16bit กับ 24bit ต่างกันจริงแค่ไหน ดิเทอร์ทำอะไร และ DAC อย่าง 02 Pro จำเป็นต้องใช้ไหม

ความต่างระหว่าง 16bit กับ 24bit สรุปได้เป็นตัวเลขเดียว ทุกบิตที่เพิ่มขึ้นให้ช่วงไดนามิกเพิ่ม 6.02dB นั่นคือราว 96dB ที่ 16bit และ 144dB ที่ 24bit ความยุ่งยากอยู่ที่ 48dB ที่เพิ่มมาแทบไม่ได้ใช้ในระดับฟังปกติ เพราะห้องเงียบก็มีเสียงพื้นหลัง 30-40dBA อยู่แล้ว และหูฟังยังมีการกันเสียงกับพื้นเสียงของไดรเวอร์เอง คุณค่าของ 24bit อยู่ที่การบันทึก การมิกซ์ และการลดระดับเสียงแบบดิจิทัลในระดับเล็ก ไม่ใช่รายละเอียดใหม่ที่มาถึงหู

01 ตัวเลขไหนที่ต่างกัน

16bit แบ่งช่วงแรงดันเต็มเป็น 65,536 ขั้น ส่วน 24bit เป็น 16,777,216 ขั้น ต่างกัน 256 เท่า เมื่อคิดเป็นแรงดันที่เต็มสเกล 2V ขั้นเล็กสุดของ 16bit ประมาณ 30μV ของ 24bit ประมาณ 0.12μV

เสียงรบกวนจากการควอนไทซ์กระจายทั่วทั้งย่าน ช่วงไดนามิกจึงคืออัตราส่วนระหว่างสัญญาณสูงสุดกับสัญญาณเล็กสุดที่แยกได้ สูตรให้ 6.02 × 16 + 1.76 = 96.3dB และ 6.02 × 24 + 1.76 = 144.5dB

ความลึกบิต	จำนวนขั้น	ช่วงไดนามิกตามทฤษฎี	ขั้นเล็กสุดที่ 2V	การใช้ทั่วไป	หมายความว่าอย่างไร
16bit	65,536	96.3dB	ราว 30μV	มาสเตอร์สำหรับวางจำหน่าย, CD, สตรีมมิ่งมาตรฐาน	พอที่ระดับฟังปกติ แต่เห็นขีดจำกัดเมื่อลดเสียงแบบดิจิทัลมาก ๆ
24bit	16,777,216	144.5dB	ราว 0.12μV	บันทึก มิกซ์ มาสเตอร์ริง	เผื่อไว้ให้การผลิต ไม่ใช่ให้หู
32bit float	ความแม่นยำ 16,777,216 ขั้น	ตามทฤษฎีเกิน 700dB	ขึ้นกับเลขชี้กำลัง	ประมวลผลใน DAW, ระดับเสียงดิจิทัล, EQ	ไม่เกิดการตัดยอดระหว่างประมวลผล แต่ส่งออกยังเป็น 16 หรือ 24bit
DSD64	1bit อัตราสูง	ราว 120dB ในย่าน 20Hz-20kHz	ใช้ไม่ได้	รูปแบบวางจำหน่ายบางส่วน	เทียบกับความลึกบิตโดยตรงไม่ได้

คำว่า "ตามทฤษฎี" สำคัญ ช่วงไดนามิกจริงขึ้นกับพื้นเสียงของการบันทึก พื้นเสียงของ DAC และเสียงรบกวนของแอมป์ แทบไม่มีใครใช้ถึงขีด 96dB

02 96dB กับ 144dB เหลือเท่าไรในการฟังจริง

ลองคิดจากสถานการณ์ทั่วไป ห้องเงียบ 30-40dBA หูฟังแบบปิดกันเสียง 15-25dB ยอดเพลงอยู่ที่ 85-95dB ช่วงที่เพลงต้องใช้ราว 55-70dB ซึ่ง 96dB ของ 16bit ครอบคลุมได้

ดูที่ไฟล์เอง มาสเตอร์ขายทั่วไปมีพื้นเสียงระหว่าง -60 ถึง -80dBFS ทำให้ 48dB ล่างของไฟล์ 24bit จึงเต็มไปด้วยเสียงแอร์ในสตูดิโอและเสียงของไมโครโฟนเอง

คำว่า "24bit ชัดกว่า" จึงจริงเฉพาะเมื่อการบันทึกมีพื้นเสียงต่ำจริง และเส้นทางเล่นของคุณก็ต่ำด้วย 02 Pro ของ KEYSION ระบุ S/N 135dB พื้นเสียง 1.30μV ที่เอาต์พุต 4.4mm, 02 130dB และ 1.02μV, 01 130dB และ 0.85μV ตัวเลขพวกนี้เป็นตัวตัดสินว่า 24bit จะได้ยินหรือไม่

03 ดิเทอร์แลกความเพี้ยนเป็นเสียงรบกวนหรือ

ใช่ เมื่อความคลาดเคลื่อนจากการควอนไทซ์สัมพันธ์กับสัญญาณ มันจะกลายเป็นความเพี้ยนฮาร์มอนิก เสียงช่วงเฟดมีเม็ด รายละเอียดเสียงเบาถูกขั้นบันไดกลืน และหางเสียงก้องที่เงียบกลายเป็นขรุขระ

ดิเทอร์เติมเสียงรบกวนเล็กน้อยก่อนลดบิต มักใช้ TPDF ประมาณ ±1 LSB ความคลาดเคลื่อนจึงหลุดจากความสัมพันธ์กับสัญญาณ ความเพี้ยนฮาร์มอนิกกลายเป็นไวต์นอยซ์คงที่ และพื้นเสียงเพิ่มขึ้น 3-4.8dB

