Hvis du nogensinde har rodet rundt i dine DAW-indstillinger og været forbløffet over de mange forskellige samplingsfrekvenser, er du ikke alene. Nogle store DAW'er (Logic Pro og Pro Tools, for eksempel) tilbyder seks samplingsfrekvenser at vælge imellem: 44,1, 48, 88,2, 96, 176,4 og 192.

Hvis du ikke er bekendt med det, er samplingfrekvensen den opløsning, hvormed lyd optages og, i tilfælde af virtuelle instrumenter, produceres. På den baggrund skulle man tro, at større var bedre, ikke sandt?

Ikke nødvendigvis.

Mens de fleste diskussioner om samplingsfrekvenser er centreret omkring grænserne for den menneskelige hørelse, er der nogle andre faktorer, der skal tages i betragtning, når man vælger, hvilken samplingsfrekvens man vil optage med.

Og det er her, vi kommer ind i billedet. Denne artikel vil tage et dybt (og jeg mener dybt) dyk ned i den digitale lyds nuller og ettaller. Kompleks? Nogle steder, ja. Men når denne artikel er slut, vil du kende fordele og ulemper ved at optage i 48kHz vs. 96kHz og være i stand til at beslutte, hvad der er bedst for dig.

Forståelse af prøvefrekvenser

Forestil dig, at der kører en bil forbi dit hus. Den kører fra venstre til højre og forbi din nabos hus i én kontinuerlig bevægelse. Det svarer til lyd i den analoge verden - bølgeformen er en kontinuerlig lyd.

Lad os nu sige, at du vil gengive den bil i bevægelse. Du beslutter dig for at lave en flip-book-animation af bilen, der kører fra venstre mod højre. Jo flere billeder du laver af bilens bevægelse, jo mere detaljeret og jævn ser bevægelsen ud.

Det er sådan, digital lyd fungerer; den tager en række billeder (eller samples) af den analoge bølgeform ved superhurtige hastigheder for at genskabe den i den digitale verden.

Samplingsfrekvenser henviser til, hvor ofte disse snapshots tages hvert sekund; en samplingsfrekvens på 44,1 kHz betyder, at der tages 44.100 samples af den indkommende bølgeform hvert sekund. Højere samplingsfrekvenser resulterer i flere snapshots. Men kan vi høre de ekstra detaljer?

Nyquist-sætningen

En smart ung fyr ved navn Harry Nyquist opdagede, at samplingsfrekvensen skal være mindst dobbelt så høj som den højeste frekvens, der optages. Dette er kendt som Nyquist-frekvensen eller Nyquist-grænsen.

Da mennesker maksimalt kan høre en frekvens på omkring 20 kHz, kræves der en samplingsfrekvens på mindst 40 kHz for at fange alle hørbare frekvenser.

Forsøg på at optage frekvenser over denne grænse fører til aliasing eller foldover. De højere frekvenser gengives forkert som lavere frekvenser, hvilket fører til forvrængning eller artefakter i det rekonstruerede signal.

Alle moderne digital-analog-konvertere har anti-aliasing-filtre til at fjerne eventuelle artefakter, der i bund og grund fungerer som et lavpasfilter til at fjerne eventuelle høje frekvenser, der kan alias. Optagelse ved højere samplingsfrekvenser giver plads til, at disse filtre kan fungere uden at afskære nogen hørbare frekvenser.

Enkelt sagt er Nyquist-sætningen en "hvor meget er nok"-regel for digital optagelse.

Fremkomsten af lyd i cd-kvalitet

CD-kvalitetsstandarden på 44,1 kHz opstod i den digitale lyds tidlige dage, da harddiske ikke var i stand til at lagre materiale svarende til et album, og videooptagere blev genbrugt til jobbet.

Baseret på billedfrekvensen og de brugbare linjer pr. billede brugte blyanthovederne til at gemme 3 lydprøver pr. billede, hvilket resulterede i en prøvefrekvens på 44,1 kHz. Det var den mindst mulige samplingsfrekvens, som var i overensstemmelse med Nyquist-teorien, og som gjorde det muligt at gemme masteren på videobånd. Det blev til det, vi i dag kalder lyd i cd-kvalitet.

