Ha valaha is böngésztél már a DAW beállításai között, és megdöbbenve álltál a rendelkezésre álló mintavételi sebességek sokasága előtt, nem vagy egyedül. Néhány nagy DAWS (például a Logic Pro és a Pro Tools) hat mintavételi sebesség közül választhat: 44.1, 48, 88.2, 96, 176.4 és 192.

Ha nem ismernéd, a mintavételi frekvencia az a felbontás, amellyel a hangot rögzítik, illetve virtuális hangszerek esetében előállítják. Ebből kiindulva azt gondolnánk, hogy a nagyobb jobb, igaz?

Nem feltétlenül.

Bár a mintavételi sebességekről szóló viták többsége az emberi hallás korlátai körül forog, van néhány más tényező is, amelyet figyelembe kell venni, amikor kiválasztjuk, hogy milyen mintavételi sebességgel rögzítsünk.

És itt jövünk mi a képbe. Ez a cikk mélyen (és úgy értem, mélyen) elmerül a digitális hangzás nulláiban és egységeiben. Bonyolult? Helyenként igen. De a cikk végére megismered a 48 kHz-es és a 96 kHz-es felvételek előnyeit és hátrányait, és el tudod majd dönteni, melyik a legjobb számodra.

Mintaarányok megértése

Képzelje el, hogy egy autó halad el a háza előtt. Balról jobbra halad, és a szomszéd háza mellett is elhalad egy folyamatos mozgással. Ez a hang megfelelője az analóg világban - a hullámforma egy folyamatos hang.

Most tegyük fel, hogy meg akarjuk ismételni az autó mozgását. Úgy döntesz, hogy készítesz egy lapozható animációt a balról jobbra haladó járműről. Minél több képet készítesz az autó mozgásáról, annál részletesebbnek és simábbnak tűnik a mozgás.

Így működik a digitális hang; az analóg hullámformáról szupergyors sebességgel készít egy sor képet (vagy mintát), hogy azt a digitális világban megismételje.

A mintavételi sebességek arra utalnak, hogy milyen gyakran készülnek ezek a pillanatfelvételek másodpercenként; a 44,1 kHz-es mintavételi sebesség azt jelenti, hogy másodpercenként 44 100 minta készül a bejövő hullámformáról. A magasabb mintavételi sebességek több pillanatfelvételt eredményeznek. De halljuk-e ezt a többlet részletet?

Nyquist-tétel

Egy Harry Nyquist nevű okos fiatalember felfedezte, hogy a mintavételi frekvenciának legalább kétszer akkorának kell lennie, mint a legmagasabb felvett frekvencia. Ezt nevezik Nyquist-frekvenciának vagy Nyquist-határnak.

Mivel az emberek legfeljebb 20 kHz körüli frekvenciát hallanak, az összes hallható frekvencia rögzítéséhez legalább 40 kHz-es mintavételi frekvenciára van szükség.

Az e határérték feletti frekvenciák rögzítésének kísérlete aliasinghez vagy foldoverhez vezet. A magasabb frekvenciákat tévesen alacsonyabb frekvenciákként jeleníti meg, ami torzításhoz vagy műtermékhez vezet a rekonstruált jelben.

Minden modern digitális-analóg átalakító rendelkezik anti-aliasing szűrőkkel, amelyek eltávolítják az esetleges artefaktumokat, lényegében aluláteresztő szűrőként működnek, hogy eltávolítsák az esetleges alias magas frekvenciákat. A magasabb mintavételi sebességgel történő felvétel lehetővé teszi, hogy ezek a szűrők úgy működjenek, hogy ne vágják le a hallható frekvenciákat.

Egyszerűbben fogalmazva, a Nyquist-tétel egy "mennyi elég" szabály a digitális felvételeknél.

A CD minőségű hangfelvételek megjelenése

A 44,1 kHz-es CD-minőségi szabvány a digitális hangzás kezdeti időszakában jött létre, amikor a merevlemezek még nem voltak alkalmasak egy albumnyi anyag tárolására, és a videomagnókat használták fel erre a feladatra.

