Bit depth là gì? Ảnh hưởng của bitdepth tới chất lượng âm thanh

Bitrate và Bit depth là hai thông số rất hay gặp trong âm thanh kỹ thuật số. Ở bài trước chúng ta đã tìm hiểu về Bitrate, vậy còn Bit depth là gì? Tầm quan trọng của Bit-depth với âm thanh và ứng dụng của chúng hiện nay như thế nào? Cùng chúng tôi tìm hiểu ngay trong bài viết này để được giải đáp.

>>> Tham khảo thêm các tin tức:

• Công nghệ âm thanh Dolby Atmos là gì? Ứng dụng trong âm thanh
• Công nghệ âm thanh DTS là gì? Ứng dụng của DTS:X trong các hệ thống

Bit depth là gì?

Bit depth (độ sâu bit) là số bit được sử dụng để biểu diễn độ lớn của tín hiệu âm thanh. Trong âm thanh kỹ thuật số, độ lớn của sóng âm được biểu diễn bằng một chuỗi giá trị nhị phân (1 và 0) được lưu trữ trong tệp.

Chú ý rằng: Bit depth còn để chỉ độ sâu của màu sắc trên hình ảnh và video tuy nhiên trong khuôn khổ bài viết này chúng ta sẽ chỉ xét Bit depth audio trong âm thanh.

Bit depth là gì? Bit depth được hiểu là độ sâu của bit

Bit depth có quan trọng hay không?

Độ sâu bit quyết định độ chính xác trong việc biểu diễn độ lớn. Ví dụ, một tệp âm thanh 16-bit có thể biểu diễn 65,536 cấp độ độ lớn khác nhau, trong khi một tệp âm thanh 24-bit có thể biểu diễn hơn 16 triệu cấp độ độ lớn khác nhau. Điều này có nghĩa là độ sâu bit cao hơn cho phép biểu diễn chính xác hơn so với tín hiệu âm thanh gốc, Bit depth càng cao thì chất lượng âm thanh càng tốt và giảm méo (THD) một cách tối đa.

Tuy nhiên Bit depth chỉ là một yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng âm thanh kỹ thuật số chứ không phải là tất cả. Những yếu tố khác bao gồm tốc độ mẫu (xác định phạm vi tần số có thể thu được), thuật toán nén được sử dụng (nếu có) và chất lượng của bộ chuyển đổi analog-to-digital và digital-to-analog được sử dụng trong thiết bị ghi và phát lại cũng ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng âm thanh cuối cùng mà chúng ta nghe được.

Độ sâu bit quyết định độ chính xác trong việc biểu diễn độ lớn

Đặc trưng của Bit depth

Độ sâu bit – Bit depth có ảnh hưởng tới độ chính xác của chất lượng âm thanh kỹ thuật số. Bạn có thể thấy nhiều định dạng âm thanh phổ biến như Mp3, WAV, Flac, WMA,.. hay cả trên các định dạng video. Một số điểm đặc trưng của Bit depth có thể kể tới như:

• Phạm vi động:

Phạm vi động của một tín hiệu âm thanh là sự khác biệt giữa phần to và nhỏ nhất của tín hiệu. Độ sâu bit cao hơn cho phép phạm vi động rộng hơn, điều này có nghĩa là các chi tiết tinh tế hơn trong âm thanh có thể được thu được giống với âm thanh thu gốc.

• Độ chính xác:

Độ sâu bit ảnh hưởng đến độ chính xác trong cách biểu diễn độ lớn của tín hiệu âm thanh. Độ sâu bit cao hơn cho phép một cách biểu diễn chính xác hơn của tín hiệu âm thanh gốc.

• Độ ồn nền:

Độ ồn nền là mức độ tiếng ồn phát sinh trong tín hiệu âm thanh. Độ sâu bit cao hơn có thể giúp giảm độ ồn nền và cải thiện tỷ số SNR.

• Sự méo tiếng:

Sự méo tiếng có thể xảy ra khi độ lớn của tín hiệu âm thanh vượt quá phạm vi mà độ sâu bit có thể biểu diễn được. Độ sâu bit cao hơn có thể giúp giảm méo tiếng và bảo tồn chất lượng âm thanh ban đầu.

• Tương thích:

Độ sâu bit của một tệp âm thanh kỹ thuật số có thể ảnh hưởng đến tính tương thích của nó với các thiết bị phát lại và phần mềm khác nhau. Ví dụ, một số thiết bị cũ hơn có thể không hỗ trợ các tệp có độ sâu bit cao, và một số phần mềm có thể không thể xử lý chúng một cách chính xác.

Bit depth có một số điểm đặc trưng như độ chính xác, ồn, méo tiếng, khả năng tương thích

Các loại Bit depth hiện nay

Dưới đây là một số loại Bit depth phổ biến hiện nay bạn có thể tham khảo.