Fourier-transformation

Sample rates påvirker ikke kun, hvordan et signal opfanges; de påvirker også, hvordan digital lyd "læses".

Fourier-transformation er et matematisk værktøj, der bruges til at analysere et komplekst signal og bryde det ned i simple bølgeformer ved forskellige frekvenser. Det er sådan, plugins som EQ'er, spektrogrammer og pitch detection fungerer, idet de analyserer hele signalet og bryder det ned i mindre bånd.

Alt dette for at sige, at jo mere information en lydfil har i form af snapshots pr. sekund (højere samplingsfrekvenser), jo mere nøjagtige bliver fouriertransformationsberegningerne.

Frekvensrespons

En anden faktor, man skal overveje, når man taler om sample rates, er det udstyr, man optager og monitorerer med.

Ethvert stykke lydgrej har en frekvensrespons, som groft sagt kan beskrives som:

• Hvilke frekvenser den kan gengive, og
• hvor præcist den gør det.

Hvis du bruger en elendig Radioshack-mikrofon til at lave et take på en elendig guitar og afspiller det på et par elendige Radioshack-højttalere, er der stor sandsynlighed for, at det ikke kommer til at lyde godt. Uanset hvilken samplingsfrekvens du bruger.

Tag mig højere op

Efter at have gennemgået alle disse videnskabelige ting kan vi se, at højere samplingsfrekvenser giver os mulighed for at indfange højere frekvenser og analysere dem mere detaljeret.

Men selvom optagelse ved 96 kHz betyder, at vi kan optage frekvenser op til 48 kHz, er der fra et menneskeligt lytteperspektiv ingen reel hørbar forskel i forhold til en 44,1 kHz-optagelse. Selv for folk med exceptionel hørelse vil de øverste frekvenser stadig være uden for hørevidde.

Og takket være Nyquist-teorien ved vi, at 44,1 kHz er mere end rigeligt til at gengive ethvert signal inden for det menneskelige høreområde perfekt.

Så hvorfor bruger vi højere samplingsfrekvenser?

48kHz: Industriens standard

Når det drejer sig om film, tv og streaming, er 48 kHz blevet den bredt accepterede samplingsfrekvens for levering. Selv om der findes højere samplingsfrekvenser, har 48 kHz sikret sig en plads som standard i medieindustrien takket være sin balance mellem kvalitet, effektivitet og kompatibilitet.

Hvorfor er 48 kHz det bedste valg?

Hovedårsagen til at indføre en 48 kHz samplingsfrekvens som standard i medieproduktion var kompatibilitet. Samplingsfrekvensen passede fint til de forskellige billedbaserede videosystemer, som europæisk og NTSC-fjernsyn bruger, og opfyldte samtidig kravene til Nyquist-frekvensen.

I dag kræver streamingplatforme som Netflix, Disney og Amazon, at lyden leveres i 48 kHz, og selv hvis du laver musik til en gammeldags film, der skal ud i biograferne, skal du levere 48 kHz-stems til mixning.

Fordele ved at bruge en 48kHz samplingsfrekvens

En anden grund til, at 48 kHz er blevet en bredt accepteret samplingsfrekvens, er dens balance mellem god lyd og krav til bearbejdning.

Anti-liasing

Den lidt højere samplingsfrekvens giver mere plads til, at antialiasingfiltre kan arbejde inden for. Ved samplingsfrekvenser på 44,1 kHz kan et mindre end perfekt antialiasing-filter introducere subtile, men målbare artefakter.

På den anden side, når man bruger samplingshastigheder på 48 kHz, vil enhver aliasing, der opstår, være uden for det hørbare spektrum.

Resampling

I betragtning af den udbredte brug af den højere samplingsfrekvens i medieindustrien minimerer levering af lyd ved 48 kHz behovet for resampling. Mens 44,1 kHz er almindelig praksis i musikbranchen, skal det færdige produkt leveres ved 48 kHz, hvis du arbejder med synkroniseringslicenser.

