Co to jest szum kwantyzacji?
Szum kwantyzacji to zniekształcenie powstające podczas konwersji sygnału analogowego na cyfrowy w przetworniku A/C, czyli A/D. Wynika z tego, że sygnał analogowy może przyjmować nieskończenie wiele wartości, a sygnał cyfrowy zapisuje amplitudę tylko z określoną dokładnością, zależną od liczby bitów.
Rozdzielczość bitowa a szum
Im większa liczba bitów, tym więcej możliwych poziomów zapisu amplitudy:
- 8 bitów: 256 poziomów,
- 16 bitów: 65 536 poziomów,
- 24 bity: 16 777 216 poziomów.
Każdy dodatkowy bit podwaja liczbę poziomów kwantyzacji, przez co błąd zaokrąglenia jest mniejszy. W praktyce przyjmuje się zasadę:
Zwiększenie rozdzielczości o 1 bit zmniejsza poziom szumu kwantyzacji o około 6 dB.
Dokładniej jest to około 6,02 dB.
Związek z dynamiką i SNR
Dla idealnego przetwornika zależność między liczbą bitów a stosunkiem sygnału do szumu można opisać wzorem:
SNR ≈ 6,02 · N + 1,76 dB
Gdzie N to liczba bitów. Oznacza to, że przetwornik 16-bitowy ma teoretyczny zakres dynamiki około 98 dB, a 24-bitowy około 146 dB.
Znaczenie w realizacji dźwięku
Mniejszy szum kwantyzacji oznacza czystszy zapis cichych fragmentów sygnału. Dlatego w nagraniach i systemach cyfrowych stosuje się większe rozdzielczości, np. 24 bity, aby uzyskać większy zapas dynamiki i mniejsze ryzyko słyszalnych artefaktów.