Was ist der lauteste Ton, der in einer WAV-Datei gespeichert werden kann?

1004
alph

Gibt es ein Limit dafür, wie laut eine Audiodatei sein kann? Es gibt wahrscheinlich eine Grenze, um die Menschen daran zu hindern, sich die Ohren zu brechen, aber ich weiß nicht, was es ist.

4
Für die Ohren der Menschen ist es leider unmöglich, dass eine Datei auf dem Computer jemanden daran hindert, den Verstärker mechanisch auf 11 ... grawity vor 5 Jahren 7
Nein. Und was digital als "laut" angesehen wird, hängt wirklich von Wiedergabegeräten ab. Wenn Sie über einen Basis-Systemlautsprecher den Ton ausgeben, klingt der lauteste Ton möglicherweise genauso wie jeder andere Ton. Vielleicht würde der Lautsprecher knacken. Aber pumpen Sie die gleiche Audiodatei durch ein echtes Stereo- oder Soundsystem. Dann könnten Sie sich wahrscheinlich die Ohren blasen. Viele persönliche Audiogeräte verfügen über eingebaute Tonbegrenzer, die manchmal aktiviert / deaktiviert werden können, um das Ohr einer Person vor zu lautem Ton zu schützen. JakeGould vor 5 Jahren 0
@JakeGould ja, es gibt ein Limit. Sehen Sie meine Antwort. LPChip vor 5 Jahren 1

4 Antworten auf die Frage

7
sawdust

Was ist der lauteste Ton, der in einer WAV-Datei gespeichert werden kann?

So laut Sie möchten (vorausgesetzt, Ihr Mikrofon und Ihre Elektronik verzerren sich nicht), da die richtige Aufnahmetechnik vorsieht, dass der Eingangspegel so eingestellt werden sollte, dass Überlastung / Clipping des Eingangs vermieden wird.
IOW sollte der Aufnahmepegel an die Lautstärke der aufgenommenen Quelle angepasst werden.

Jedes Aufnahmemedium hat einen begrenzten Dynamikbereich, dh den Unterschied zwischen den lautesten und den leisesten Klängen, die gespeichert werden können. Bei typischen Musik- und Sprachaufzeichnungen müssen Sie Töne mit niedrigem Pegel für eine realistische Wiedergabe einfangen, damit der Aufnahmepegel entsprechend angepasst wird.
Für einen bestimmten Aufnahmepegel gibt es einen maximalen Schallpegel, der aufgenommen werden kann.
Wenn Sie jedoch laute Töne aufnehmen möchten, kann der Aufnahmepegel erhöht werden, so dass laute Töne aufgenommen werden können, jedoch aufgrund der begrenzten Dynamik die entsprechenden Töne mit niedrigem Pegel verloren gehen.

Wenn der Aufnahmepegel nicht an die Quelle angepasst werden kann, sind Audioaufnahmen von sehr leisen oder sehr lauten Tönen (z. B. Saturn V-Raketenstarts) nicht möglich. Glücklicherweise können die Aufnahmepegel angepasst werden, so dass es zu sehr lauten Ereignissen wie Raketenstarts kommt .

Gibt es ein Limit dafür, wie laut eine Audiodatei sein kann?

Technisch nicht, weil die Aufnahme nicht die absoluten Schallpegel der Quelle einhält.
Stattdessen erfasst die Aufnahme, ob analog oder digital, die relativen Schallpegel der Quelle, z. B. ob ein Instrument lauter spielt als das andere oder jemand, der über jemanden flüstert.
Die "Lautstärke" eines Audioclips hängt wirklich von der Wiedergabe ab und von der Leistung und der Lautsprecherleistung, die Sie für die Tonwiedergabe haben.

Die Schallpegel in Aufnahmen sind alle relativ zu einem maximalen Eingangspegel, der normalerweise mit 0 dB (dh null Dezibel) bezeichnet wird .
Die maximale akustische Lautstärke, die aufgezeichnet werden kann, wird von den verwendeten Mikrofonen und der Elektronik bestimmt.
Der Aufnahmeingenieur würde / sollte die erforderliche Dämpfung (oder Verstärkung) auf das Eingangssignal anwenden, so dass das maximale Signal während der Aufnahme als 0 dB registriert wird.

