Kui olete kunagi oma DAW seadetes ringi torkinud ja seisnud ehmunult pakutavate proovikiiruste hulga ees, siis pole te üksi. Mõned suuremad DAWSid (näiteks Logic Pro ja Pro Tools) pakuvad valimiseks kuut proovikiirust: 44.1, 48, 88.2, 96, 176.4 ja 192.

Kui te ei ole sellega kursis, siis proovivõtusagedus on resolutsioon, millega heli salvestatakse ja virtuaalsete instrumentide puhul toodetakse. Seda arvestades võiks arvata, et suurem on parem, eks?

Mitte tingimata.

Kuigi enamik diskussioonidest proovivõtusageduse üle keskendub inimese kuulmise piiridele, on ka mõned muud tegurid, mida tuleb arvestada, kui valitakse, millise proovivõtusagedusega salvestada.

Ja siinkohal tuleme meie mängu. See artikkel võtab sügavale (ja ma mõtlen, sügavale) sukelduda digitaalse heli nullidesse ja üksikutesse. Keeruline? Kohati jah. Aga selle artikli lõpuks tead sa 48kHz vs 96kHz salvestamise plusse ja miinuseid ning oskad otsustada, kumb on sinu jaoks parim.

Proovivõtumäärade mõistmine

Kujutage ette, et teie majast sõidab mööda auto. See sõidab vasakult paremale ja teie naabri majast mööda ühe pideva liikumisega. See on analoogmaailma heli ekvivalent - lainekuju on pidev heli.

Nüüd ütleme, et soovite seda autot liikudes jäljendada. Otsustate teha flip-book-animatsiooni, kus sõiduk sõidab vasakult paremale. Mida rohkem pilte teete selle auto liikumisest, seda üksikasjalikum ja sujuvam tundub liikumine.

Nii töötab digitaalne heli; see võtab analooglainevormist ülikiire kiirusega mitmeid pilte (või proove), et seda digitaalses maailmas jäljendada.

Proovivõtusagedus viitab sellele, kui tihti neid hetkepilte iga sekundis võetakse; proovivõtusagedus 44,1 kHz tähendab, et igas sekundis võetakse 44 100 proovi sissetulevast lainekujust. Suuremate proovivõtusageduste tulemuseks on rohkem ülesvõtteid. Kuid kas me kuuleme seda lisadetaili?

Nyquisti teoreem

Nutikas noormees nimega Harry Nyquist avastas, et proovivõtusagedus peab olema vähemalt kaks korda suurem kui kõrgeim salvestatav sagedus. Seda nimetatakse Nyquisti sageduseks või Nyquisti piiriks.

Kuna inimesed kuulevad maksimaalselt umbes 20 kHz, on kõigi kuuldavate sageduste jäädvustamiseks vajalik minimaalne proovivõtusagedus 40 kHz.

Üritused salvestada sagedusi, mis ületavad seda piiri, viivad aliasing'u ehk ülepöördumiseni. Kõrgemad sagedused kujutatakse valesti madalamate sagedustena, mis põhjustab moonutusi või artefakte rekonstrueeritud signaalis.

Igal kaasaegsel digitaal-analoogmuunduril on anti-aliasing-filtrid, mis eemaldavad kõik artefaktid, toimides sisuliselt madalpääsufiltrina, et eemaldada kõik kõrgsagedused, mis võivad olla alias. Salvestamine kõrgemate proovikiiruste juures võimaldab nende filtrite tööd ilma kuuldavaid sagedusi ära lõikamata.

Lihtsustatult öeldes on Nyquisti teoreem "kui palju on piisav" reegel digitaalse salvestamise jaoks.

CD-kvaliteediga heli tekkimine

CD-kvaliteedi standard 44,1 kHz tekkis digitaalse heli algusaegadel, kui kõvakettad ei olnud võimelised salvestama terve albumi väärtuses materjali ja selleks kasutati ümber videomagnetofonid.

Kaadrisageduse ja kasutatava rea põhjal salvestasid pliiatsid 3 heliproovi kaadri kohta, mille tulemuseks on 44,1 kHz proovivõtusagedus. See oli minimaalne võimalik proovivõtusagedus, mis vastas Nyquisti teooriale ja võimaldas salvestada magistraali videolindile. Sellest sai see, mida me praegu nimetame CD-kvaliteediga helikvaliteediks.

Fourier' teisendus

Proovikiirused ei mõjuta mitte ainult signaali salvestamist, vaid ka seda, kuidas digitaalset heli "loetakse".

