سمپل‌ریت و بیت‌دپت چیست و چرا باید بشناسیمش؟

تفاوت سمپل‌ریت و بیت‌دپت چیست؟

سمپل‌ریت و بیت‌دپت چه تاثیری در کیفیت صدا دارند؟
این دو مشخصه را روی چه عددی تنظیم کنیم بهتر است؟
اصلا این اعداد چه تاثیری بر روی کیفیت فایل صوتی ما دارند؟
در این مقاله میخواهم جواب همه ی این سوالات را به زبان ساده بدهم و با این موضوع‌ها آشناتون کنم.

اول‌ازهمه باید این موضوع رو بهتون بگم که این اعداد به خاطر تبدیل صدا از آنالوگ به دیجیتال به وجود میان.
در دنیای دیجیتال و کامپیوتر ما تمام اطلاعات رو به کمک صفر و یک ذخیره می‌کنیم.
توی دنیای دیجیتال فقط بودن یا نبودن معنی می‌دهد یا خاموش و روشن. برای اینکه بتوانیم تعداد حالات رو از دو حالت (صفر و یک) بیشتر کنیم باید بیت های دیگری اضافه کنیم.

برای اینکه بتوانم بهتر بهتون توضیح بدهم میخواهم با یک مثال شروع کنم.

این موضوع رو هم در نظر بگیرید که ما به ازای هر بیت فقط میتوانیم یک مقدار از دو مقدار مجاز را استفاده کنیم. یعنی در یک بیت، یا میتوانیم صفر بگزاریم یا یک.

مثال :

کم و بلند بودن صدا

با شش دانگ حواستان متن زیر را بخوانید.

میخواهم کم کم با بیت‌دپت و سمپل‌ریت آشناتون کنم.
فکر کنید یک اسپیکر داریم که بلندی صدای آن قابل تنظیم نیست و فقط یا خاموش می‌شود یا روشن می‌شود.
این‌جوری انتخاب‌های ما خیلی محدود است و ما نمی‌توانیم میزان بلندی صدا را انتخاب کنیم.

حال اگر یک بیت دیگر به بیت هایمان اضافه کنیم تعداد حالات از ۲ حالت به ۴ حالت تبدیل میشود.
میپرسید چجوری؟

خب یعنی در یک اسپیکر ما بین بلند ترین حالت صدا و کمترین حالت صدا که بی صدا هستش دو حالت دیگه هم اضافه میکنیم و انتخاب های ما از ۲ حالت به چهار حالت تبدیل میشود.

اما ما میخواهیم بازهم دستمان باز تر شود و بتوانیم صدای اسپیکرمان را با دقت بیشتری بجز چهار حالت (بی‌صدا –کم –متوسط- زیاد)تنظیم کنیم.

اگر مقدار کمی کامپیوتری باشید، میتوانید حدس بزنید که با اضافه کردن یک بیت دیگر چه اتفاقی رخ میدهد. با اضافه کردن یک بیت دیگر به دو بیت قبلی تعداد حالاتمان به ۸ حالت میرسد. دلیلش را هم میتوانید در عکس پایین ببینید.

اضافه کردن بیت سوم به بیت‌دپت

حالا روی اسپیکر به جای ۴ حالت در ۸ حالت میتوانیم صدارا کم و زیاد کنیم.

فرمول تعداد حالات بیت هم ۲ⁿ هست و n تعداد بیت های ماست.
به همین صورت هرقدر بیت، به بیت هایمان اضافه کنیم حالات بین بدون صدا و بلندترین حالت ممکن صدا دوبرابر میشود.

بعد از ۸ به ۱۶ و بعد به ۳۲ .

اما برای اینکه بتوانیم به جایی برسیم که دیگر مثل ولوم اسپیکر با هر مقدار کمی چرخش، تغییر صدا را حس کنیم، باید از ۳۲  حالت هم بیشتر پیش بریم.
پس باید تعداد بیت هایمان را اضافه کنیم.

