音頻位元深度

Audio Bit Depth

音訊規格

數字音頻中用於表示每個採樣值的位數;在線性整數 PCM 中,它決定可用量化級數量,並影響理想量化噪聲與動態範圍。

詳細說明

音頻位深是數字音頻中表示每個採樣值所使用的二進制位數。對於線性整數 PCM,n 位可表示 2ⁿ 個離散數值;16-bit 具有 65,536 個量化級,24-bit 具有 16,777,216 個量化級。位深描述幅度量化精度,不決定每秒採樣次數。

量化把連續幅度映射到有限數值,會產生量化誤差。對經過適當抖動的理想線性 PCM,位深每增加一位,量化噪聲功率相對滿刻度約降低 6 dB,因此常用的理論信噪比近似為 6.02n + 1.76 dB。該關係描述理想滿幅正弦波和量化系統,不等同於錄音設備、母帶或聆聽環境的實際動態範圍。模擬前端、自噪聲和電平設置通常先形成限制。

有效位深與容器位數可以不同。24-bit 文件可能來自有效精度較低的轉換器,也可能把 16-bit 數據放在 24-bit 字中;32-bit 浮點音頻使用符號、指數和尾數表示,不能用整數 PCM 的量化級公式直接解釋。工作站採用浮點格式主要為運算餘量和避免中間削波,最終輸出仍可能量化為 16 或 24-bit 整數。

從高位深縮減到低位深時,直接截斷會使誤差與信號相關併產生失真。抖動在量化前加入低電平隨機信號,把這種相關失真轉化為較穩定的噪聲;噪聲整形還能把更多噪聲移向聽覺較不敏感的頻段。抖動不會恢復被刪除的位,也不會提高原始資訊量。

媒體工具報告的位深只説明編碼或容器參數。把 16-bit 音頻補零保存為 24-bit 不會產生新的細節,把有損音頻解碼為 32-bit 浮點也不能恢復編碼損失。判斷有效精度需要結合製作鏈路、噪聲底和樣本數據,而不能只看文件標籤。