A képkocka sebesség és a képkockánként felhasználható sorok alapján a ceruzafejek képkockánként 3 hangmintát tároltak, ami 44,1 kHz-es mintavételi sebességet eredményezett. Ez volt a lehető legkisebb olyan mintavételi frekvencia, amely megfelelt a Nyquist-elméletnek, és lehetővé tette, hogy a mester videoszalagon tárolható legyen. Ez lett az, amit ma CD-minőségű audiónak nevezünk.

Fourier-transzformáció

A mintavételi sebességek nem csak a jel rögzítését befolyásolják, hanem a digitális hang "olvasását" is.

A Fourier-transzformáció egy matematikai eszköz, amelyet egy összetett jel elemzésére és különböző frekvenciájú egyszerű hullámformákra való bontására használnak. Így működnek az olyan pluginek, mint az EQ-k, a spektrogramok és a hangmagasság-érzékelés, amelyek elemzik a teljes jelet és kisebb sávokra bontják.

Mindez azt jelenti, hogy minél több információval rendelkezik egy hangfájl a másodpercenkénti pillanatfelvételek tekintetében (magasabb mintavételi sebesség), annál pontosabbak lesznek a Fourier-transzformáció számításai.

Frekvenciaválasz

Egy másik tényező, amit figyelembe kell venni a mintavételi sebességek megvitatásakor, az a felszerelés, amivel rögzítesz és monitorozol.

Minden hangcuccnak van frekvenciaválasza, amit lazán így lehet leírni:

• Milyen frekvenciákat tud reprodukálni, és
• mennyire pontosan teszi ezt.

Ha egy ócska Radioshack mikrofont használsz egy ócska gitárra, és egy pár ócska Radioshack hangszórón játszod le, akkor nagy valószínűséggel nem fog jól hangzani. Nem számít, milyen mintavételi frekvenciát használsz.

Take Me Higher

Miután végigvettük ezt a sok tudományos dolgot, láthatjuk, hogy a magasabb mintavételi frekvenciák lehetővé teszik a magasabb frekvenciák rögzítését és részletesebb elemzését.

De míg a 96 kHz-es felvétel azt jelenti, hogy akár 48 kHz-es frekvenciákat is rögzíthetünk, emberi hallás szempontjából nincs igazán hallható különbség a 44,1 kHz-es felvételhez képest. Még a kivételes hallással rendelkező emberek számára is a felső frekvenciák még mindig hallható tartományon kívül maradnak.

A Nyquist-elméletnek köszönhetően pedig tudjuk, hogy a 44,1 kHz több mint elegendő ahhoz, hogy az emberi hallótartományon belül bármilyen jelet tökéletesen reprodukáljon.

Akkor miért használunk magasabb mintavételi sebességet?

48 kHz: Az ipari szabvány

A filmek, a televízió és a streaming esetében a 48 kHz-es frekvencia vált a széles körben elfogadott mintavételi sebességgé. Bár léteznek magasabb mintavételi frekvenciák is, a 48 kHz a minőség, a hatékonyság és a kompatibilitás egyensúlyának köszönhetően a médiaiparban a szabványos helyét foglalta el.

Miért a 48 kHz a Go-To?

A 48 kHz-es mintavételi frekvencia szabványként való elfogadásának fő oka a kompatibilitás volt. A mintavételi frekvencia jól játszott az európai és az NTSC televízió által használt különböző képkocka-alapú videorendszerekkel, ugyanakkor megfelelt a Nyquist-frekvencia követelményeinek.

Manapság az olyan streaming platformok, mint a Netflix, a Disney és az Amazon megkövetelik, hogy a hangot 48 kHz-en szállítsák, és még akkor is, ha egy régimódi, moziba készülő filmet zenésítesz meg, 48 kHz-es hangszárakat kell szállítanod a keverési szakaszba.