Fourier' teisendus on matemaatiline vahend, mida kasutatakse keerulise signaali analüüsimiseks ja selle lahtiseletamiseks lihtsateks lainekujutisteks erinevatel sagedustel. See on see, kuidas pluginad nagu EQs, spektrogrammid ja helikõrguse tuvastamine töötavad, analüüsides kogu signaali ja jagades selle väiksemateks ribadeks.

Kõik see tähendab, et mida rohkem infot on helifailis sekundis tehtud hetkepilte (suuremad proovikiirused), seda täpsemad on Fourier-transformatsiooni arvutused.

Sagedusreaktsioon

Teine tegur, mida tuleb proovikiiruse üle arutledes arvesse võtta, on seade, millega te salvestate ja jälgite.

Igal audioseadmel on sagedusreaktsioon, mida võib vabalt kirjeldada järgmiselt:

• milliseid sagedusi ta suudab reprodutseerida ja
• kui täpselt see seda teeb.

Kui sa kasutad viletsat Radioshacki mikrofoni, et panna maha pilti viletsale kitarrile ja mängida seda paari viletsate Radioshacki kõlaritega, siis on tõenäoline, et see ei kõla hästi. Ükskõik, millist proovivõtusagedust te kasutate.

Võta mind kõrgemale

Pärast kogu selle teadusliku jutu läbitöötamist näeme, et suuremad proovivõtusagedused võimaldavad meil jäädvustada suuremaid sagedusi ja analüüsida neid üksikasjalikumalt.

Kuid kuigi 96 kHz salvestamine tähendab, et me saame salvestada sagedusi kuni 48 kHz, ei ole inimese jaoks kuuldav erinevus 44,1 kHz salvestusega võrreldes tegelikult kuuldav. Isegi nende inimeste jaoks, kellel on erakordne kuulmine, jäävad ülemised sagedused ikkagi kuuldavale.

Ja tänu Nyquisti teooriale teame, et 44,1 kHz on rohkem kui piisav, et taasesitada täiuslikult mis tahes signaali inimese kuulmispiirkonnas.

Miks me siis kasutame kõrgemaid proovivõtusagedusi?

48kHz: Tööstusstandard

Filmi, televisiooni ja voogedastuse puhul on 48kHz muutunud üldtunnustatud proovivõtusageduseks. Kuigi saadaval on ka kõrgemaid sagedusi, on 48 kHz tänu kvaliteedi, tõhususe ja ühilduvuse tasakaalule kindlustanud oma koha meediatööstuse standardina.

Miks on 48 kHz Go-To?

Peamine põhjus, miks võeti 48 kHz proovisagedus meediatootmise standardiks, oli ühilduvus. See proovivõtusagedus sobis hästi Euroopa ja NTSC-televisioonis kasutatavate erinevate kaadripõhiste videosüsteemidega ning vastas samal ajal Nyquisti sageduse nõuetele.

Tänapäeval nõuavad voogedastusplatvormid nagu Netflix, Disney ja Amazon, et heli edastataks 48 kHz sagedusel, ja isegi kui te salvestate vanakooli filmi kinolevisse, tuleb teil esitada 48 kHz stemmid miksimise etapis.

48kHz proovisageduse kasutamise eelised

Teine põhjus, miks 48 kHz on muutunud laialdaselt aktsepteeritud proovivõtusageduseks, on selle tasakaal suurepärase heli ja töötlemisnõuete vahel.

Anti-Aliasing

Veidi kõrgem proovivõtusagedus võimaldab rohkem ruumi aliasinguvastaste filtrite toimimiseks. 44,1 kHz proovivõtusageduse korral võib vähem kui täiuslik aliasinguvastane filter tekitada peeneid, kuid mõõdetavaid artefakte.

Teisest küljest, kui kasutatakse 48 kHz proovivõtusagedust, jäävad kõik tekkivad aliasingud kuuldavast spektrist välja.

Ümberproovimine

Arvestades kõrgema proovivõtusageduse laialdast kasutamist meediatööstuses, vähendab heli edastamine 48 kHz sagedusel vajadust resamplitseerimise järele. Kuigi 44,1 kHz on muusikatööstuses tavaline tava, tuleb lõpptoode sünkroonimislitsentside puhul tarnida 48 kHz kiirusel.

Proovivõtusageduse konverteerimise protsess võib madalamatelt proovivõtusagedustelt 48 kHz-ile üleslaadimisel põhjustada soovimatuid artefakte failis. Seetõttu on alati hea mõte salvestada kõrgema kvaliteediga proovivõtusagedusega ja vajadusel hiljem, näiteks CD-le printimisel, alamproovida.

