Qual é o som mais alto que pode ser armazenado em um arquivo .wav?

Question

Existe um limite de quão alto um arquivo de áudio pode ser? Provavelmente há um limite para impedir que as pessoas quebrem as orelhas, mas não sei o que é isso.

    

Answer 1

Dado que falamos de um arquivo .wav, sim, há um limite.

Quando você olha para uma forma de onda em um editor, você verá que o editor tem uma tela na qual a forma de onda é desenhada, e você pode ver a parte superior e inferior da curva para a maioria das formas de onda.

Se você puder ver a curva inteiramente na janela, o som não irá distorcer. A normalização de uma forma de onda aumentará tanto o tamanho que ela pode obter enquanto se encaixa nessa janela.

Isso produz um som de boa qualidade e é bastante alto. É provavelmente vai estar em torno do mesmo volume que outros sons, como outras pessoas fazem o mesmo. Você deve ter em mente que as formas de onda têm dinâmicas diferentes e isso também afeta o volume.

Se você tocasse uma forma de onda senoidal normal que se encaixa perfeitamente na janela, você obtém um determinado volume. Se você fingir que a janela é maior e aumentar o volume da forma de onda senoidal, o som fica mais alto. Você verá que no lado esquerdo e direito da curva superior, a forma de onda é redonda, mas no topo do meio, em vez de formar um meio círculo bonito, agora está cortada pela janela na qual você está visualizando. em si mudou de forma. Isso faz com que o som distorça ligeiramente, mas, em contrapartida, o volume é maior.

Se você continuar a aumentar o volume, esse seno ficará mais alto além da janela, o que deforma ainda mais a forma de onda.

Isso é o que seria: Fonte da imagem

Conforme você aumenta a forma de onda, a largura na parte superior e inferior aumenta, o que torna o som mais alto, mas em algum momento, você transformará a forma de onda senoidal em uma forma de onda quadrada, que é seu limite. Nesse ponto, a forma de onda não se deformará mais e você alcançou a possível amplificação máxima do áudio. Como esse é um processo dinâmico, dado que uma forma de onda tem formas diferentes (por exemplo, você não pode amplificar uma forma de onda quadrada tanto quanto uma forma de onda senoidal, mas na natureza, uma forma de onda quadrada já é muito mais alta que uma forma de onda senoidal) resposta para dizer o quanto você pode realmente aumentar o volume. Existem fórmulas matemáticas disponíveis, mas isso vai além do escopo do Superusuário.

    

Answer 2

What is the loudest sound that can be stored in a .wav file?

Tão alto quanto você quiser (supondo que o microfone e os componentes eletrônicos não sejam distorcidos), uma vez que a técnica de gravação apropriada determina que o nível de entrada deve ser ajustado para evitar sobrecarga / corte de entrada. IOW o nível de gravação deve ser ajustado para corresponder ao volume da fonte que está sendo gravada.

Cada meio de gravação possui um alcance dinâmico limitado, ou seja, a diferença entre os sons mais altos e mais baixos que podem ser salvos. Gravações típicas de música e fala precisam capturar sons de baixo nível para reprodução realista, de forma que o nível de gravação seja ajustado apropriadamente.
Para um dado nível de gravação , existe um nível máximo de som que pode ser gravado.
No entanto, se você precisar gravar sons altos, o nível de gravação pode ser aumentado para que níveis mais altos de som possam ser gravados, mas com uma perda correspondente de sons de baixo nível devido à faixa dinâmica limitada.

Se os níveis de gravação não pudessem ser ajustados para corresponder à fonte, então gravações de áudio de sons muito suaves ou sons muito altos (por exemplo, lançamentos de foguetes Saturn V) não seriam possíveis. Felizmente, os níveis de gravações podem ser ajustados, por isso existem gravações de eventos muito altos, como lançamentos de foguetes .

Is there a limit on how loud an audio file can be?

Tecnicamente não, porque a gravação não mantém os níveis de som absolutos da fonte.
Em vez disso, a gravação, seja analógica ou digital, captura os níveis de som relativos da fonte, e. se um instrumento está tocando mais alto que outro, ou alguém gritando por alguém sussurrando.
O "loudness" de um clipe de áudio é realmente determinado na reprodução, e com a quantidade de potência e eficiência de alto-falante que você tem para reprodução de som.

Os níveis de som nas gravações são todos relativos a um nível de entrada máximo tipicamente designado 0dB (ou seja, zero deciBels), também conhecido como nível de gravação . O volume acústico máximo que poderia ser gravado seria ditado pelos microfones e aparelhos eletrônicos empregados. O engenheiro de gravação deve / deve aplicar a atenuação necessária (ou ganho) ao sinal de entrada para que o sinal máximo durante a gravação seja registrado como 0 dB.