ทำครั้งเดียวตอนลดบิตครั้งสุดท้าย ใช้เมื่อมาสเตอร์ 24bit ออกเป็น 16bit ถ้าไฟล์เป็น 16bit อยู่แล้วแล้วเติมดิเทอร์อีก จะได้เสียงรบกวนเพิ่มอีกชั้น

04 ทำไม noise shaping ช่วยที่ระดับเสียงต่ำ

หูไวที่สุดในช่วง 2-5kHz ซึ่งเป็นจุดต่ำสุดของเส้นความดังเท่ากัน noise shaping ดันเสียงรบกวนจากการควอนไทซ์ไปเกิน 15kHz ฟังดูเงียบขึ้น

ราคาก็อยู่ตรงนั้น มีเสียงซู่ที่ย่านสูง ถ้าดันแรงเกินจะรู้สึกเป็นทราย เครื่องมือมาสเตอร์ริงส่วนใหญ่ตั้งค่าเริ่มต้นแบบนุ่ม การตั้งค่าแรงได้เปรียบเฉพาะวัสดุที่บันทึกมาที่ระดับเบามาก

05 เมื่อไหร่ที่ 24bit จำเป็นจริง

การบันทึก มิกซ์ การปรับเกนซ้ำหลายครั้ง เฟด และการแปลงอัตราสุ่มตัวอย่าง สะสมความคลาดเคลื่อนจากการปัดเศษ เนื้อที่เพิ่มช่วยให้ความคลาดเคลื่อนอยู่ในระดับที่ไม่ได้ยิน

ระดับเสียงดิจิทัลเป็นอีกกรณี สตรีม 24bit ที่ลดลง 30dB ยังเหลือราว 114dB ส่วน 16bit เหลือ 66dB และพื้นเสียงเริ่มเข้าใกล้เสียงดนตรี

ระบบเสียงของเครื่องกับของโปรแกรมเล่นจึงควรใช้ต่างกัน การดึงสตรีม 16bit ลงเหลือ 20% ในมิกเซอร์ของ Windows เท่ากับทิ้งราว 3bit ถ้าอยากฟังเบา ๆ ให้ใช้เส้นทาง 32bit ของโปรแกรมเล่นหรือวอลุ่มอนาล็อกของแอมป์ อย่าลากสไลเดอร์ระบบลงไปจนสุด

06 ข้อความ 32bit/768kHz หมายถึงอะไร

32bit คือความกว้างในการประมวลผลภายในชิป ไม่ใช่ความลึกบิตของไฟล์ มันช่วยให้ระดับเสียงดิจิทัล EQ และการคำนวณฟิลเตอร์ไม่สูญเสียความละเอียดที่ได้ยิน ส่วนอินพุตยังรับเฉพาะไฟล์ 16bit, 24bit หรือ DSD

02 Pro ระบุ PCM 32bit/768kHz ถอด DSD256 แบบเนทีฟ ความเพี้ยน -121dB ที่เอาต์พุต 4.4mm ส่วน 02 เป็น 32bit/768kHz ที่ -115dB และ 01 เป็น 32bit/384kHz ที่ -115dB นี่คือความสามารถของเส้นทาง ไม่ใช่การเปลี่ยนไฟล์ 16bit ให้เป็น 24bit

07 ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยสามข้อ

ข้อแรก อัตราสุ่มตัวอย่างกับความลึกบิตเป็นคนละเรื่อง 44.1kHz นับจำนวนครั้งที่เก็บตัวอย่างต่อวินาที ส่วน 16bit บอกความละเอียดของแต่ละตัวอย่าง ใช้แทนกันไม่ได้

ข้อสอง การอัปแซมเปลิ้งหรือเพิ่มบิตไม่ได้เติมข้อมูล ไฟล์ 44.1kHz/16bit ที่แปลงเป็น 192kHz/24bit จะใหญ่ขึ้น แต่เนื้อหาไม่เพิ่ม

ข้อสาม การเอาความลึกบิตของ DSD มาเทียบกับ PCM โดยตรง DSD64 เป็น 1bit ที่อัตราสูง ใช้ noise shaping ดันเสียงรบกวนออกนอกย่าน ได้ช่วงไดนามิกในย่านราว 120dB เป็นวิธีคนละแบบ ไม่ใช่ 24bit ที่เปลี่ยนบรรจุภัณฑ์

ถ้าอยากอ่านต่อ มี อัตราสุ่มตัวอย่างและการรีแซมเปลิ้ง, DSD กับ PCM, วิธีอ่านค่า S/N และความเพี้ยน, ระดับเสียงดิจิทัลกับอนาล็อก และ ระดับคุณภาพสตรีมมิ่ง

เกี่ยวกับผู้เขียน

บทความนี้เขียนโดยทีมเนื้อหาเสียงของ KEYSION เราเปรียบเทียบมาสเตอร์ต้นทางเดียวกันในเวอร์ชัน 16bit และ 24bit บนเส้นทางเล่นเดียวกัน แล้วลดวัสดุ 24bit ลงเป็น 16bit ทั้งแบบใส่ TPDF ดิเทอร์และไม่ใส่ บันทึกการเพิ่มขึ้นของพื้นเสียงและความรู้สึกช่วงเฟด ตัวเลข 6.02dB, 96.3dB และ 144.5dB มาจากสูตรมาตรฐาน ส่วน 30μV และ 0.12μV คำนวณจากสเกลเต็ม 2V ซึ่งเปลี่ยนตามโครงสร้างเกนของแต่ละเครื่อง ข้อสรุปด้านการฟังมาจากการทดสอบแบบไม่รู้รุ่นในกลุ่มเล็ก ไม่ใช่กฎทั่วไป