Faili suurus

Audio salvestamine ja töötlemine 48 kHz sagedusel hoiab failide suuruse hallatavana, mis on oluline suurte tele- ja filmiprojektide puhul, kus salvestuskulud ja andmeedastusajad on oluline tegur.

48 kHz proovisageduse kasutamise piirangud

48 kHz kasutamisel on tõesti väga vähe piiranguid. Kuigi audiokogukonnas arutletakse selle üle, kas see on tõesti "piisavalt hea" kõigi professionaalsete rakenduste jaoks, on erinevus 48 kHz ja kõrgema proovivõtusageduse vahel sageli märgatav ainult väga kontrollitud, kõrgetasemelises kuulamiskeskkonnas.

96 kHz: Kõrge resolutsiooniga heli

Kuigi 48 kHz on filmide, televisiooni, podcastide jms puhul tööstusstandard, eelistavad mõned insenerid töötada 96 kHz sagedusel. Teoreetiliste eeliste hulka kuuluvad suurem ruumi kõrgsagedusliku sisu salvestamiseks, väiksem aliasing ja paremad töötlemisvõimalused.

Teoreetilised eelised

Laiendatud salvestuspiirkond

Sagedus 96 kHz võimaldab salvestada sagedusi kuni 48 kHz. Kuigi see ületab inimese kuulmisulatust (mis tavaliselt on maksimaalselt 20 kHz), väidavad mõned inimesed, et see ülikõrgsageduslik sisu mõjutab heli nii peenelt, et inimene suudab seda ikkagi kuulda.

Vähendatud aliasing

Mäletate Nyquisti piiri? Salvestamine 96 kHz sagedusel tõstab selle piiri 48 kHz-ni, vähendades seega võimalust, et aliasing-artifaktid segavad kuuldavat heli.

Parem pluginate töötlemine

Kõrge proovikiirus võib samuti tuua kaasa parema töötlemise mõnede efektide puhul. See on eriti märgatav heli ajalise venitamise või helikõrguse nihutamise puhul.

Kõrgema proovikiirusega salvestatud heli ajapikendus annab puhtama ja loomulikuma kõlaga heli. Seetõttu töötavad paljud helidisainerid veelgi suurema proovivõtusagedusega (192kHz).

Sama kehtib ka sellise töötlemise kohta nagu küllastus ja moonutamine. Need pluginad lisavad täiendavat kõrgsageduslikku sisu üle algse Nyquisti piiri, nii et 96 kHz proovisagedus annab vähem võimalusi aliasingi tekkeks pärast efekti.

Täpsem proovi tippude mõõtmine

Teine eelis, mis on 96 kHz kiirusel töötamisel, on proovi piigi mõõtmise suurem täpsus. Sageli esineb signaali tipp salvestatud proovide vahel - seda nimetatakse proovidevahelisteks tippudeks. Segamisinsener saab täpsema ettekujutuse sellest, kus signaali piigid asuvad, kui kasutatakse suuremat proovivõtusagedust, mis sisaldab rohkem proovi sekundis.

Tulevikukindluse tagamine helikvaliteediga

Teine 96 kHz sagedusel salvestamise eelis on see, et jäädakse mängust ettepoole. Kuna tehnoloogia areneb edasi, võivad kõrgemad sagedused muutuda normiks ja mõned insenerid valivad 96 kHz, et tagada ühilduvus tulevaste kõrge resolutsiooniga formaatidega.

96 kHz proovisageduse kasutamise puudused

Salvestamisel 96 kHz sagedusel on palju teoreetilisi eeliseid ja see võib anda parema kvaliteediga heli ajalise venitamise ja redigeerimise käigus. Kuid nende eelistega kaasnevad praktilised kompromissid võrreldes madalama proovivõtusageduse kasutamisega.

Faili suurus

Iga kord, kui kahekordistate proovivõtusagedust, kahekordistub ka genereeritavate andmete hulk. Seanss, mis on salvestatud 96 kHz sagedusel, võtab kaks korda rohkem ruumi kui 48 kHz seanss, kuna loodavad palju suuremad failid.

Keerukate projektide puhul võib see kiiresti suurendada salvestusruumi nõudeid ning muuta varundamise, jagamise ja failihalduse keerulisemaks.

Töötlemisvõimsus

Nagu arvata võib, nõuab suurem proovivõtusagedus protsessorilt rohkem mahla. Kui teil ei ole ülivõimekat masinat, võib teie sessioon kannatada suurema latentsuse, aeglasema renderdamisaja ja süsteemi ebastabiilsuse all.

