ทดสอบช่วงไดนามิกและดิเธอร์

เสียงดิจิทัลเก็บแต่ละแซมเปิลเป็นจำนวนเต็ม และความละเอียดบิตกำหนดว่ามีค่าได้กี่ระดับ: 8 บิตให้ 256 ระดับ 16 บิตให้ 65,536 ระดับ การปัดค่าให้เข้ากับระดับที่ใกล้ที่สุด — การควอนไทซ์ — สร้างความเสียหายมากที่สุดตรงจุดที่สัญญาณเบาที่สุด เพราะเสียงที่แผ่วเกือบเงียบเหลือระดับให้บรรยายตัวเองอยู่ไม่กี่ขั้น: มันจะเริ่มเป็นเม็ดหยาบแล้วหายไปต่ำกว่าขั้นล่างสุด ระยะจากเต็มสเกลลงไปถึงพื้นเสียงรบกวนนั้นคือช่วงไดนามิก ประมาณ 6 dB ต่อบิต — 48 dB ที่ 8 บิต และ 96 dB ที่ 16 บิต ดิเธอร์คือทางแก้ที่ฟังดูขัดสามัญสำนึก: เติมสัญญาณรบกวนเล็กน้อยก่อนปัดค่า แล้วโทนเสียงที่เล็กกว่าหนึ่งขั้นจะยังเปลี่ยนโอกาสที่แต่ละแซมเปิลจะถูกปัดขึ้นหรือลง ทำให้หูของคุณดึงมันกลับมาได้จากค่าเฉลี่ย ส่วน noise shaping จะย้ายสัญญาณรบกวนนั้นไปไว้ที่ความถี่สูง ซึ่งเป็นย่านที่การได้ยินของเราไวน้อยที่สุด

การทดสอบนี้ทำงานอย่างไร?

ทุกอย่างถูกสังเคราะห์แบบเรียลไทม์ด้วย Web Audio API — ไม่มีการดาวน์โหลดหรืออัปโหลดใดๆ วิดเจ็ตจะเล่นคลื่นไซน์ที่เต้นเป็นจังหวะที่ระดับซึ่งคุณตั้งไว้ แล้วควอนไทซ์ใหม่ทีละแซมเปิลใน 4 โหมด: ต้นฉบับ ปล่อยผ่านโดยไม่แตะต้อง, ควอนไทซ์ ปัดค่าโดยไม่มีดิเธอร์, ดิเธอร์ เติมสัญญาณรบกวนก่อนปัดค่า และ Noise-shaped ดันสัญญาณรบกวนนั้นขึ้นไปในย่านความถี่สูง ปุ่มบันไดจะลดระดับลงทีละ 6 dB จาก 0 ไปจนถึง −90 dBFS ทำเครื่องหมายทุกขั้นที่คุณยังได้ยินพัลส์ แล้วเทียบกันระหว่างโหมด แผงจะวาดรูปคลื่นที่ผ่านการประมวลผลแล้ว ปรับสเกลให้พอดี เพื่อให้คุณเห็นคลื่นไซน์ยุบตัวลงเป็นขั้นบันไดหยาบๆ — และเห็นว่าโหมดดิเธอร์เปลี่ยนขั้นบันไดนั้นให้กลายเป็นฝ้าของสัญญาณรบกวนแทน

ควรได้ยินอะไรบ้าง?

ที่ 8 บิต ความแตกต่างจะชัดเจนมาก จึงเป็นความละเอียดคลาสสิกสำหรับสาธิตเรื่องนี้ โทนเสียงที่ควอนไทซ์แบบธรรมดาจะเริ่มแหบพร่าที่ประมาณ −36 dBFS และเงียบสนิทหลังจาก −48 dBFS ซึ่งเป็นพื้นเสียงตามทฤษฎีของ 8 บิต ส่วนแบบใส่ดิเธอร์ จะมีเสียงฮืดคงที่ปรากฏขึ้น แต่พัลส์ยังได้ยินไปจนถึงราว −54 ถึง −60 dBFS: สัญญาณรบกวนไม่ได้กลบโทนเสียง แต่กำลังพาโทนเสียงไปด้วย โดยสลับบิตต่ำสุดตามจังหวะของสัญญาณที่เล็กกว่าหนึ่งขั้นด้วยซ้ำ Noise shaping ทำให้เสียงฮืดนั้นบางลงและมักได้ระยะเพิ่มอีก 6 dB ต้นฉบับที่ไม่ผ่านการควอนไทซ์คือตัวควบคุม ได้ยินไปจนถึง −90 dBFS ในห้องที่เงียบ นี่คือเหตุผลที่การบันทึกเสียงจริงจะใส่ดิเธอร์ตอนลดลงมาเหลือ 16 บิต: สัญญาณรบกวนอยู่ที่ราว −93 dBFS เบาเกินกว่าจะสังเกต ขณะที่หางรีเวิร์บและการเฟดยังคงราบเรียบแทนที่จะแตกเป็นเม็ด

ความละเอียดบิตกับช่วงไดนามิก

อุปกรณ์ฟังของฉันมีผลต่อผลลัพธ์ไหม?

มีแน่นอน — การทดสอบนี้วัดทั้งระบบของคุณ ไม่ใช่แค่ตัวเลขทางคณิตศาสตร์เท่านั้น ห้องที่มีเสียงรบกวน หูฟังที่รั่วเสียง หรืออุปกรณ์ที่เล่นเสียงเบาๆ ได้ไม่สะอาด จะกลบขั้นที่ลึกที่สุดในทุกโหมด ดังนั้นควรใช้หูฟังแบบครอบปิดในที่เงียบหากต้องการไปถึงขั้นล่างสุด หูของคุณมีผลน้อยกว่าที่คิด: ที่ 440 Hz แทบทุกคนไวต่อเสียงนี้ ดังนั้นผลลัพธ์ที่ตื้นมักชี้ไปที่ห้องหรืออุปกรณ์มากกว่า และอย่าลืมลดระดับเสียงกลับลงก่อนเปิดเสียงอื่น — ระดับเสียงที่ทำให้พัลส์ที่ −84 dBFS ได้ยิน จะทำให้เพลงปกติดังจนแสบหู