A 48 kHz-es mintavételi sebesség használatának előnyei

A másik ok, amiért a 48 kHz széles körben elfogadott mintavételi frekvenciává vált, a nagyszerű hangzás és a feldolgozási igények közötti egyensúly.

Anti-Aliasing

A valamivel magasabb mintavételi frekvencia nagyobb mozgásteret biztosít az anti aliasing szűrők számára. 44,1 kHz-es mintavételi frekvencián egy nem tökéletes anti aliasing szűrő finom, de mérhető artefaktumokat okozhat.

Másrészt, ha 48 kHz-es mintavételi frekvenciát használunk, az esetleges aliasing a hallható spektrumon kívülre kerül.

Újramintavételezés

Mivel a médiaiparban széles körben használják a magasabb mintavételezési frekvenciát, a 48 kHz-es hangmintavételezés minimalizálja az újramintavételezés szükségességét. Míg a zeneiparban a 44,1 kHz a bevett gyakorlat, ha szinkronizációs licenceléssel dolgozik, a kész terméket 48 kHz-en kell leszállítani.

A mintavételi sebesség konverziós folyamat, amikor alacsonyabb mintavételi sebességről 48 kHz-re történik a mintavételezés, nemkívánatos leletek megjelenéséhez vezethet a fájlban. Ezért mindig jó ötlet magasabb minőségű mintavételi frekvencián rögzíteni, és később, ha szükséges, például CD-re nyomtatáskor lemintavételezni.

Fájl mérete

A 48 kHz-es hangfelvétel és -feldolgozás lehetővé teszi a fájlméretek kezelhetőségét, ami elengedhetetlen a nagy TV- és filmprojekteknél, ahol a tárolási költségek és az adatátviteli idők fontos tényezőt jelentenek.

A 48 kHz-es mintavételi frekvencia használatának korlátai

A 48 kHz használatának nagyon kevés korlátja van. Bár az audio közösségen belül van némi vita arról, hogy ez valóban "elég jó"-e minden professzionális alkalmazáshoz, a 48 kHz és a magasabb mintavételi frekvencia közötti különbség gyakran csak nagyon ellenőrzött, magas színvonalú hallgatási környezetben érzékelhető.

96 kHz: Nagy felbontású hang

Míg a 48 kHz-es mintavételi frekvencia az iparági szabvány a filmek, tévék, podcastok és hasonlók esetében, egyes mérnökök inkább 96 kHz-en dolgoznak. Az elméleti előnyök közé tartozik a nagyobb tér a nagyfrekvenciás tartalmak rögzítéséhez, a csökkentett aliasing és a jobb feldolgozási lehetőségek.

Elméleti előnyök

Kibővített felvételi tartomány

A 96 kHz-es mintavételi frekvencia lehetővé teszi a 48 kHz-es frekvenciáig terjedő frekvenciák rögzítését. Bár ez jóval meghaladja az emberi hallás tartományát (amely jellemzően 20 kHz körül tetőzik), egyesek szerint ez az ultramagas frekvenciatartalom olyan finom kölcsönhatásban van a hanggal, amelyet az ember még mindig hall.

Csökkentett Aliasing

Emlékszik a Nyquist-határértékre? A 96 kHz-es felvétel ezt a határt egészen 48 kHz-ig tolja ki, csökkentve ezzel az aliasing-artifaktumok esélyét, amelyek zavarják a hallható hangot.

Jobb plugin-feldolgozás

A magas mintavételi sebességek egyes effektek jobb feldolgozását is eredményezhetik. Ez különösen észrevehető, ha időnyújtással vagy hangmagasság-eltolással módosítjuk az audiót.

A magasabb mintavételi sebességgel rögzített hang időbeli megnyújtása tisztább, természetesebb hangzást eredményez. Ez az oka annak, hogy sok hangtervezési szakember még magasabb mintavételi frekvencián (192 kHz) dolgozik.