DAW Performance

Kuigi enamik DAW-sid toetavad kõrgemaid proovivõtusagedusi, tähendab sessiooni käivitamine 96 kHz või kõrgemal sagedusel, et DAW peab audio voogedastamiseks rohkem tööd tegema. Sõltuvalt teie süsteemist ja sessiooni keerukusest suureneb katkestuste või tõrgetega seotud risk. See ei ole ideaalne, kui te segate oma järgmist bangerit.

Plugini jõudlus

Mõned pluginad, näiteks mõõtmispluginad või piirajad, kasutavad sisemiselt ülemõõtmist, et parandada saadud väljundi kvaliteeti. Nende käivitamine juba kõrge proovivõtusagedusega võib kahjustada protsessori jõudlust.

Töökorralduse tõhusus

Kuigi suuremad proovivõtusagedused võivad pakkuda teoreetilisi eeliseid ja tulevikukindlust, võib sessiooni käivitamine suurema kiirusega aeglustada teie töövoogu ilma märgatavate eelisteta.

• Mõned odavad audioliidesed ei saa hakkama 96 kHz proovikiirusega, mis võib põhjustada heli moonutamist.
• Peaaegu alati peate lõplike väljundite loomiseks vähendama proove, tekitades selle käigus ebavajalikke teisendamisetappe.
• Kui teie süsteemil on raskusi sessiooni käivitamisel suurema proovivõtusagedusega, võtab see paratamatult kauem aega. Segamine muutub tüütuks ja te peate pärast seda ikkagi vähendama proovi.

Kas me kuuleme erinevust 48 kHz ja 96 kHz vahel?

Miljoni dollari küsimus selles arutelus on: kas inimesed kuulevad tegelikult erinevust 48 kHz ja 96 kHz vahel?

Oleneb, kellelt te küsite.

Mõned koolitatud kuulajad, eelkõige mastering-insenerid ja audiofiilid, väidavad, et suudavad kuulda peeneid erinevusi proovikiiruste vahel, eriti kui tegemist on instrumendiga, millega nad on väga hästi kursis.

Mõned inimesed väidavad, et isegi kui me ei kuule erinevust kahe proovikiiruse vahel, võib ultraheli sisaldus helis mõjutada kuulamiskogemust harmoonilise koostoime tõttu.

Kas see on tingitud tegelikest helilistest erinevustest või lihtsalt psühholoogilisest eelarvamusest, on vaieldav. Kuid mõned asjad mõjutavad meie kuulmist.

Taasesitussüsteemid

Mäletate arutelu sagedusreaktsiooni üle? Isegi kui teil on üliinimlik kuulmine, mis ulatub kaugelt üle 20 kHz, siis kui kõlarid, millega te kuulate, ei toeta neid ultraheli-sagedusi, muutub kõrgem proovisagedus sisuliselt kasutuks.

Inimese kuulmispiirangud

Enamiku täiskasvanute kuulmine halveneb vanuse suurenedes. Isegi kui ülikõrged sagedused on helis olemas, on suur tõenäosus, et paljud kuulajad ei kuuleks neid niikuinii.

Praktilised kaalutlused

Me võime selle arutelu kokku viia kahe ideeni:

• 48 kHz on meediatööstuse standard ja vastab kõigile kõlalistele nõuetele.
• 96 kHz tundub üsna lahe, kuid sellega kaasneb ka palju koormat.

Õige proovikiiruse valimine teie projekti jaoks sõltub teie konkreetsetest vajadustest ja töövoogudest. Siin on praktiline jaotus erinevate helitootmisvaldkondade jaoks.

Muusika tootmine: Salvestamine, miksimine ja mastering

Kui töötate ainult muusika kallal, tuleb proovivõtusageduse valikul tasakaalustada helikvaliteeti ja süsteemi tõhusust.

• Salvestamine: Mõnele insenerile meeldib kasutada kõrgeid 96 kHz või kõrgemaid proovivõtusagedusi, et jäädvustada kõik helilised detailid ja vältida aliasing-vigu. Enamiku muusika jaoks on 48 kHz siiski enam kui piisav ning see koormab süsteemi võimalusi ja salvestusruumi vähem. Lisaks sellele ei ole vaja kasutada master-taktimõõtjat, et hoida kõik sünkroonis.
• Miksimine ja mastering: Paljud pluginad pakuvad tänapäeval sisemist ümbersamplitseerimist, et tagada täpsem väljund, nii et töötades 48 kHz-ga on heli kvaliteetne.
• Lõplik edastamine: Streaming-platvormid aktsepteerivad tavaliselt faile, mille proovisagedus on kas 44,1 või 48 kHz. Kui muusikat kavatsetakse reprodutseerida CD-l, tuleb lõplik segu konverteerida 44,1 kHz-ni. Nii või teisiti on kõrge sagedusega salvestamine sellistes olukordades üle jõu käiv.

