Sample Rate و Bit Depth
حقيقةً صعُب علي اختيار ألفاظ عربية مختصرة لذا سيكون الأفضل اخذ المعنى من شرح كل من الاثنين
ومن الجدير بالذكر أنك لو بحثت عنها ستجد الكثير يفصل بين هذين الاثنين رغم أنهم متداخلين بصورة كبيرة تجعلهم مكملين لبعض
والأهمية بالموضوع أنك عندما تريد شراء كرت صوت ، أو مايكروفون بكيبل USB ، ستجد من تفاصيل المنتج:
Bit Rate مثلاً : 16 بت
وال sample rate : مثلا 48000 هيرتز
أيضاً نفس الأمر عندما يأتي الأمر لصيغ الملفات الصوتية والتسجيل وإعدادات الكرت الصوتي ، فماذا تعني؟
سنبدأ موضوعنا بمقدمة تتكلم عن حقيقة الصوت الذي نسجله وكيف يتعامل معه جهاز الكمبيوتر
فكما تعلمون، جهاز الكمبيوتر لا يتعامل بالاشكال ولا يتعامل بالاصوات ولايتعامل بالألوان ( عندما نتكلم عن اللغة الأساسية التي يفهمها جهاز الكمبيوتر) بالتالي فأي معلومة سواءً كانت صورة، فيديو ، أو مقطع صوتي لابد أن تترجم بلغة الكمبيوتر
وهي ( 1 و 0 ) أو بشكل أدق ( 1 = وجود اشارة ، وصفر = لا إشارة )
فعندما تقف أنت أمام المايكروفون وتسجل مقطع صوتي فستنتقل موجات الصوت عبر الهواء ثم يلتقطها المايكروفون وبعد ذلك تنتقل إشارة فولتية متصلة عبر الكيبل ( وهذه الاشارة تمثل موجة الصوت ) وبعدها يعمل كرت الصوت على ترجمتها إلى بيانات رقمية يفهمها الجهاز " وهنا " تبدأ القصة
هذه صورة تعطينا فكرة عامة عن شكل بياني للموجات ... ومن الوحدات التي نسمعها كثيراً وتهمنا هي "الهيرتز" Hz وهي عدد الدورات او الاهتزازات في كل ثانية
إذاً ماهو المهم في كل ماذكرناه؟
تخيل لو كان أمامك الصورة الموجودة في الأعلى وقلت لك أريد منك نسخها مثل ماهي وحفظها بحيث تعيدها لي متى ماحتجتها
ببساطة قد تنسخ منها صورة وتحفظها عندك بحيث يمكنك استرجاعها بأي وقت لكن عندما يأتي الأمر لجهاز الكمبيوتر فالأمر ليس بالبساطة التي نراها... فلغة الكمبيوتر هي بين ال 1 و ال 0
فعوضاً عن الرسم فإنه سيخزن المعلومات على شكل أرقام تدل على نقاط على الموجة
بمعنى أنه عوضاً عن تسجيل كامل الموجة فإنه سيقسم الثانية إلى نقاط ( على سبيل المثال23 نقطة ) كما في الصورة أعلاه
بحيث أن الجهاز سيحفظ مكان النقاط وارتفاع كل واحدة منها وبعد ذلك يوصل بينها فيحصل على صورة للموجة ليست مطابقة 100% ولكنها قريبة جداً من الشكل الأصلي
إذاً لنعود الآن مرة أخرى للمصطلحين ونسأل أنفسنا
ماهو الـ Sample Rate ؟
بشكل معقد يمكننا القول أنه معدّل النقاط التي يتم أخذها من موجة الصوت في كل ثانية والتي بناء عليها يتم بناء الموجة الصوتية الرقمية.