اضافه کردن بیت های دیگر

ما باید دراین کار به مرحله‌ای برسیم که صدابه صورت کاملا پیوسته به‌نظر برسد و برای گوش قابل تشخیص نباشد.
تقریبا از ۱۶ بیت به بعد که ۶۵۵۳۶ حالت را به وجود میاورد و برای گوش قابل تشخیص نیست کارایی بیت ها کمتر میشود.
اما اگر به جای ۱۶ بیت از ۲۴ بیت استفاده کنیم این عدد به ۱۶ میلیون میرسد.
که به کمک این مقدار، اختلاف صداها فوق العاده کم میشود و ما دیگر نمیتوانیم در بازه های کم اختلاف صدارا تشخیص بدهیم.
همین کم بودن اختلاف صدا ها کیفیت کار را به طرز خارق العاده ای افزایش میدهد.
تا اینجا تقریبا دستتان آمده که بیت ریت چیست و اضافه کردن بیت از نظر فنی چه فایده ای داره.
برای اینکه بتوانم مقوله‌ی کیفیت رو کامل بگویم باید با نرخ نمونه برداری یا سمپل‌ریت هم آشنایتان کنم.
شناخت همزمان سمپل‌ریت و بیت‌دپت در تنظیم کیفیت صدا به شما کمک میکنه.

صدا در حالت عادی به صورت آنالوگ یا موج می‌باشد.
برای اینکه بتوانیم آن رو دیجیتال کنیم باید مراحلی رو انجام بدهیم.

در ادامه سعی میکنم با یک سوال بهتر توضیح بدهم.

میدانید فیلم چجوری به وجود میاد؟

فیلم حاصل عکس برداری‌های مداوم و پشت سر هم هست.
یعنی چه؟
یعنی اگر در هر ثانیه ۳۰ عکس از یک صحنه بگیریم و آنهارا پشت سر هم در یک ثانیه نمایش بدهیم، یک ثانیه فیلم داریم.
با عکس برداری یا نمونه برداری مداوم می‌توانیم حالت پیوسته‌ی دنیای واقعی را در فیلم نمایش بدهیم.

سمپل‌‌ریت

حال می‌خواهیم همین کار را با صدا انجام بدهیم.
برای اینکه صدا پیوسته به نظر برسد باید به تعداد مشخصی نمونه‌برداری از صدا انجام بدهیم.
همانطور که در فیلم، تعداد نمونه‌برداری استاندارد هست، در صوت هم اعداد استانداردی برای نمونه برداری وجود دارند. به این نرخ نمونه‌برداری سمپل‌ریت میگویند. کم بودن و زیاد بودن این اعداد کیفیت فایل صوتی مارا تحت تاثیر قرار می‌دهد. نمونه های این اعداد شامل ۴۴.۱ یا ۴۸ یا ۹۶ هزار و .. هستش.

در عکس بالا میتوانید دو حالت از بیت دپت و دو حالت از سمپل‌‌ریت را در یک صدا مشاهده کنید.
در دو حالت اول یعنی شماره یک و دو میتوانید اختلاف بین دو بیت دپت متفاوت را ببینید.

در نمودار اول از بیت دپت شانزده بیتی استفاده شده و در نمودار دوم از بیت دپت ۲۴ بیتی. به وضوح مشخص است که در بیت دپت ۲۴ بیتی مقدار فضاهای سفید یا فضایی که بین مربع های طوسی و خط قرمز وجود دارد کمتر است. هرچه این مقادیر سفید کمتر شود صوت ما بسیار بیشتر به صوت آنالوگ نزدیک میشود. هرچقدر صدای ما به آنالوگ نزدیک شود کیفیت صوت هم بالاتر میرود.

در نمودار های زیر بیت دپت هردو نمودار ثابت ولی سمپل‌‌ریت آن ها متفاوت است.
همانطور که میبینید به هر مقداری هرکدام از این دو مورد را بالاتر میبریم بیشتر به صدای آنالوگ نزدیک میشویم.
اما باید این را در نظر داشته باشید که نمیتوان فقط یک مورد را بالا برد.
برای این که به کیفیت خوبی برسیم بهترین حالت این است که این دو مورد را متناسب با آن بالا ببریم.

بهترین سمپل‌ریت و بیت‌دپت

بهترین حالت قرار دادن تنظیمات بیت دپت و سمپل‌‌ریت برای ضبط صدای گوینده مقادیر زیر است.
باید مقدار سمپل‌‌ریت را بر روی ۴۸ هزار قرار داد و برای بیت دپت از گزینه ۲۴ بیت استفاده کرد.

به طور مثال برای ضبط صدای پادکست بهترین حالت بیت‌دپت و سمپل‌ریت مشخصات زیر است.
بیت‌دپت = ۴۸ هزار
سمپل‌ریت ۲۴ بیت