Ugyanez vonatkozik a feldolgozásra, mint a telítettség és a torzítás. Ezek a pluginek további magas frekvenciájú tartalmat adnak hozzá az eredeti Nyquist-határérték fölé, így a 96 kHz-es mintavételi frekvencia kevesebb lehetőséget ad az aliasingre a hatás után.

Pontosabb mintacsúcsmérés

A 96 kHz-en történő munkavégzés másik előnye a mintacsúcsok mérésének nagyobb pontossága. Gyakran előfordul, hogy a jel csúcsa a felvett minták között jelentkezik - ez az úgynevezett intersample peak. A keverőmérnök pontosabb képet kap arról, hogy a jelcsúcsok hol helyezkednek el, ha a magasabb mintavételi frekvencia több mintát tartalmaz másodpercenként.

Jövőbiztos hangminőség

A 96 kHz-en történő felvétel másik előnye, hogy a játékban előrébb járunk. A technológia folyamatos fejlődésével a magasabb mintavételi frekvenciák válhatnak normává, és egyes mérnökök a 96 kHz-et választják, hogy biztosítsák a kompatibilitást a jövőbeli nagy felbontású formátumokkal.

A 96 kHz-es mintavételi sebesség használatának hátrányai

A 96 kHz-es felvételnek számos elméleti előnye van, és jobb minőségű hangot eredményezhet időnyújtás és szerkesztési feladatok elvégzése során. Ezek az előnyök azonban gyakorlati kompromisszumokkal járnak az alacsonyabb mintavételi frekvencia használatához képest.

Fájl mérete

Minden alkalommal, amikor megduplázza a mintavételi sebességet, a generált adatmennyiség is megduplázódik. Egy 96 kHz-en rögzített munkamenet kétszer annyi helyet foglal el, mint egy 48 kHz-es munkamenet, mivel sokkal nagyobb fájlok jönnek létre.

Összetett projektek esetében ez gyorsan felduzzaszthatja a tárolási követelményeket, és megnehezítheti a biztonsági mentéseket, a megosztást és a fájlkezelést.

Feldolgozási teljesítmény

Ahogy az várható volt, a magasabb mintavételi sebesség több energiát igényel a CPU-tól. Hacsak nincs egy nagyon felpörgetett géped, előfordulhat, hogy a munkamenet megnövekedett késleltetéstől, lassabb renderelési időtől és a rendszer instabilitásától szenved.

DAW teljesítmény

Bár a legtöbb DAW támogatja a magasabb mintavételi frekvenciákat, a munkamenet 96 kHz-es vagy magasabb frekvencián történő futtatása azt jelenti, hogy a DAW-nak keményebben kell dolgoznia a hang streameléséhez. A rendszertől és a munkamenet összetettségétől függően megnő a kiesések és a hibák kockázata. Nem ideális, amikor a következő bangerét keveri.

Plugin teljesítmény

Egyes pluginek belsőleg túlmintavételezik a bejövő jelet, hogy javítsák a kimenet minőségét, például a metering pluginek vagy a limiterek. Ezek futtatása már magas mintavételi frekvencián ronthatja a CPU-teljesítményt.

Munkafolyamat hatékonysága

Bár a magasabb mintavételi sebesség elméleti előnyökkel és jövőbiztossággal járhat, a munkamenet magasabb sebességgel történő futtatása észrevehető előnyök nélkül lelassíthatja a munkafolyamatot.

• Egyes olcsó audiointerfészek nem képesek 96 kHz-es mintavételi frekvenciát kezelni, ami torzuláshoz vezethet a hangban.
• A végső eredmények létrehozásához szinte mindig lemintavételezni kell, ami szükségtelen konverziós lépéseket eredményez az út során.
• Ha a rendszerednek nehézséget okoz egy munkamenet magasabb mintavételi frekvencián történő futtatása, a dolgok elkerülhetetlenül tovább fognak tartani. A keverés fárasztóvá válik, és utána még mindig le kell mintavételeznie.