Wenn der 0dB-Pegel höher als notwendig eingestellt ist, wird der volle Dynamikbereich der Abtastwortgröße nicht verwendet, und weichere Töne verlieren an Auflösung.
Wenn der 0dB-Pegel niedriger als erforderlich eingestellt ist, werden die aufgezeichneten Signale abgeschnitten, sobald laute Töne den verfügbaren Headroom auslasten.

Es gibt also keine "Grenze" für den lautesten Ton, der einfach aufgenommen werden kann, da erwartet wird, dass der "maximale" Ton auf 0 dB eingestellt wird.
Um unerwartete Eingangssignale zu vermeiden, die lauter als die 0 dB-Ebene sind, verwenden moderne Aufnahmetechniken Kompressoren und Limiter, die normalerweise die Audioqualität beeinträchtigen.

Dies ist in Bezug auf die Aufnahme von Ton korrekt, muss jedoch ergänzt werden, um die Frage vollständig zu beantworten: Was ist der lauteste Ton, der in einem .wav gespeichert werden kann (unabhängig davon, wie er dorthin gelangt ist)? Dafür müssen Sie auf das andere Extrem schauen, das Minimum an Geräuschen, das von Hintergrundgeräuschen unterschieden werden kann. Die Anzahl der Bits definiert den möglichen Rauschabstand. Jedes Bit gibt Ihnen ungefähr 6 db. 16 Bits pro Kanal bieten Ihnen also die Möglichkeit, dass der lauteste Sound 96 dB lauter ist als der leiseste. (weiter) fixer1234 vor 5 Jahren 1
Das WAV-Format ist auf eine Dateigröße von 4 GB beschränkt, und eine Bittiefe von 16 ist für die meisten Zwecke ausreichend. Sie können jedoch eine höhere Bittiefe verwenden. 24 Bit würden Sie maximal um 144 dB lauter als das Minimum machen (dies übertrifft die Fähigkeiten von Aufnahmegeräten und muss daher synthetisch erstellt werden). Dies ist jedoch nur das Signal, das Sie an Ihr Wiedergabegerät speisen, das die Pegel wiedergeben kann. Weiterführende Literatur: https://en.wikipedia.org/wiki/WAV, https://en.wikipedia.org/wiki/Audio_bit_depth. fixer1234 vor 5 Jahren 0
Das technisch nein ist falsch. Es spielt keine Rolle, wie Sie es betrachten, es gibt einen Punkt in einem Wavefile, an dem Sie einfach nicht lauter werden können, was technisch gesehen ja bedeutet, dass es eine Grenze gibt. Sehen Sie meine Antwort. Ja, ich habe dort das falsche Bild verwendet, da ich kein anderes, besser geeignetes Bild finden konnte. Ich bin ein Tontechniker und habe umfangreiche Tests durchgeführt, um die Grenzen zu ermitteln. Wenn Sie den Ton so weit wie möglich technisch aufgebläht haben, wird es einen Punkt geben, an dem der Klang lauter wird und den Klang nicht mehr ändert. LPChip vor 5 Jahren 0
Es stimmt, es ist extrem laut, wenn Sie die Lautsprecher mit normaler Lautstärke spielen. Wenn Sie jedoch die Lautstärke Ihrer Lautsprecher auf einen niedrigen Pegel verringern, um die Lautstärke zu hören, werden Sie feststellen, dass, obwohl sehr verzerrt, möglicherweise nicht erkennbar, je nachdem, was Sie angefangen haben, ein Punkt vorhanden ist, an dem Sie den Lautsprecher verwenden Ton wird nicht lauter. Je näher Sie an dieses Maximum kommen, desto mehr müssen Sie die Lautstärke erhöhen, um Änderungen zu bemerken. LPChip vor 5 Jahren 0
