписи вполне достаточно самого простого стандарта— 16 бит/44,1 кГц. По качеству это соответствует коммерческим музыкальным ком-пакт-дискам, а частота дискретизации обеспечивает охват всего диапазона частот человеческого слуха. (Обычно предпочтение отдается частоте дискретизации 48 кГц, но это только потому, что это стандарт звука для видеозаписи, а не с целью расширить на 2 кГц ширину полосы частот записываемого звука; повышения качества звука за счет этого вы почти наверняка не почувствуете).
Необходимость в цифровом звуке, охватывающем частотный диапазон, превышающий диапазон человеческого слуха, может показаться лишенной здравого смысла. Тем не менее имеются по крайней мере три довода в пользу повышения частоты дискретизации до 96 кГц и выше. Первый из них, хотя он и продолжает оставаться предметом жарких споров, заключается в том, что спектральные составляющие звука, частоты которых превышают верхнюю границу частотного диапазона человеческого слуха, 22 кГц, могут влиять на восприятие звука в диапазоне слышимых частот, поэтому повышение частоты дискретизации до 96 кГц обеспечивает повышение качества звука по сравнению с качеством того же звука, но записанного при частоте дискретизации 44,1 кГц. Это вопрос субъективного восприятия: одни говорят, что чувствуют разницу, а другие говорят, что не чувствуют никакой разницы. Второй довод более конкретен: некоторые алгоритмы цифровой обработки звука, особенно используемые для выполнения таких сложных вычислительных операций, как изменение масштаба — растяжение/сжатие звукового сигнала во времени (time stretching) и сдвиг тональности звука по высоте (pitch shifting), обеспечивают тем лучший результат, чем больше данных содержится в цифровом аудиосигнале.