Konverteringen af samplingsfrekvensen, når man opsamler fra lavere samplingsfrekvenser til 48 kHz, kan føre til uønskede artefakter i filen. Derfor er det altid en god idé at optage med en højere samplingsfrekvens og nedskalere senere, hvis det er nødvendigt, f.eks. ved udskrivning til cd.

Filstørrelse

Optagelse og behandling af lyd ved 48 kHz holder filstørrelserne nede, hvilket er vigtigt for store tv- og filmprojekter, hvor lageromkostninger og dataoverførselstider er en vigtig faktor.

Begrænsninger ved at bruge en 48 kHz samplingsfrekvens

Der er virkelig meget få begrænsninger ved at bruge 48 kHz. Selv om der er en vis debat i lydmiljøet om, hvorvidt det virkelig er "godt nok" til alle professionelle anvendelser, er forskellen mellem 48 kHz og en højere samplingsfrekvens ofte kun mærkbar i meget kontrollerede, avancerede lyttemiljøer.

96 kHz: Lyd i høj opløsning

Mens en samplingsfrekvens på 48 kHz er industristandarden for film, tv, podcasts og lignende, foretrækker nogle ingeniører at arbejde med 96 kHz. De teoretiske fordele omfatter mere plads til at optage højfrekvensindhold, reduceret aliasing og forbedrede behandlingsmuligheder.

Teoretiske fordele

Udvidet optagelsesområde

En samplingsfrekvens på 96 kHz gør det muligt at optage frekvenser på op til 48 kHz. Det er langt over den menneskelige hørelse (som typisk topper omkring 20 kHz), men nogle hævder, at dette ultrahøje frekvensindhold interagerer med lyden på subtile måder, som mennesker stadig kan høre.

Reduceret udstråling

Kan du huske Nyquist-grænsen? Optagelse ved 96 kHz skubber den grænse helt op til 48 kHz og reducerer dermed risikoen for, at aliasing-artefakter forstyrrer enhver hørbar lyd.

Bedre behandling af plugins

Høje samplingsfrekvenser kan også resultere i bedre behandling af nogle effekter. Det er især mærkbart, når man tidsforlænger lyd eller udfører pitch-shifting.

Tidsforlængelse af lyd, der er optaget med højere samplingsfrekvenser, giver en renere lyd med en mere naturlig lydkvalitet. Det er derfor, mange lyddesignere arbejder med en endnu højere samplingsfrekvens (192 kHz).

Det samme gælder for behandling som mætning og forvrængning. Disse plugins tilføjer ekstra højfrekvensindhold over den oprindelige Nyquist-grænse, så en 96 kHz samplingsfrekvens vil resultere i mindre mulighed for, at der opstår aliasing efter effekten.

Mere nøjagtig måling af prøvetoppe

En anden fordel ved at arbejde ved 96 kHz er den forbedrede nøjagtighed ved måling af samplepeaks. Ofte opstår toppen af et signal mellem de samples, der er blevet optaget - kendt som intersample pe aks. En mixtekniker vil få en mere nøjagtig gengivelse af, hvor signaltoppene ligger med en højere samplingsfrekvens, der indeholder flere samplinger pr. sekund.

Fremtidssikret lydkvalitet

En anden fordel ved at optage ved 96 kHz er at være på forkant med udviklingen. Efterhånden som teknologien udvikler sig, kan højere samplingsfrekvenser blive normen, og nogle teknikere vælger 96 kHz for at sikre kompatibilitet med fremtidige formater med høj opløsning.

Ulemper ved at bruge en 96 kHz samplingsfrekvens

Optagelse ved 96 kHz har mange teoretiske fordele og kan resultere i bedre lydkvalitet ved tidsforlængelse og redigeringsopgaver. Men disse fordele kommer med praktiske afvejninger i forhold til at bruge en lavere samplingsfrekvens.

Filstørrelse

Hver gang du fordobler samplingsfrekvensen, fordobles også den mængde data, du genererer. En session optaget ved 96 kHz vil optage dobbelt så meget plads som en 48 kHz-session på grund af de meget større filer, der oprettes.

For komplekse projekter kan dette hurtigt øge lagerkravene og gøre sikkerhedskopiering, deling og filhåndtering mere udfordrende.