Hallható a különbség a 48 kHz és a 96 kHz között?

A millió dolláros kérdés ebben a vitában az, hogy az emberek valóban hallják-e a különbséget a 48 kHz és a 96 kHz között?

Attól függ, kit kérdezel.

Néhány képzett hallgató, különösen a mastering mérnökök és audiofilok, azt állítják, hogy képesek meghallani a mintavételi sebességek közötti finom különbségeket, különösen, ha olyan hangszerről van szó, amelyre nagyon ráhangolódtak.

Egyesek arra hivatkoznak, hogy még ha nem is halljuk a különbséget a két mintavételi sebesség között, a hangban lévő ultrahangos tartalom a harmonikus kölcsönhatás miatt hatással lehet a hallgatási élményre.

Hogy ez tényleges hangzásbeli különbségeknek köszönhető-e, vagy csak pszichológiai előítéletnek, az vita tárgya. De néhány dolog befolyásolja, hogyan halljuk a hangokat.

Lejátszó rendszerek

Emlékszel a frekvenciaválaszról szóló vitára? Még ha szuper emberi hallásod van is, jóval a 20 kHz-es tartományon túl, ha a hangszórók, amelyeken hallgatod, nem támogatják ezeket az ultrahangos frekvenciákat, a magasabb mintavételi frekvencia gyakorlatilag használhatatlanná válik.

Emberi halláskorlátozások

A legtöbb felnőttnél az életkor előrehaladtával a hallás felső tartományai romlanak. Még ha az ultramagas frekvenciák jelen is vannak egy hangban, sok hallgató jó eséllyel amúgy sem hallaná őket.

Gyakorlati megfontolások

Ezt a vitát két gondolatra egyszerűsíthetjük le:

• A 48 kHz a médiaipar szabványa, és minden hangzási szempontból megfelel.
• A 96 kHz elég menőnek tűnik, de rengeteg terhet is hordoz magában.

A megfelelő mintavételi sebesség kiválasztása az Ön projektjéhez az Ön egyedi igényeitől és munkafolyamatától függ. Íme egy gyakorlati bontás az audiógyártás különböző területeire.

Zenei produkció: Hangfelvétel, keverés és maszterelés

Ha csak zenével dolgozol, a mintavételi sebesség megválasztása a hangminőség és a rendszer hatékonyságának egyensúlyozásán múlik.

• Felvétel: Egyes hangmérnökök szeretnek magas, 96 kHz-es vagy annál magasabb mintavételi frekvencián felvenni, hogy minden hangzásbeli részletet rögzítsenek, és elkerüljék az aliasing hibákat. A legtöbb zenéhez azonban a 48 kHz több mint elegendő, és kevésbé terheli a rendszer képességeit és a tárolást. Ráadásul így nincs szükség master clock-ra, hogy minden szinkronban maradjon.
• Keverés és maszterelés: Manapság sok plugin belső túlmintavételezést biztosít a pontosabb kimenet érdekében, így a 48 kHz-en történő munka még mindig magas szintű hangminőséget biztosít.
• Végső átadás: A streaming platformok általában 44,1 vagy 48 kHz-es mintavételi frekvenciájú fájlokat fogadnak el. Ha a zenét CD-n akarják reprodukálni, a végső keveréknek 44,1 kHz-es mintavételezési frekvenciára kell lekonvertálnia. Így vagy úgy, a magas mintavételezési frekvenciájú felvételek túlzásnak számítanak ezekben a helyzetekben.

Film & TV Audio

Filmes és televíziós munkáknál (beleértve a szinkronizálás engedélyezését is) a 48 kHz az arany standard. A legtöbb esetben a bitmélység felbontásának 16 bitnek kell lennie, bár jó ötlet kezdetben 24 bitmélységgel rögzíteni, és a szállításhoz lefelé ditherelni.