وكمثال::
انظر الى الصورة في أعلى اليسار ... هذه هي الموجة الأصلية
الصورة الأسفل منها تم وضع 6 نقاط بالثانية الواحدة (ليتم التوصيل بينها في النهاية )
لاحظ ان الموجة مشابهه ولكن ليست مطابقة والأمر يصبح أسوأ عندما استخدمنا نقطتين ولكن في الصورة الأعلى في اليمين
أصبحت الصورة أفضل بكثير عندما استخدمنا 10 نقاط ( بمعنى كلما زادت النقاط التي نستخدمها كلما أعطت صورة أقرب للموجة الأصلية )
لو كان ال sample rate يساوي 100 فهذا معناه أن كل ثانية ستقسم إلى 100 جزء متساوي في كل جزء ستكون هنالك نقطة والتي بالنهاية سنوصل بينها حتى تعطينا شكل الموجة وكل مازاد sample rate زادت النقاط في الثانية الواحدة
وبالتّالي قلّ تشوه الموجة في النهاية ( وبمعنى آخر أعطانا نتيجة أفضل )
مع العلم اننا نجد في الأجهزة الحديثة sample rate
44.1khz
48khz
96khz
192khz
طبعاً نحن نتكلم عن كيلو هيرزت وليس هيرتز 44.1khz = 44100hz
فتخيل الكم الهائل من النقاط وبالتالي المسافات بينها ستقل لأننا نتحدث عن ثانية واحدة وبالنهاية نتكلم عن هامش خطأ أقل كنتيجة
لكن هناك مشكلة! ( وهي أننا نعم قمنا بوضع نقاط على الموجة لكن حتى الآن لم نعطِ الكمبيوتر معلومات عن ارتفاع هذه النقاط وبالتالي كل النقاط التي خزنها الكمبيوتر تقع بخط مستقيم غير متميزة عن بعضها)
وهنا يأتي الـ bit depth
وحقيقةً هو لوحده قصة طويلة سأختصر فيها حتى لا أوجع دماغكم
الآن بعدما حددنا النقاط عبر الـ sample rate
سأصف لكم ال bit depth كأنها تعطي هوية لكل نقطة
مثل هويتك الوطنية في بلدك
فعندما تكون الهوية مكونة من 1 بت ( والذي يحتمل 0 و 1 )
هذا معناه حتى لو كان لديك مليون نقطة فالنقاط ستنقسم لفريقين أحدهم 0 والآخر 1 وفالنهاية ستكون الموجة مشوهة على شكل مضلعات مثل ماتشاهدون بالصورة في أعلى اليسار
بالمقابل لو تحولنا إلى 2 بت ( تخيل أن كل بت عبارة عن خانة وكل خانة تحتمل احتمالين مثل ماقلنا سابقا وهي 1 و 0 )
بالتالي ستكون هوية النقاط كالتالي (على أربع احتمالات ) :
إما : 0 0
أو 1 1
أو 1 0
أو 0 1
بالتالي البيانات ستنقسم لأربع مجموعات
المشكلة أن الموجة تحتوي على آلاف النقاط ففكرة أن كل النقاط سيتم وضعها في غير مكانها هي ماتعني أن هناك تشوه بالموجة
ما أريدك أن تفهمه من هنا أنه كلما زاد البت ( 8، 16 ، 24 ) زادت عدد خانات هوية النقطة
ففي حين أن 1 بت مثل ماقلنا يدعم احتمالين هما 1 و 0
و 2 بت يدعم 4 احتمالات التي ذكرناهم بالأعلى
فإن 8 بت يدعم 256 احتمال
و16 بت يعدم 65,536 احتمال
و 24 بت يدعم 16,777,216 احتمال
الفكرة هنا تحتاج لتفصيل أكثر لا أريد أن أكثر فيه فيصبح الموضوع أكثر تعقيداً مما هو عليه
لأن ببساطة لو افترضنا أن احدى النقاط كانت قيمتها الحقيقية في الموجة ( 110.4 ) وكان البت ديبث 1
هنا ليس لدينا الا خيارين فقط هما 1 و 0 فستذهب مع ال 1 لأنها اقرب اليه
بالتالي القيمة الحقيقية للنقطة تكون مختلفة تماماً عن المسجلة
في حين عندما يزيد البت ديبث وتزيد المستويات\ أو الاحتمالات المتاحة
مثلاً 8 بت ( 256 خانة ) ستشمل 110.4 وستقوم بتسجيله كـ ( 110 ) والذي يعتبر قريب جداً من القيمة الاصلية
لا أريد أن أزيد أكثر على هذه النقطة
لكن الخلاصة التي إذا اخذتها تكون وصلت
كل من الـ sample rate و الـ bit depth
سوياً يزودوا الكمبيوتر ببيانات إحداثية لنقاط موضوعة على الموجة بحيث يمكن للكمبيوتر أن يرسم هذه الموجة
وكلما زاد sample rate و bit depth زادت قدرة الكمبيوتر على رسم موجة أقرب للموجة الحقيقية
وكاستماع .. لن تلحظ الفارق بسهولة لأننا نتكلم عن فوارق بسيطة جداً ولكن كنصيحة .. فحالياً معظم كروت الصوت الحديثة تعطيك أعلى جودة 192Khz كـ sample rate و 24bit كـ bit depth
فلا تهمل هذا الشيء خصوصاً في الـ bit depth لأن لو لاحظتم عندما اعطيتكم الفارق بين 8 بت و 16 بت أضعاف هائلة جدا
وعندما تكلمنا عن الفارق بين 16 بت و 24 بت كانت انتقال من عشرات الآلاف إلى الملايين وهو فرق كبير أيضاً
لذا نصيحتي هي أن تأخذ هذا بالاعتبار حتى كشخص يريد تسجيل صوتي فمن الأفضل له أن يطلب من المعلق أن يعطيه الملف بجودة التسجيل لأن صيغة MP3 على سبيل المثال لها حد في ال sample rate وهو 48000 فصيغة acc وهي التي أتت كبديل لل mp3 في برامج المونتاج الاحترافية للفيديو لأنها ستعطيك الجودة لو كنت تبحث عنها
بقلم محمد الكويفي
اعلامي ومدون من غزة -فلسطين- ماجستير ادارة إعلام، بكالوريوس صحافة واعلام، دبلوم تكنلوجيا معلومات، دبلوم لغة انجليزية في الصحافة والسياسة، مدرب اعلام وانتاج ....
0 التعليقات