Processorkraft

Som man kan forvente, kræver en højere samplingsfrekvens mere af din CPU. Medmindre du har en maskine, der er helt oppe at køre, kan du opleve, at din session lider under øget ventetid, langsommere gengivelsestider og ustabilitet i systemet.

DAW-præstation

Selv om de fleste DAW'er understøtter højere samplingsfrekvenser, betyder en session på 96 kHz eller højere, at DAW'en skal arbejde hårdere for at streame lyd. Afhængigt af dit system og sessionens kompleksitet er der en øget risiko for udfald eller fejl. Det er ikke ideelt, når du skal mixe din næste banger.

Plugin-ydelse

Nogle plugins oversampler internt det indgående signal for at forbedre kvaliteten af det resulterende output, f.eks. metering-plugins eller limiters. At køre dem med en allerede høj samplingsfrekvens kan forringe CPU-ydelsen.

Effektivitet i arbejdsgangen

Mens højere samplingsfrekvenser kan give teoretiske fordele og fremtidssikring, kan det at køre en session med en højere frekvens gøre dit workflow langsommere uden nogen mærkbare fordele.

• Nogle billige lydinterfaces kan ikke håndtere 96 kHz samplingsfrekvenser, hvilket kan føre til forvrængning af lyden.
• Du vil næsten altid være nødt til at downsample for at skabe de endelige resultater, hvilket skaber unødvendige konverteringstrin undervejs.
• Hvis dit system har svært ved at køre en session med en højere samplingsfrekvens, vil tingene uundgåeligt tage længere tid. Det bliver kedeligt at mixe, og du bliver stadig nødt til at downsample bagefter.

Kan vi høre forskel på 48 kHz og 96 kHz?

Det store spørgsmål i denne diskussion er: Kan folk rent faktisk høre forskel på 48 kHz og 96 kHz?

Det kommer an på, hvem du spørger.

Nogle trænede lyttere, især mastering-teknikere og audiofiler, hævder at kunne høre subtile forskelle mellem sample rates, især hvis det er et instrument, de er meget opmærksomme på.

Nogle mener, at selv om vi ikke kan høre forskel på de to samplingsfrekvenser, kan eksistensen af ultrasonisk indhold i lyden have en indvirkning på lytteoplevelsen på grund af harmonisk interaktion.

Det kan diskuteres, om det skyldes faktiske lydforskelle eller blot en psykologisk bias. Men et par ting påvirker, hvordan vi hører lyd.

Afspilningssystemer

Kan du huske diskussionen om frekvensrespons? Selv hvis du har en overmenneskelig hørelse, der rækker langt ud over 20 kHz-området, er den højere samplingsfrekvens i praksis ubrugelig, hvis de højttalere, du lytter på, ikke understøtter disse ultralydsfrekvenser.

Begrænsninger i den menneskelige hørelse

De fleste voksne oplever en forringelse af de øvre dele af deres hørelse, når de bliver ældre. Selv hvis de ultrahøje frekvenser er til stede i en lyd, er der en god chance for, at mange lyttere ikke ville kunne høre dem alligevel.

Praktiske overvejelser

Vi kan koge denne diskussion ned til to ideer:

• 48 kHz er medieindustriens standard og opfylder alle lydmæssige krav.
• 96 kHz virker ret cool, men kommer også med en masse bagage.

At vælge den rigtige sample rate til dit projekt afhænger af dine specifikke behov og dit workflow. Her er en praktisk oversigt over forskellige områder inden for lydproduktion.

Musikproduktion: Indspilning, mixning og mastering

Når du arbejder med musik alene, handler valget af samplingsfrekvens om at afbalancere lydkvalitet med systemeffektivitet.