@LPChip, Sie haben beide recht, der Unterschied ist die Semantik / Perspektive. Bei einer gegebenen Bittiefe gibt es ja eine maximale Lautstärke. Das Eingangssignal mit maximaler Amplitude, mit dem das Gerät umgehen kann, erfordert auch eine maximale Lautstärke. Normalerweise wird die Tonaufnahme auf 0 dB gesetzt, sodass bei normaler Aufnahme zusätzlicher Headroom am unteren Ende verschwendet wird oder die Lautstärke komprimiert wird. Sie können die Lautstärke jedoch über diese Grenze hinaus erhöhen, indem Sie sie synthetisch erstellen und die Bits erhöhen, um sie zu speichern. Sie konnten es nur so weit reproduzieren, wie das Gerät damit umgehen konnte. Die Frage war, was ein .wav speichern kann. fixer1234 vor 5 Jahren 0
@ fixer1234 auch so gibt es noch ein limit. Ich muss zugeben, alle meine Tests wurden mit 16 Bit, 44 kHz durchgeführt. Ich habe das nicht bei höheren Bitraten und Frequenzen getestet, um zu sehen, ob ich noch lauter gehen könnte. Theoretisch sollte ich das nicht können, aber ich habe das nicht getestet. LPChip vor 5 Jahren 0
@ fixer1234 * "Jedes Bit ergibt ungefähr 6 db '* - Sie scheinen die Lautstärke mit dem Dynamikbereich zu verwechseln. Wenn Sie darauf bestehen, den leisesten Ton aufzunehmen, muss der * Aufnahmepegel * niedrig gehalten werden müssen wirklich sehr laute Töne aufgenommen werden, dann kann / sollte der * Aufnahmepegel * hoch eingestellt werden, mit der bekannten Konsequenz, dass der begrenzte Dynamikbereich dazu führt, dass weniger laute Töne im Grundrauschen verloren gehen 16-Bit-Aufnahme eines SaturnV-Raketenstartes, der nur wenige Kilometer entfernt ~ 150 dB (A) entfernt war und kaum geklemmt wird, ist Ihrer Meinung nach nicht möglich. sawdust vor 5 Jahren 0
@sawdust, ich habe versucht, es mit der Frage in Einklang zu bringen. Ja, die Lautstärke bezieht sich wirklich auf die Aufnahme und Wiedergabe, weshalb ich Ihre Antwort für richtig hielt. "Loudness" in der Frage ist der falsche Begriff, da eine .wav-Datei die Lautstärke nicht codiert oder speichert, sondern den dynamischen Bereich speichert. Re: Saturn-Start: Sie können einen 150dBA-Sound aufnehmen, in einer 16-Bit-Datei speichern und möglicherweise mit 150dBA wiedergeben, aber die 16-Bit-Datei kann den Dynamikbereich von 150dBA nicht halten. Ich werde nur eine weitere Antwort posten, um zu versuchen, sie genauer zu behandeln. fixer1234 vor 5 Jahren 1
* "" Loudness "in der Frage ist der falsche Begriff, weil eine .wav-Datei die Lautstärke nicht codiert oder speichert, sondern den dynamischen Bereich speichert." * - Bingo, wir haben einen Gewinner! sawdust vor 5 Jahren 0
Richtig, ich kann dem zustimmen. Wenn wir Loudness als falschen Begriff weglassen und die Frage ungeachtet dessen, was ich getan habe, betrachten, ändern sich die Dinge. Aber wenn Sie Loudness wörtlich nehmen, dann ja ... das ist etwas anderes. LPChip vor 5 Jahren 0
4
fixer1234

