Тест динамического диапазона и дизеринга
Услышьте, что разрядность на самом деле делает со звуком. Пульсирующий тон спускается от полной шкалы до −90 дБFS, переквантовываясь вживую — без обработки, с дизерингом или с шейпингом шума. Отметьте самый тихий шаг, который вы ещё слышите в каждом режиме: дизеринг держит тон живым ещё долго после того, как простое квантование его убивает.
«Оригинал» полностью пропускает квантование. Остальные три режима округляют каждый сэмпл до выбранной разрядности — без дизеринга, с дизерингом или с высокочастотным шейпингом дизеринга.
8-битная разрядность делает эффект безошибочно очевидным; 16-битная — стандарт для CD.
Снижает тон на 6 дБ каждые несколько секунд, от 0 до −90 дБFS. Удерживайте кнопку отметки, пока ещё слышите импульсы.
Записывает текущий уровень для текущего режима — ваша самая глубокая отметка на режим появится в результатах ниже.
Чтобы пройти лестницу до тихих шагов, придётся поднять громкость. Верните её назад, прежде чем включать что-то ещё.
Запустите лестницу в каждом режиме и отметьте самый тихий уровень, который слышите, — результаты появятся здесь.
Используйте наушники в тихой комнате — динамики ноутбука и фоновый шум поглощают тихую половину лестницы.
Самые глубокие шаги лежат у уровня шума обычной комнаты. Закрытые наушники в тишине дают ещё 20–30 дБ.
Повышение громкости по мере снижения лестницы — часть теста; верните её назад, прежде чем включать что-то ещё.
Ровный ритм — это то, что вы улавливаете в шуме дизеринга. Всё ещё чувствуете ритм? Сигнал ещё есть.
Цифровой звук хранит каждый сэмпл как целое число, а разрядность задаёт, сколько значений доступно: 8 бит дают 256 шагов, 16 бит — 65 536. Округление до ближайшего шага — квантование — сильнее всего вредит там, где сигнал тише всего: почти бесшумному звуку остаётся лишь несколько шагов, чтобы его описать, поэтому он становится зернистым, а затем исчезает ниже последнего шага. Полная шкала до этого порога и есть динамический диапазон — примерно 6 дБ на бит: 48 дБ на 8 битах, 96 дБ на 16. Дизеринг — контринтуитивное решение: добавьте щепотку шума перед округлением, и тон меньше одного шага всё равно смещает вероятность округления каждого сэмпла вверх или вниз, поэтому ухо восстанавливает его из среднего значения. Шейпинг шума сдвигает этот шум в высокие частоты, где слух наименее чувствителен.
Как работает этот тест?
Всё синтезируется вживую через Web Audio API — ничего не загружается и не отправляется на сервер. Виджет воспроизводит пульсирующий синусоидальный тон на заданном уровне и переквантовывает его сэмпл за сэмплом в четырёх режимах: «Оригинал» оставляет сигнал без изменений, «Квантованный» округляет без дизеринга, «С дизерингом» добавляет шум перед округлением, а «С шейпингом шума» выталкивает этот шум вверх по спектру. Кнопка лестницы снижает уровень на 6 дБ за раз от 0 до −90 дБFS; отметьте каждый шаг, на котором импульсы ещё слышны, а затем сравните режимы. Панель рисует обработанную волну, нормализованную по амплитуде, поэтому вы увидите, как синусоида превращается в грубые ступени — и как режимы с дизерингом обменивают эти ступени на шумовую зернистость.
Что я должен услышать?
На 8 битах разница разительна, поэтому эта глубина и стала классической демонстрацией. Просто квантованный тон становится хриплым примерно ниже −36 дБFS и пропадает полностью после −48 дБFS — теоретического порога 8-битной разрядности. С дизерингом появляется ровный шум, но импульсы остаются слышны примерно от −54 до −60 дБFS: шум здесь не маскирует тон, а несёт его, переключая младший разряд в такт с сигналом, меньшим самого шага квантования. Шейпинг шума ослабляет этот шум и обычно добавляет ещё 6 дБ. Неквантованный оригинал — контрольный образец, слышимый вплоть до −90 дБFS в тихой комнате. Именно поэтому реальные записи проходят дизеринг при переводе в 16-битный формат: шум ложится около −93 дБFS, слишком тихо, чтобы его заметить, а хвосты реверберации и затухания остаются плавными, а не рассыпаются на ступени.
Разрядность и динамический диапазон
| Разрядность | Уровней | Теоретический диапазон | Где вы с этим сталкиваетесь |
|---|---|---|---|
| 4 бита | 16 | ~24 дБ | Демонстрации вроде этой — зернистость слышна даже на полной шкале |
| 8 бит | 256 | ~48 дБ | Ранние сэмплеры, звук телефонного качества, демонстрации дизеринга |
| 12 бит | 4 096 | ~72 дБ | Классические драм-машины и винтажные сэмплеры, ценимые именно за этот хруст |
| 16 бит | 65 536 | ~96 дБ | CD, стриминг, загрузки — стандарт доставки звука |
| 24 бита | 16,7 миллиона | ~144 дБ | Студийная запись и сведение, где важен запас для редактирования |
Влияет ли на результат моя аппаратура для прослушивания?
Да — этот тест измеряет весь ваш тракт, а не только математику. Шумная комната, негерметичные наушники-вкладыши или устройство, которое не умеет играть тихо и одновременно чисто, похоронят самые глубокие шаги в каждом режиме, поэтому для полного результата используйте закрытые наушники в тихом месте. Ваши уши значат меньше, чем можно подумать: на 440 Гц чувствительны почти все, поэтому неглубокий результат скорее указывает на комнату или аппаратуру. И обязательно верните громкость назад, прежде чем включать что-то ещё, — уровень, при котором стал слышен импульс на −84 дБFS, превратит обычный трек во взрыв звука.