8-bit

Độ sâu bit tương đối thấp thường được dùng trong các bản nhạc lofi hoặc retro style. Với 8 bit sẽ chỉ biểu diễn được 256 cấp độ của biên độ nên dễ xảy ra hiện tượng méo âm. 8-bit được xếp vào loại độ sâu bit tương đối thấp hiện nay.

16-bit

Cấp độ tiêu chuẩn được sử dụng trên các đĩa CD. Chúng có thể biểu diễn lên tới 65.536 cấp độ của biên độ, vì thế mà chất lượng âm thanh tốt và chi tiết hơn rất nhiều, giảm độ méo âm xuống đáng kể.

16 bit – Cấp độ tiêu chuẩn được sử dụng trên các đĩa CD

24-bit

Bit depth ở mức 24bit thường được dùng trong thu âm chuyên nghiệp và sản xuất âm thanh. Chúng có thể biểu diễn tới 16.777.216 cấp độ của biên độ, âm thanh nhờ vậy mà được thu một cách chi tiết, chuẩn xác hơn.

32-bit

Bit depth ở mức 32-bit thì âm thanh có chất lượng rất cao chỉ được sử dụng trong một số trung tâm nhạc số hoặc plugins. Độ sâu bit này không được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống bởi để lưu trữ một tệp âm thanh với Bit depth cao như vậy sẽ tốn rất nhiều dung lượng.

48-bit

Đây là một độ sâu bit được sử dụng trong một số thiết bị và phần mềm thu âm cao cấp. Nó có thể biểu diễn 281.474.976.710.656 cấp độ của biên độ. Tạm thời thì đây là độ sâu bit lớn nhất được sử dụng, các nhà sản xuất cũng đang ko ngừng phát triển công nghệ để có thể nâng độ sâu bit thêm nhiều hơn nữa.

48-bit dùng cho các thiết bị, phần mềm thu âm cao cấp

Cách tính Bit depth như thế nào?

Độ sâu bit được tính bằng cách xác định số bit được sử dụng để biểu diễn biên độ của tín hiệu âm thanh. Công thức để tính độ sâu bit là:

Độ sâu bit = log2 (số giá trị biên độ có thể có)

Ví dụ, giả sử chúng ta có một tín hiệu âm thanh 16 bit. Số giá trị biên độ có thể có là 2^16 (hoặc 65.536), vì mỗi bit có thể biểu diễn hai giá trị có thể (0 hoặc 1). Sử dụng công thức trên, chúng ta có thể tính độ sâu bit như sau: Bit depth = log2 (65.536) = 16.

Dưới đây là bảng công thức tính độ sâu bit đối với kênh Mono:

Công thức tính độ sâu bit đối với kênh Mono

Ví dụ cụ thể của file audio mono với Bit depth tương ứng:

Ví dụ cụ thể của file audio mono với Bit depth tương ứng

Công thức tính Bit depth với file stereo.

Công thức tính Bit depth với file stereo

Bảng ví dụ về file âm thanh stereo và Bit depth tương ứng:

Bảng ví dụ về file âm thanh stereo và Bit depth tương ứng

Ứng dụng của Bit depth trong âm thanh

Bit depth có quyết định tới chất lượng và độ chính xác của âm thanh kỹ thuật số. Vì thế chúng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực âm thanh.

Bit depth trong thu âm, sản xuất âm thanh chuyên nghiệp

Trong các bản thu chuyên nghiệp, độ sâu bit đóng vai trò quan trọng trong việc ghi lại và bảo tồn chất lượng âm thanh đã được ghi lại. Bit depth được dùng trong các phần mềm thu âm và sản xuất âm thanh cũng như nhiều thiết bị thu âm chuyên nghiệp.

Trong các giai đoạn trộn và master, độ sâu bit cao cũng được ưa chuộng để tránh mất chất lượng âm thanh. Điều này bởi vì khi nhiều track được trộn với nhau, một số thông tin âm thanh có thể bị mất do quá trình lượng tử hóa. Sử dụng độ sâu bit cao cho phép trộn và master chính xác hơn, dẫn đến một sản phẩm âm thanh cuối cùng với độ chính xác và độ phân giải cao hơn.

Bit depth trong thu âm, sản xuất âm thanh chuyên nghiệp

Bit depth trong các tệp âm thanh số

Trong các tập tin âm thanh kỹ thuật số, độ sâu bit ảnh hưởng đến kích thước của tập tin và mức độ chất lượng âm thanh. Độ sâu bit cao dẫn đến kích thước tập tin lớn hơn, nhưng cung cấp nhiều chi tiết và độ chính xác hơn trong tín hiệu âm thanh. Ví dụ, một tập tin âm thanh chất lượng CD có độ sâu bit là 16 bit, trong khi một tập tin âm thanh độ phân giải cao có thể có độ sâu bit lên đến 24 bit hoặc cao hơn.

