Jei kada nors naršėte savo DAW nustatymuose ir stebėjotės siūlomų diskretizavimo dažnių spektru, esate ne vienas. Kai kuriose pagrindinėse DAW programose ("Logic Pro" ir "Pro Tools", pvz., "Logic Pro" ir "Pro Tools") galima rinktis iš šešių diskretizavimo dažnių: 44,1, 48, 88,2, 96, 176,4 ir 192.

Jei nežinote, mėginių ėmimo dažnis yra garso įrašymo ir, virtualių instrumentų atveju, kūrimo skiriamoji geba. Atsižvelgdami į tai, manytumėte, kad didesnė yra geresnė, tiesa?

Nebūtinai.

Nors daugiausia diskusijų apie diskretizavimo dažnius vyksta dėl žmogaus klausos ribų, renkantis, kokiu diskretizavimo dažniu įrašinėti, reikia atsižvelgti ir į kitus veiksnius.

Štai kur mes ateiname. Šiame straipsnyje ketiname giliai (o tai reiškia - giliai) pasinerti į skaitmeninio garso nulius ir vienetus. Sudėtinga? Vietomis taip. Tačiau šio straipsnio pabaigoje žinosite 48 kHz ir 96 kHz dažnio įrašymo privalumus ir trūkumus ir galėsite nuspręsti, kuris iš jų jums tinkamiausias.

Supratimas apie mėginių skaičių

Įsivaizduokite, kad pro jūsų namus važiuoja automobilis. Jis važiuoja iš kairės į dešinę ir pro jūsų kaimyno namą vienu nenutrūkstamu judesiu. Tai garso atitikmuo analoginiame pasaulyje - bangos forma yra nepertraukiamas garsas.

Dabar sakykime, kad norite atkartoti judantį automobilį. Nusprendėte sukurti apverstos knygos animaciją, kurioje automobilis važiuoja iš kairės į dešinę. Kuo daugiau paveikslėlių padarysite, kad automobilis judėtų, tuo detaliau ir sklandžiau atrodys judėjimas.

Būtent taip veikia skaitmeninis garsas - itin dideliu greičiu daromos analoginės bangos formos nuotraukos (arba pavyzdžiai), kad ją būtų galima atkartoti skaitmeniniame pasaulyje.

Imties dažnis rodo, kaip dažnai kiekvieną sekundę daromos šios nuotraukos; 44,1 kHz imties dažnis reiškia, kad kiekvieną sekundę padaroma 44 100 įeinančios bangos formos imčių. Didesnis diskretizavimo dažnis lemia, kad užfiksuojama daugiau momentinių nuotraukų. Tačiau ar galime išgirsti šias papildomas detales?

Nyquisto teorema

Protingas jaunuolis Harry Nyquist atrado, kad diskretizavimo dažnis turi būti bent du kartus didesnis už didžiausią įrašomą dažnį. Tai vadinama Nyquisto dažniu arba Nyquisto riba.

Kadangi žmonės gali girdėti ne daugiau kaip 20 kHz dažnį, norint užfiksuoti visus girdimus dažnius, reikia, kad mažiausias diskretizavimo dažnis būtų 40 kHz.

Bandant įrašyti dažnius, viršijančius šią ribą, atsiranda aliasingas arba sulankstymas. Aukštesnieji dažniai neteisingai perteikiami kaip žemieji, todėl atkurtas signalas iškraipomas arba atsiranda artefaktai.

Kiekvienas šiuolaikinis skaitmeninis-analoginis keitiklis turi antialiasingo filtrus, kurie pašalina bet kokius artefaktus ir iš esmės veikia kaip žemo dažnio filtras, pašalinantis bet kokius aukštus dažnius, kurie gali pasimesti. Įrašant didesniu diskretizavimo dažniu, šie filtrai gali veikti nenutraukdami jokių girdimų dažnių.

Paprastai tariant, Nyquisto teorema yra skaitmeninio įrašymo taisyklė "kiek užtenka".