Az utómunkálatokban előforduló nagyszámú sávot tekintve a 96 kHz-es felvételek a rendszer hatékonysága és a tárhely tekintetében problémákat okozhatnak.

Játék és VR

A játékokban és a virtuális valóságban használt hangok gyakran magasabb mintavételi sebességet igényelnek a formátum egyedi igényei miatt.

Gyakran szükség van a hangok kiterjedt időnyújtására és hangmagasság eltolására, ezért jobb 96 kHz-en rögzíteni.

Élő hang és streaming

Élő helyzetben a valós idejű teljesítmény a legfontosabb, így a 48 kHz a legjobb választás.

Végső ajánlások

Általános szabályként elmondható, hogy a leghatékonyabb és leghatékonyabb módja a hangfelvételnek a 24 bites mélység és a 48 kHz-es mintavételi frekvencia.

Ezek a beállítások a hangzásbeli tisztaság, valamint a tárolási és CPU-teljesítmény hatékonysága közötti édes pontot jelentik.

Sok plugin már belső túlmintavételezést végez, miközben ilyen sebességgel dolgozik, ami azt jelenti, hogy a 96 kHz-es felvétel előnyei elhanyagolhatóak.

Ezenkívül a kiváló minőségű digitális limiterek és mérők kompenzálják a mintavételek közötti csúcsértékeket, csökkentve a magasabb mintavételi sebességek szükségességét.

Végül pedig a 48 kHz a legtöbb professzionális munka ipari szabványa, ami biztosítja a zökkenőmentes integrációt a munkatársakkal és a forgalmazókkal.

Az a néhány helyzet, amikor érdemes megfontolni a 96 kHz-es felvétel használatát, az a következő:

• a projekt kiterjedt időnyújtást, hangmagasság-eltolást vagy szerkesztést igényel (például granuláris szintézis).
• a projekt archiválási célokat szolgál, és a munkát a jövőben is biztosítani szeretné.

Következtetés

Sok mindent megtettünk! Íme egy gyors összefoglaló arról, hogy mi mindenről volt szó. Ha úgy tetszik, a szűkszavú jegyzetek:

• A 44,1 kHz-es mintavételi frekvencia képes tökéletesen reprodukálni a hangjeleket az emberi hallás tartományán belüli legmagasabb frekvenciákig.
• A TV-, film- és médiaiparban a 48 kHz a szabvány.
• A 96 kHz-es felvétel több feldolgozási teljesítményt igényel, és több lemezterületet az így keletkező nagyobb fájlok tárolásához.
• Az egyre magasabb mintavételi sebességek használata a rendszer hatékonysága és a tárolási költségek tekintetében csökkenő hozamot eredményez.
• Ha tudja, hogy időnyújtást és más szerkesztési funkciókat fog használni a hanganyagon, a jobb eredmény érdekében 96 kHz-es frekvencián rögzítsen.

Ne feledje, hogy a kontextus, amelyben dolgozik, fontosabb, mint a számok hajszolása.

Ha művész vagy, a közönségedet nem biztos, hogy érdekli, hogy 96 kHz-en készítettél egy zeneszámot. Valójában nem valószínű, hogy hallani fogják a különbséget a 44,1 kHz-en rögzített zeneszám és a 44,1 kHz-en rögzített zeneszám között.

Ha film- és tévéfelvételeket készít, a 48 kHz tökéletes egyensúlyt jelent a hangminőség és a professzionális szabványok között.

Ha pedig egy effektkönyvtárba építesz hangokat, akkor a 96 kHz a legjobb megoldás a maximális szerkesztési lehetőségek kihasználása érdekében.

Végső soron ez az Ön döntése. Kísérletezzen különböző mintavételi sebességekkel, és nézze meg, mi hangzik jól. Ha 96 kHz-en észrevehető különbséget hall, akkor hajrá! (De talán vegyél egy nagyobb merevlemezt...).

Nem számít, hogy végül melyiket használod, menj előre és csináld a zenét!