Se o nível de 0dB for definido acima do necessário, o intervalo dinâmico completo oferecido pelo tamanho da palavra de amostragem não será utilizado e os sons mais suaves perderão a resolução.
Se o nível de 0dB estiver definido abaixo do necessário, então, quando os sons altos esgotarem o espaço livre disponível, o sinal gravado será interrompido.

Portanto, não há "limite" para o som mais alto que pode ser gravado simplesmente porque o som "máximo" deve ser ajustado para o nível 0dB.
Para prevenir qualquer entrada inesperada mais alta que o nível 0dB, as técnicas modernas de gravação usam compressores e limitadores, geralmente um prejuízo para a qualidade do áudio.

    

Answer 3

What is the loudest sound that can be stored in a .wav file?

Não há som "mais alto" que possa ser armazenado em um arquivo .wav porque os arquivos .wav não armazenam "loudness". Eu vou elaborar abaixo.

Is there a limit on how loud an audio file can be?

Não é um limite de intensidade, mas há um limite para o intervalo dinâmico, relacionado ao volume.

Loudness

A intensidade é o que você ouve e pode ser medida como um valor absoluto com base na pressão sonora. Para o contexto, a escala de pressão sonora começa em 0 dB como o limiar da audição humana normal; o volume de 120-130 dB causa dor.

Apenas o som original e a saída reproduzida têm intensidade. O volume da saída reproduzida é limitado apenas pela capacidade do equipamento; você pode fazê-lo tão alto quanto o equipamento pode suportar, independentemente de quão alto o som original foi ou como foi armazenado.

Amplitude

Durante os processos de gravação e reprodução, o som é representado por uma forma de onda elétrica. A amplitude da forma de onda representa o volume. Qualquer equipamento que esteja processando o sinal tem alguma amplitude máxima que ele pode suportar.

Se a forma de onda tiver mais amplitude do que o equipamento pode processar, a parte excedente não pode ser processada, portanto, ela é essencialmente cortada no limite. Esse é o recorte que o @LPChip descreve. Portanto, a representação de intensidade durante esses processos é restrita a um limite superior específico do equipamento.

Durante o processo de gravação, o limite de amplitude é usado para garantir que o som da fonte mais alta seja gravado com precisão (não cortado). As amplitudes são referenciadas ao limite superior do equipamento, que é rotulado como zero, e tudo abaixo disso é um valor relativo negativo. Esse é o 0 dB que o @sawdust se refere. (Observe que isso não está relacionado ao limiar auditivo de 0 dB mencionado anteriormente.) Assim, por design, qualquer que fosse o volume máximo do som original corresponde ao máximo do representado em um arquivo .wav específico , mas esse máximo pode ser qualquer intensidade.

Durante a reprodução, o limite de amplitude do equipamento determina o volume máximo que pode ser emitido; ou seja, o mais alto que você pode produzir o som "mais alto" representado no arquivo .wav; o limite de intensidade de saída é uma função do equipamento de reprodução em vez do que é armazenado no arquivo .wav.

Intervalo Dinâmico

Para garantir que os sons mais altos sejam capturados e reproduzidos com precisão, e que os sons mais silenciosos não sejam perdidos no ruído de fundo, a gravação e reprodução de som precisam abordar ambos os extremos. A relação entre o som mais silencioso que será reproduzido e o mais alto é chamado de faixa dinâmica.

O arquivo .wav

O arquivo .wav codifica o intervalo dinâmico; ou seja, intensidade relativa em vez de intensidade real. Ele é codificado como um valor numérico usando a profundidade de bits disponível (mais bits podem armazenar um número maior); o número de bits define o intervalo dinâmico que pode ser armazenado. Cada bit fornece 6 dB de faixa dinâmica. A profundidade típica de 16 bits permite uma faixa dinâmica de 96 dB, o que é suficiente para cobrir a maioria dos requisitos de gravação de som.

Você pode usar mais bits e armazenar um intervalo dinâmico maior, mas uma determinada profundidade de bits define o limite. Ou seja, quanto mais alto o som mais alto pode ser comparado ao som mais baixo, mas não o quão alto o som mais alto será reproduzido.

    

Answer 4

Nos arquivos de onda, a "intensidade sonora" de um som é a função da amplitude da forma de onda, que é composta de amostras. A taxa de bits do arquivo determina os valores máximo / mínimo para cada amostra.

Áudio de 8 bits: -128 a 127

áudio de 16 bits: -32760 a 32760

Áudio de 32 bits: -1,0f a 1,0f (ponto flutuante).

Os sons "mais altos" seriam qualquer onda que oscilasse entre os valores máximo e mínimo de uma amostra em sua taxa de bits dada. (E.G. -1.0f e 1.0f para áudio de 32 bits)

Outras leituras: link