Film & TV audio

Filmi ja televisiooni valdkonnas (sealhulgas sünkroonimislitsentside puhul) on 48 kHz kuldstandard. Enamikul juhtudel peab bitsügavuse resolutsioon olema 16 bitti, kuigi algul on hea mõte salvestada 24-bitise bitsügavusega ja ditterida edastamiseks.

Arvestades postproduktsioonisessioonidel esinevat suurt lugude arvu, võib 96 kHz salvestamine tekitada probleeme süsteemi tõhususe ja salvestusruumiga.

Mängimine ja VR

Mängude ja virtuaalreaalsuse stsenaariumide heli nõuab sageli kõrgemaid proovivõtusagedusi, kuna formaat esitab unikaalseid nõudmisi.

Sageli on vaja helide ulatuslikku ajalist venitamist ja helikõrguse nihutamist, mistõttu on parem salvestada 96 kHz sagedusel.

Otseülekanne ja striimimine

Live-situatsioonides on reaalajas toimimine esmatähtis, mistõttu on 48 kHz parim valik.

Lõplikud soovitused

Üldine rusikareegel on, et kõige tõhusam ja tulemuslikum viis heli salvestamiseks on 24-bitise sügavusega ja 48 kHz proovisagedusega.

Need seaded on helilise selguse ning mälu ja protsessori jõudluse tõhususe vahel.

Paljud pistikprogrammid teostavad juba sisemist ümbersamplitseerimist, töötades nende kiirustel, mis tähendab, et 96 kHz kiirusel salvestamise eelised on tühised.

Lisaks kompenseerivad kvaliteetsed digitaalsed piirajad ja mõõtjad proovide vahelised piigid, vähendades vajadust kõrgema proovikiiruse järele.

Lõpuks on 48 kHz enamiku professionaalse töö puhul tööstusstandard, mis tagab sujuva integratsiooni koostööpartnerite ja levitajatega.

Vähesed olukorrad, kus tasub kaaluda 96 kHz salvestamist, on järgmised:

• projekt nõuab ulatuslikku ajalist venitamist, helikõrguse nihutamist või redigeerimist (näiteks granulaarset sünteesi).
• projekt on arhiveerimise eesmärgil ja te soovite tööd tulevikukindlaks muuta.

Kokkuvõte

Me oleme katnud palju maad! Siin on kiire kokkuvõte sellest, mida on käsitletud. Kui soovite, siis kokkuvõte:

• Sagedus 44,1 kHz võimaldab täiuslikult taasesitada helisignaalid kuni kõrgeimate sagedusteni, mis jäävad inimese kuulmispiirkonda.
• Televisiooni-, filmi- ja meediatööstus kasutab standardina 48 kHz.
• Salvestamine 96 kHz sagedusel nõuab rohkem töötlemisvõimsust ja rohkem kettaruumi, et salvestada sellest tulenevaid suuremaid faile.
• Üha suuremate proovivõtukiiruste kasutamine toob kaasa väheneva tulu seoses süsteemi tõhususe ja salvestuskuludega.
• Kui te teate, et kasutate oma heli ajalist venitamist ja muid redigeerimisfunktsioone, salvestage paremate tulemuste saamiseks 96 kHz sagedusel.

Pidage meeles, et kontekst, milles te töötate, on olulisem kui numbrite tagaajamine.

Kui olete artist, ei pruugi teie publikut huvitada, et te produtseerisite loo 96 kHz sagedusel. Tegelikult on ebatõenäoline, et nad kuuleksid erinevust selle ja 44,1 kHz sagedusel salvestatu vahel.

Kui salvestate muusikat filmi ja televisiooni jaoks, on 48 kHz ideaalne tasakaal helikvaliteedi ja professionaalsete standardite vahel.

Ja kui sa ehitad helide raamatukogu efektide raamatukogu jaoks, on 96 kHz parim viis, et võimaldada maksimaalseid toimetamisvõimalusi.

Lõppkokkuvõttes on see teie otsus. Eksperimenteerige erinevate proovikiirustega ja vaadake, mis teile hästi kõlab. Kui te kuulete 96 kHz juures märgatavat erinevust, tehke seda! (Aga võib-olla ostke suurem kõvaketas...).

Ükskõik, kumba te lõpuks kasutate, minge edasi ja tehke muusikat!