Was ist der lauteste Ton, der in einer WAV-Datei gespeichert werden kann?

Es gibt keinen "lautesten" Ton, der in einer WAV-Datei gespeichert werden kann, da WAV-Dateien keine "Lautstärke" speichern. Ich werde im Folgenden näher darauf eingehen.

Gibt es ein Limit dafür, wie laut eine Audiodatei sein kann?

Keine Lautheitsgrenze, jedoch gibt es eine Begrenzung für den dynamischen Bereich, der sich auf die Lautstärke bezieht.

Lautstärke

Die Lautstärke ist das, was Sie hören, und es kann als absoluter Wert basierend auf dem Schalldruck gemessen werden. Für den Kontext beginnt die Schalldruckskala bei 0 dB als Schwelle des normalen menschlichen Gehörs. Lautheit von 120-130 dB verursacht Schmerzen.

Nur der Originalton und der wiedergegebene Ausgang haben eine Lautstärke. Die Lautstärke des wiedergegebenen Ausgangs ist nur durch die Leistungsfähigkeit des Geräts begrenzt. Sie können es so laut machen, wie es das Gerät verarbeiten kann, unabhängig davon, wie laut der Originalton war oder wie er gespeichert wurde.

Amplitude

Während der Aufnahme- und Wiedergabevorgänge wird der Ton durch eine elektrische Wellenform dargestellt. Die Amplitude der Wellenform repräsentiert die Lautstärke. Unabhängig davon, welche Ausrüstung das Signal verarbeitet, hat es eine maximale Amplitude, die es verarbeiten kann.

Wenn die Wellenform mehr Amplitude hat, als das Gerät verarbeiten kann, kann der überschüssige Anteil nicht verarbeitet werden, sodass er im Wesentlichen an der Grenze abgeschnitten wird. Das beschreibt der Clipping @LPChip. Die Darstellung der Lautstärke während dieser Vorgänge ist daher auf eine gerätespezifische Obergrenze beschränkt.

Während des Aufnahmevorgangs wird die Amplitudengrenze verwendet, um sicherzustellen, dass der lauteste Quellton genau aufgenommen (nicht abgeschnitten) wird. Die Amplituden beziehen sich auf die obere Grenze der Ausrüstung, die mit Null bezeichnet wird, und alles darunter ist ein negativer relativer Wert. Das ist die 0 dB @Sawdust bezieht sich auf. (Beachten Sie, dass dies nicht mit der zuvor erwähnten Hörschwelle von 0 dB zusammenhängt.) Die maximale Lautstärke des Originaltons entspricht also dem Maximum des in einer bestimmten .wav-Datei dargestellten Werts. Dieses Maximum kann jedoch beliebig sein Lautstärke.

Während der Wiedergabe bestimmt die Amplitudengrenze des Geräts die maximale Lautstärke, die ausgegeben werden kann. das lauteste, dass Sie den "lautesten" Ton ausgeben können, der in der WAV-Datei dargestellt wird; Die Ausgangslautstärke ist eine Funktion des Wiedergabegeräts und nicht das, was in der WAV-Datei gespeichert ist.

Dynamikbereich

Um sicherzustellen, dass die lautesten Töne genau erfasst und wiedergegeben werden und die leisesten Töne nicht durch Hintergrundgeräusche verloren gehen, müssen Tonaufnahme und -wiedergabe beide Extreme ansprechen. Die Beziehung zwischen dem leisesten Ton, der wiedergegeben wird, und dem lautesten wird als dynamischer Bereich bezeichnet.

Die WAV-Datei

Die WAV-Datei codiert den dynamischen Bereich. dh relative Lautstärke eher als tatsächliche Lautstärke. Es wird als numerischer Wert unter Verwendung der verfügbaren Bittiefe codiert (mehr Bits können eine größere Anzahl speichern). Die Anzahl der Bits definiert den dynamischen Bereich, der gespeichert werden kann. Jedes Bit bietet einen Dynamikbereich von 6 dB. Die typische Tiefe von 16 Bit ermöglicht einen Dynamikbereich von 96 dB, der für die meisten Anforderungen an die Tonaufnahme ausreicht.

Sie könnten mehr Bits verwenden und einen größeren dynamischen Bereich speichern, aber eine bestimmte Bittiefe definiert die Grenze. Das heißt, um wie viel lauter der lauteste Ton mit dem leisesten Ton verglichen werden kann, nicht jedoch, wie laut der lauteste Ton wiedergegeben wird.

3
LPChip

Da wir von einer .wav-Datei sprechen, gibt es ja ein Limit.

Wenn Sie eine Wellenform in einem Editor betrachten, sehen Sie, dass der Editor über einen Bildschirm verfügt, in dem die Wellenform gezeichnet wird, und Sie können bei den meisten Wellenformen den oberen und unteren Rand der Kurve sehen.

Wenn Sie die Kurve vollständig im Fenster sehen, wird der Klang nicht verzerrt. Wenn Sie eine Wellenform normalisieren, wird sie so gestreckt, dass sie so groß ist, wie sie nur in dieses Fenster passen kann.