CD kokybės garso įrašų atsiradimas

CD kokybės standartas 44,1 kHz atsirado skaitmeninio garso kūrimo pradžioje, kai kietieji diskai nebuvo tinkami albumo medžiagos saugojimui ir šiam darbui buvo naudojami vaizdo įrašymo įrenginiai.

Remiantis kadrų dažniu ir naudojamomis eilutėmis viename kadre, pieštukinės galvutės naudojo 3 garso pavyzdžius vienam kadrui, todėl diskretizavimo dažnis buvo 44,1 kHz. Tai buvo mažiausias galimas diskretizavimo dažnis, atitinkantis Nykvisto teoriją ir leidžiantis pagrindinį vaizdą įrašyti į vaizdajuostę. Tai tapo tuo, ką dabar vadiname kompaktinių diskų garso kokybe.

Furjė transformacija

Pavyzdžių dažniai turi įtakos ne tik tam, kaip fiksuojamas signalas, bet ir tam, kaip skaitomas skaitmeninis garsas.

Furjė transformacija yra matematinė priemonė, naudojama sudėtingam signalui analizuoti ir išskaidyti į paprastas skirtingų dažnių bangų formas. Taip veikia tokie papildiniai kaip ekvalaizeriai, spektrogramos ir garso aukščio nustatymas - analizuojamas visas signalas ir skaidomas į mažesnes juostas.

Visa tai reiškia, kad kuo daugiau informacijos garso faile yra per sekundę padaromų kadrų (aukštesnis diskretizavimo dažnis), tuo tikslesni bus Furjė transformacijos skaičiavimai.

Dažninis atsakas

Dar vienas veiksnys, į kurį reikia atsižvelgti aptariant diskretizavimo dažnius, yra įranga, kuria įrašinėjate ir stebite.

Kiekvienas garso įrenginys turi dažninę charakteristiką, kurią laisvai galima apibūdinti taip:

• kokius dažnius jis gali atkurti ir
• kaip tiksliai ji tai daro.

Jei naudodami prastą "Radioshack" mikrofoną įrašysite įrašą prasta gitara ir atkursite jį per porą prastų "Radioshack" garsiakalbių, tikėtina, kad jis neskambės gerai. Nesvarbu, kokį diskretizacijos dažnį naudosite.

Paimk mane aukščiau

Peržvelgę visus šiuos mokslinius dalykus, matome, kad didesnis imties dažnis leidžia užfiksuoti aukštesnius dažnius ir juos išsamiau analizuoti.

Nors įrašymas 96 kHz dažniu reiškia, kad galime užfiksuoti iki 48 kHz dažnius, tačiau žmogaus klausymo požiūriu nėra jokio realaus girdimo skirtumo nuo 44,1 kHz įrašo. Net ir išskirtinę klausą turintiems žmonėms aukštesnieji dažniai vis tiek bus už girdimojo diapazono ribų.

Dėl Nyquisto teorijos žinome, kad 44,1 kHz dažnis yra daugiau nei pakankamas, kad būtų galima puikiai atkurti bet kokį signalą žmogaus klausos diapazone.

Taigi, kodėl naudojame didesnius diskretizavimo dažnius?

48 kHz: Pramonės standartas

Kalbant apie filmus, televiziją ir transliacijas, 48 kHz dažnis tapo visuotinai priimtinu pavyzdžių perdavimo dažniu. Nors yra ir aukštesnių diskretizavimo dažnių, 48 kHz dėl kokybės, efektyvumo ir suderinamumo pusiausvyros žiniasklaidos pramonėje tapo standartu.

Kodėl pasirenkamas 48 kHz dažnis?

Pagrindinė priežastis, dėl kurios 48 kHz diskretizavimo dažnis tapo žiniasklaidos gamybos standartu, buvo suderinamumas. Šis diskretizavimo dažnis puikiai derėjo su skirtingomis Europos ir NTSC televizijose naudojamomis kadrų vaizdo sistemomis ir kartu atitiko Nyquisto dažnio reikalavimus.

Šiandien srautinio perdavimo platformose, tokiose kaip "Netflix", "Disney" ir "Amazon", reikalaujama, kad garsas būtų pateikiamas 48 kHz dažniu, ir net jei vertinate senovinį filmą, skirtą išleisti kino teatre, jums reikės pateikti 48 kHz stiebus maišymo etapui.