Điều này còn ảnh hưởng tới việc nghe nhạc, xem phim trực tuyến trên các trang web. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ không chỉ nâng cao chất lượng âm thanh của nhạc, phim khi hỗ trợ cả những định dạng không sử dụng thuật toán nén mà còn cung cấp các tệp âm thanh với Bit depth cao hơn (tất nhiên để lưu trữ loại này thì sẽ tốn dung lượng hơn rất nhiều).

Bit depth trong các tệp âm thanh số

Bit depth trên các thiết bị âm thanh

Bit depth còn được các nhà sản xuất thiết bị âm thanh chuẩn hóa trên các thiết bị của mình. Tiêu biểu nhất có thể kể tới những thiết bị như:

• Amply đa kênh, âm thanh nghe nhạc cao cấp của các thương hiệu như Yamaha, Pioneer, Marantz,…
• Dùng trên bàn mixer để có thể hỗ trợ xử lý các âm thanh, nhạc cụ có Bit depth cao.
• Một số dòng micro thu âm cao cấp cũng hỗ trợ Bit depth cao để giữ được độ chân thực nhất cho tiếng thu.
• Đầu karaoke DVD, CD hỗ trợ phát những tệp âm thanh với độ sâu bit cao.

Bit depth trên các thiết bị âm thanh

Một số thông tin thú vị về khái niệm “Bit depth là gì”

Dưới đây là một số thông tin về Bit depth có thể bạn chưa biết.

Bit depth ra đời từ khi nào?

Thuật ngữ Bit depth – độ sâu bit đã được sử dụng trong lĩnh vực khoa học máy tính ít nhất từ những năm đầu thập niên 1970, khi nó là một khái niệm quan trọng trong việc phát triển hình ảnh số và đồ họa màu sắc. Sau đó, thuật ngữ này đã được áp dụng bởi các lĩnh vực khác liên quan đến dữ liệu số, bao gồm âm thanh số. Nhưng không ai biết chính xác được sự ra đời của chúng từ khi nào.

Bit depth được sử dụng trong lĩnh vực khoa học máy tính từ những năm 1970

Bit depth audio là gì?

Là thuật ngữ dùng để chỉ Bit depth trong âm thanh (không đề cập tới hình ảnh, màu sắc hay trong các lĩnh vực khác.

Ai là người nghiên cứu ra Bit depth?

Có nhiều chuyên gia đã nghiên cứu khái niệm độ sâu bit và các ứng dụng của nó trong các lĩnh vực khác nhau. Một số cái tên có thể kể đến như:

• Harry Nyquist: Một kỹ sư và toán học gia người Mỹ đã giới thiệu khái niệm lượng tử hóa vào những năm 1920, đặt nền tảng cho xử lý tín hiệu kỹ thuật số.
• Claude Shannon: Nhà toán học và kỹ sư điện người Mỹ đã giới thiệu khái niệm entropy và lý thuyết thông tin vào cuối những năm 1940, cung cấp một khung lý thuyết để hiểu dữ liệu và truyền thông số.
• Thomas Stockham: Kỹ sư điện người Mỹ đã tiên phong trong công nghệ âm thanh số vào những năm 1960 và 1970, bao gồm việc phát triển hệ thống ghi âm số thương mại đầu tiên.
• David E. Blackmer: Kỹ sư âm thanh người Mỹ đã thành lập dbx, Inc. vào những năm 1970 và phát triển hệ thống giảm nhiễu dbx, cải thiện phạm vi động của các bản ghi âm tương tự.
• Robert Stuart: Kỹ sư âm thanh người Anh đã đồng sáng lập Meridian Audio vào những năm 1980 và phát triển định dạng nén âm thanh Meridian Lossless Packing (MLP), được sử dụng cho các đĩa DVD-Audio đầu tiên.

Bit depth khác với Bitrate về bản chất

Sự khác nhau giữa Bitrate và Bit depth là gì?

Rất nhiều bạn mới tìm hiểu bị nhầm lẫn giữa Bitrate và Bit depth. Vậy hai khái niệm này có gì khác nhau?

Trên đây là bài viết giải đáp Bit depth là gì cũng như tìm hiểu về ứng dụng của chúng trong âm thanh. Mong rằng với những thông tin mà chúng tôi cung cấp sẽ giúp bạn hiểu hơn về Bit-depth, theo dõi chúng tôi để biết thêm thật nhiều thông tin bổ ích khác nữa nhé! Hẹn gặp các bạn trong những bài viết sau.

Duy Shinota

Với hơn 15 năm trong lĩnh vực âm thanh, tôi đã và đang setup rất nhiều hệ thống âm thanh khác nhau: Từ các dàn loa đám cưới đến các hệ thống âm thanh sân khấu lớn. Với kinh nghiệm và đam mê công việc của mình chắc chắn khi có nhu cầu liên hệ đến Lacvietaudio.com bạn sẽ nhận được những tư vấn chất lượng và hiệu quả nhất!