Dies erzeugt eine gute Klangqualität und ist ziemlich laut. Es wird wahrscheinlich um die gleiche Lautstärke wie andere Töne gehen, da andere Leute dasselbe tun. Sie müssen bedenken, dass Wellenformen eine unterschiedliche Dynamik haben und dass dies auch die Lautstärke beeinflusst.

Wenn Sie eine normale Sinussignalform abspielen würden, die perfekt zum Fenster passt, erhalten Sie eine bestimmte Lautstärke. Wenn Sie jetzt vorgeben, dass das Fenster größer ist und Sie die Lautstärke der Sinus-Wellenform erhöhen, wird der Klang tatsächlich lauter. Sie werden sehen, dass die Wellenform auf der linken und rechten Seite der oberen Kurve rund ist, aber in der Mitte oben, anstatt einen schönen Halbkreis zu bilden, wird sie jetzt durch das Fenster, in dem Sie sie sehen, abgeschnitten. Die Wellenform selbst hat seine Form verändert. Dies führt zu einer geringfügigen Verzerrung des Sounds, dafür ist die Lautstärke jedoch höher.

Wenn Sie die Lautstärke weiter erhöhen, wird dieser Sinus höher als das Fenster, wodurch die Wellenform noch stärker deformiert wird.

So würde es aussehen: Quelle des Bildes

Wenn Sie die Wellenform vergrößern, wird die Breite am oberen und unteren Rand größer, wodurch der Klang lauter wird. An einem bestimmten Punkt werden Sie jedoch die Sinuswellenform in eine quadratische Wellenform umwandeln. Zu diesem Zeitpunkt verformt sich die Wellenform nicht weiter und Sie haben die mögliche maximale Verstärkung des Audios erreicht. Da dies ein dynamischer Prozess ist, vorausgesetzt, dass eine Wellenform unterschiedliche Formen aufweist (Sie können beispielsweise eine quadratische Wellenform nicht so stark wie eine Sinuswellenform verstärken, aber in der Natur ist eine quadratische Wellenform bereits viel lauter als eine Sinuswellenform) Antworten Sie, um zu sagen, wie viel Sie die Lautstärke tatsächlich erhöhen können. Es gibt jedoch mathematische Formeln, die jedoch außerhalb des Bereichs von SuperUser liegen.