48 kHz mėginių dažnio naudojimo privalumai

Kita priežastis, kodėl 48 kHz dažnis tapo plačiai paplitusiu diskretizavimo dažniu, yra jo pusiausvyra tarp puikaus garso ir apdorojimo reikalavimų.

Anti-Aliasing

Dėl šiek tiek didesnio diskretizavimo dažnio atsiranda daugiau erdvės, kurioje gali veikti nuo išlyginimo apsaugantys filtrai. Esant 44,1 kHz diskretizavimo dažniui, ne visai tobulas filtras nuo išlyginimo gali sukelti subtilius, bet išmatuojamus artefaktus.

Kita vertus, naudojant 48 kHz diskretizavimo dažnį, bet koks atsiradęs aliasingas bus už girdimo spektro ribų.

Pavyzdžių perrinkimas

Atsižvelgiant į tai, kad žiniasklaidos pramonėje plačiai naudojamas aukštesnis diskretizavimo dažnis, 48 kHz dažniu perduodant garsą sumažėja pakartotinio diskretizavimo poreikis. Nors 44,1 kHz yra įprasta praktika muzikos pramonėje, jei dirbate pagal sinchronizacijos licencijavimo programą, galutinį produktą reikės pateikti 48 kHz dažniu.

Dėl diskretizavimo dažnio keitimo proceso, kai imties dažnis didinamas iš žemesnio diskretizavimo dažnio į 48 kHz, į failą gali patekti nepageidaujamų artefaktų. Todėl visada verta įrašyti aukštesniu kokybės diskretizavimo dažniu ir vėliau, jei reikia, pavyzdžiui, spausdinant į kompaktinį diską, sumažinti diskretizavimo dažnį.

Failo dydis

Įrašant ir apdorojant garsą 48 kHz dažniu, failų dydžiai yra nedideli, o tai labai svarbu dideliems televizijos ir kino projektams, kai saugojimo išlaidos ir duomenų perdavimo laikas yra svarbus veiksnys.

48 kHz diskretizavimo dažnio naudojimo apribojimai

Naudojant 48 kHz dažnį iš tikrųjų yra labai nedaug apribojimų. Nors garso bendruomenėje diskutuojama, ar tai tikrai "pakankamai geras" dažnis visoms profesionalioms programoms, 48 kHz ir aukštesnio diskretizavimo dažnio skirtumas dažnai pastebimas tik labai kontroliuojamoje, aukštos klasės klausymosi aplinkoje.

96 kHz: Didelės raiškos garsas

Nors 48 kHz diskretizavimo dažnis yra pramoninis standartas filmams, televizijai, podcast'ams ir pan., kai kurie inžinieriai pageidauja dirbti 96 kHz dažniu. Teoriniai privalumai yra šie: daugiau erdvės aukštų dažnių turiniui užfiksuoti, mažesnis išlyginimas ir geresnės apdorojimo galimybės.

Teoriniai privalumai

Išplėstas įrašymo diapazonas

96 kHz diskretizavimo dažnis leidžia įrašyti iki 48 kHz dažnius. Nors tai gerokai viršija žmogaus klausos diapazoną (kuris paprastai pasiekia apie 20 kHz), kai kurie žmonės teigia, kad šis itin aukštas dažnis subtiliai sąveikauja su garsu, kurį žmonės vis dar gali girdėti.

Sumažintas iškraipymas

Prisimenate Nyquisto ribą? Įrašant 96 kHz dažniu ši riba padidinama iki 48 kHz, todėl sumažėja tikimybė, kad aliasingo artefaktai trukdys girdimam garsui.

Geresnis įskiepių apdorojimas

Aukšta diskretizavimo sparta taip pat gali padėti geriau apdoroti kai kuriuos efektus. Tai ypač pastebima ištempiant garso įrašą laike arba atliekant garso aukščio keitimo funkcijas.