• Optagelse: Nogle teknikere kan lide at optage ved høje samplingsfrekvenser på 96 kHz eller derover for at fange alle lyddetaljer og for at forhindre aliasingfejl. For det meste musik er 48 kHz dog mere end tilstrækkeligt, og det er mindre belastende for systemets kapacitet og lagerplads. Desuden er det ikke nødvendigt at bruge en master clock til at holde alting synkroniseret.
• Mixing & Mastering: Mange plugins har i dag intern oversampling for at give et mere præcist output, så hvis man arbejder ved 48 kHz, får man stadig en høj lydstandard.
• Endelig levering: Streamingplatforme har en tendens til at acceptere filer med en samplingsfrekvens på enten 44,1 eller 48 kHz. Hvis musikken skal gengives på cd, skal det endelige mix konverteres ned til 44,1 kHz. Uanset hvad er det overkill at optage med høje samplingsfrekvenser i disse situationer.

Film- og tv-lyd

Når man arbejder med film og tv (inklusive synkroniseringslicenser ), er 48 kHz den gyldne standard. I de fleste tilfælde skal bitdybden være 16 bits, men det er en god idé at optage med en bitdybde på 24 til at begynde med og dithere ned til levering.

I betragtning af det høje antal spor, der findes i postproduktionssessioner, kan optagelse ved 96 kHz give problemer med systemeffektivitet og lagerplads.

Spil og VR

Lyd i spil og virtual reality-scenarier kræver ofte højere samplingsfrekvenser på grund af formatets unikke krav.

Det er ofte nødvendigt med omfattende time-stretching og pitch shifting af lyde, så det er bedre at optage ved 96 kHz.

Live lyd og streaming

I livesituationer er performance i realtid topprioritet, hvilket gør 48 kHz til det bedste valg.

Endelige anbefalinger

Som en generel tommelfingerregel er den mest effektive måde at optage lyd på en bitdybde på 24 og en samplingsfrekvens på 48 kHz.

Disse indstillinger er et sweet spot mellem lydmæssig klarhed og effektivitet i lagring og CPU-ydelse.

Mange plugins udfører allerede intern oversampling, mens de arbejder ved disse hastigheder, hvilket betyder, at fordelene ved at optage ved 96 kHz er ubetydelige.

Desuden kompenserer digitale begrænsere og målere af høj kvalitet for inter-sample peaks, hvilket reducerer behovet for højere sample rates.

Endelig er 48 kHz en industristandard for det meste professionelle arbejde, hvilket sikrer problemfri integration med samarbejdspartnere og distributører.

De få situationer, hvor det kan være værd at overveje at bruge 96 kHz til at optage, er når:

• et projekt kræver omfattende time-stretching, pitch shifting eller redigering (f.eks. granulær syntese).
• et projekt er til arkivformål, og du vil gerne fremtidssikre arbejdet.

Konklusion

Vi har været vidt omkring! Her er en hurtig opsummering af, hvad der er blevet dækket. Kort fortalt, om du vil:

• En samplingsfrekvens på 44,1 kHz er i stand til at gengive lydsignaler perfekt op til de højeste frekvenser inden for den menneskelige hørespektrum.
• Tv-, film- og medieindustrien bruger 48 kHz som standard.
• Optagelse ved 96 kHz kræver mere processorkraft og mere diskplads til at gemme de resulterende større filer.
• Brug af stadig højere samplingshastigheder resulterer i faldende afkast i forhold til systemeffektivitet og lageromkostninger.
• Hvis du ved, at du vil bruge time-stretching og andre redigeringsfunktioner på din lyd, skal du optage ved 96 kHz for at få et bedre resultat.

Husk, at den kontekst, du arbejder i, er vigtigere end at jagte tal.

Hvis du er kunstner, er dit publikum måske ligeglad med, at du har produceret et spor ved 96 kHz. Faktisk er det usandsynligt, at de vil kunne høre forskel på det og noget, der er optaget ved 44,1 kHz.

Hvis du optager musik til film og tv, er 48 kHz den perfekte balance mellem lydkvalitet og professionelle standarder.

Og hvis du opbygger et bibliotek med lyde til et effektbibliotek, er 96 kHz vejen frem for at give maksimale redigeringsmuligheder.

I sidste ende er det din beslutning. Eksperimentér med forskellige samplingsfrekvenser, og se, hvad der lyder godt for dig. Hvis du hører en mærkbar forskel ved 96 kHz, så gør det! (Men køb måske en større harddisk ...).

Uanset hvad du ender med at bruge, så gå ud og skab musikken!