Dieses Bild zeigt wirklich einen DC-Offset und keine reine Pegelverstärkung. Das würde nicht nur den Schnittbereich verzerren, sondern auch die Lautsprecher ständig an einem Nicht-Null-Ruhepunkt halten und schnell Wärme aufbauen. (Es würde auch, wie ich völlig zustimme, blutig 'orrible' klingen;) Tetsujin vor 5 Jahren 1
Diese Antwort ist falsch. Ich könnte jemanden aufnehmen, der flüstert, und eine andere Person, die schreit. Ich könnte die Aufnahmepegel leicht anpassen, so dass Ihre Methode, die Wellenform zu betrachten, unbrauchbar wäre, um herauszufinden, welche Aufnahme das Flüstern im Vergleich zum Schreien war. sawdust vor 5 Jahren 1
Auch wenn Sie das .wav wieder in analog umwandeln, ist dies nicht korrekt. Die Lautstärke bezieht sich auf die Amplitude, nicht auf die Wellenform. Eine abgeschnittene Welle hat mehr Kraft (und wird dadurch möglicherweise durch Ihr Gehör für etwas lauter verwirrt), aber diese zusätzliche Kraft wird eher zu Wärme als zu Luftbewegung, wenn Sie sie reproduzieren. fixer1234 vor 5 Jahren 0
Ich bin Audiotechniker und habe mit beschnittenen Wellenformen in mehreren Audio-Editoren experimentiert, einschließlich der Frage, wie laut ich gehen kann. Es gibt wirklich einen Punkt, an dem man einfach nicht lauter werden kann. LPChip vor 5 Jahren 0
Richtig, es gibt einen Punkt, an dem Sie nicht lauter werden können (Amplitude), aber das bezieht sich auf die Anzahl der Bits, die die Welle speichern, und die Grenzen der Geräte, die versuchen, sie zu reproduzieren. Das Clipping ist ein Nebeneffekt oder ein Ergebnis des Versuchs, das Signal über die maximale Amplitude, die das Gerät verarbeiten kann, zu verstärken oder zu reproduzieren oder eine Welle mit einer größeren Amplitude zu speichern, als die Bittiefe darstellen kann. Dies ist jedoch nicht der Grund, warum es ein Limit gibt. fixer1234 vor 5 Jahren 0
* "Ich bin Tontechniker" * - Sie scheinen nur mit der Wiedergabe vertraut zu sein und das Konzept des * Aufnahmepegels * völlig zu vergessen. sawdust vor 5 Jahren 2
@sawdust Ich habe nie gesagt, dass ich mit dem Aufnahmepegel nicht vertraut bin. Ich habe nur das Wavefile selbst betrachtet, denn am Ende geht es um diese Frage. Ob Sie etwas mit einer sehr geringen Lautstärke aufnehmen oder mit hoher Lautstärke, so dass es abgeschnitten ist oder nicht, spielt für die Wave-Datei selbst keine Rolle. LPChip vor 5 Jahren 0
Ich glaube nicht, dass Sie eine digitale Audiodatei so beschneiden können, wie Sie sie beschreiben. Was ich in Ihrer Antwort gelesen habe, scheint für die Eingabe / Ausgabe relevanter zu sein, nicht jedoch für das digitale (Audio-) Dateiformat. Damon vor 5 Jahren 0
@Damon oh, Sie schneiden definitiv eine digitale Audiodatei ab. Öffnen Sie eine Wave-Datei, normalisieren Sie sie zuerst, sodass sie am besten in den Audio-Editor passt und so laut wie möglich ist, ohne zu beschneiden. Wenden Sie jetzt einen Verstärkungseffekt auf die Wellenform an, so dass sie geklippt wird, und speichern Sie die Wave-Datei, öffnen Sie sie wieder und verringern Sie die Lautstärke. Tada, der Clip ist immer noch da. LPChip vor 5 Jahren 1
Es sieht so aus, als wollten Sie das [** Amplitudenverzerrung durch Clipping ** - Bild] (https://www.electronics-tutorials.ws/amplifier/amp12a.gif) Ihrer [verlinkten Seite] (https: //) anzeigen. www.electronics-tutorials.ws/amplifier/amp_4.html) davidmneedham vor 5 Jahren 0
@davidmneedham oh wow, kann nicht glauben, dass ich das falsche Bild hatte ... bearbeitet. Vielen Dank. :) LPChip vor 5 Jahren 0
Diese Beschränkung gilt für die Aufnahme und Wiedergabe (und ist korrekt, wenn Sie über einen dieser Prozesse sprechen), hat aber nichts mit dem zu tun, was in einer .wav-Datei gespeichert ist (was die Frage ist). Der Maximalwert in einer WAV-Datei kann während der Verarbeitung einer beliebigen Lautstärke oder Amplitude zugeordnet werden. Die Antwort ist technisch korrekt für das, was sie sagt, aber nicht wirklich beantwortet, was in der Frage gestellt wurde. fixer1234 vor 5 Jahren 1
1
user2629074

In Wave-Dateien ist die "Lautstärke" eines Sounds die Funktion der Amplitude der Wellenform, die aus Samples besteht. Die Bitrate der Datei bestimmt die maximalen / minimalen Werte für jede Probe.

8-Bit-Audio: -128 bis 127

16-Bit-Audio: -32760 bis 32760

32-Bit-Audio: -1.0f bis 1.0f (Fließkommazahl).

Die "lautesten" Klänge sind alle Wellen, die zwischen den maximalen und minimalen Werten eines Samples bei der angegebenen Bitrate oszillieren. (EG -1.0f und 1.0f für 32-Bit-Audio)

Weiterführende Literatur: https://blogs.msdn.microsoft.com/dawate/2009/06/23/intro-to-audio-programming-part-2-demystifying-the-wav-format/

Auf dem richtigen Weg, aber nicht ganz da. Unter https://en.wikipedia.org/wiki/Audio_bit_depth erfahren Sie, wie die Bits sich auf das Volumen beziehen. fixer1234 vor 5 Jahren 0

Verwandte Probleme