Laiko ištempimas, kai garso įrašas įrašytas didesne diskretizavimo sparta, užtikrina švaresnį garsą ir natūralesnį skambesį. Štai kodėl daugelis garso dizainerių dirba dar didesniu diskretizavimo dažniu (192 kHz).

Tas pats pasakytina ir apie apdorojimą, pavyzdžiui, sodrumą ir iškraipymą. Šie įskiepiai prideda papildomo aukšto dažnio turinio, viršijančio pradinę Nyquist ribą, todėl 96 kHz diskretizavimo dažnis sumažins galimybę atsirasti aliasingui po efekto.

Tikslesnis mėginio viršūnės matavimas

Dar vienas 96 kHz dažnio darbo privalumas - didesnis mėginio smailės matavimo tikslumas. Dažnai signalo viršūnė būna tarp įrašytų mėginių - vadinamosios tarpmėginių viršūnės. Maišymo inžinierius tiksliau parodys, kur yra signalo viršūnės, naudodamas didesnę diskretizavimo spartą, kurioje yra daugiau pavyzdžių per sekundę.

Ateities garso kokybės užtikrinimas

Dar vienas pastebimas 96 kHz dažnio įrašymo privalumas - galimybė išlikti priekyje. Technologijoms tobulėjant, didesni diskretizavimo dažniai gali tapti norma, todėl kai kurie inžinieriai renkasi 96 kHz, kad užtikrintų suderinamumą su būsimais didelės raiškos formatais.

96 kHz imties dažnio naudojimo trūkumai

Įrašymas 96 kHz dažniu turi daug teorinių privalumų ir gali užtikrinti geresnę garso kokybę, kai reikia ištempti laiką ir atlikti redagavimo užduotis. Tačiau šie privalumai yra susiję su praktiniais kompromisais, palyginti su mažesnio diskretizavimo dažnio naudojimu.

Failo dydis

Kiekvieną kartą padvigubinus diskretizavimo dažnį, padvigubėja ir generuojamų duomenų kiekis. 96 kHz dažniu įrašyta sesija užims dvigubai daugiau vietos nei 48 kHz dažniu įrašyta sesija, nes sukuriami daug didesni failai.

Sudėtinguose projektuose tai gali greitai padidinti saugyklos reikalavimus ir apsunkinti atsarginių kopijų kūrimą, dalijimąsi ir failų valdymą.

Apdorojimo galia

Kaip ir tikėjotės, didesnis diskretizavimo dažnis reikalauja daugiau galios iš procesoriaus. Jei neturite itin galingo kompiuterio, gali būti, kad jūsų seansas bus ilgesnis, lėtesnis atvaizdavimas ir sistemos nestabilumas.

DAW veikimas

Nors dauguma DAW palaiko didesnius diskretizavimo dažnius, 96 kHz ar didesniu dažniu atliekama sesija reiškia, kad DAW turi dirbti sunkiau, kad galėtų transliuoti garsą. Priklausomai nuo jūsų sistemos ir seanso sudėtingumo, padidėja nutrūkimo ar trikdžių rizika. Tai nėra ideali situacija, kai maišote kitą kūrinį.

Įskiepio veikimas

Kai kurie įskiepiai, pavyzdžiui, matavimo įskiepiai arba ribotuvai, vidiniu būdu viršija įeinančio signalo imtį, kad pagerintų išvesties kokybę. Jų paleidimas dideliu diskretizavimo dažniu gali pabloginti procesoriaus našumą.

Darbo eigos efektyvumas

Nors didesnis diskretizavimo dažnis gali suteikti teorinių privalumų ir užtikrinti ateities perspektyvas, sesijos vykdymas didesniu dažniu gali sulėtinti darbo eigą be jokių pastebimų privalumų.

• Kai kurios biudžetinės garso sąsajos negali dirbti 96 kHz diskretizavimo dažniu, todėl garsas gali būti iškraipytas.
• Beveik visada turėsite sumažinti imtį, kad sukurtumėte galutinius rezultatus, todėl pakeliui bus atliekami nereikalingi konvertavimo veiksmai.
• Jei jūsų sistemai sunku paleisti seansą didesniu diskretizavimo dažniu, darbas neišvengiamai užtruks ilgiau. Mišrinimas taps nuobodus, o vėliau vis tiek teks mažinti imtį.

Ar galime girdėti skirtumą tarp 48 kHz ir 96 kHz?

Šioje diskusijoje kyla milijono dolerių klausimas: ar žmonės iš tikrųjų girdi skirtumą tarp 48 kHz ir 96 kHz?

Priklauso nuo to, kieno klausiate.

Kai kurie kvalifikuoti klausytojai, ypač garso įrašų apdorojimo inžinieriai ir audiofilai, teigia galintys girdėti subtilius skirtumus tarp diskretizavimo dažnių, ypač jei tai yra instrumentas, kurį jie gerai išmano.

Kai kurie žmonės teigia, kad net jei negalime girdėti skirtumo tarp dviejų diskretizavimo dažnių, ultragarsinio turinio buvimas garse gali turėti įtakos klausymo patirčiai dėl harmoninės sąveikos.

Galima diskutuoti, ar tai susiję su tikrais garso skirtumais, ar tik su psichologiniu nusistatymu. Tačiau tam, kaip girdime garsą, įtakos turi keli dalykai.

Atkūrimo sistemos

Prisimenate diskusiją apie dažninį atsaką? Net jei turite superžmogišką klausą, gerokai viršijančią 20 kHz diapazoną, jei garsiakalbiai, kuriais klausotės, nepalaiko šių ultragarsinių dažnių, didesnis diskretizavimo dažnis tampa nenaudingas.

Žmogaus klausos apribojimai

Daugumai suaugusiųjų senstant blogėja klausa viršutiniuose klausos diapazonuose. Net jei garsas turi itin aukštų dažnių, didelė tikimybė, kad daugelis klausytojų vis tiek jų negirdėtų.

Praktiniai aspektai

Šią diskusiją galima susiaurinti iki dviejų idėjų:

• 48 kHz yra žiniasklaidos pramonės standartas, atitinkantis visus garso reikalavimus.
• 96 kHz atrodo gana šauniai, bet taip pat turi daug bagažo.

Tinkamo diskretizavimo dažnio pasirinkimas priklauso nuo konkrečių jūsų poreikių ir darbo eigos. Pateikiame praktinį paskirstymą įvairioms garso gamybos sritims.

Muzikos gamyba: Įrašymas, maišymas ir masteringas

Kai dirbate tik su muzika, diskretizavimo dažnio pasirinkimas priklauso nuo to, kaip suderinti garso kokybę ir sistemos efektyvumą.

• Įrašymas: Kai kurie inžinieriai mėgsta įrašinėti dideliu 96 kHz ar didesniu diskretizavimo dažniu, kad užfiksuotų kiekvieną garso detalę ir išvengtų aliasingo klaidų. Tačiau daugumai muzikos įrašų pakanka 48 kHz dažnio, be to, jis mažiau apkrauna sistemos galimybes ir saugyklą. Be to, nereikia naudoti pagrindinio laikrodžio, kad viskas būtų sinchronizuota.
• Maišymas ir įvaldymas: Daugelyje šių dienų įskiepių yra vidinis perėmimas, kad išvestis būtų tikslesnė, todėl dirbant 48 kHz dažniu vis dar užtikrinamas aukštas garso standartas.
• Galutinis pristatymas: Srautinio perdavimo platformose paprastai priimami 44,1 arba 48 kHz imties dažnio failai. Jei muzika bus atkuriama kompaktiniame diske, galutinį mišinį reikės konvertuoti iki 44,1 kHz. Bet kuriuo atveju, tokiais atvejais įrašyti dideliu diskretizavimo dažniu yra per daug sudėtinga.

Filmų ir televizijos garso įrašai

Dirbant su filmais ir televizija (įskaitant sinchronizavimo licencijavimą ), 48 kHz yra auksinis standartas. Daugeliu atvejų bitų gylio skiriamoji geba turi būti 16 bitų, nors iš pradžių vertėtų įrašyti 24 bitų gyliu, o vėliau jį sumažinti.

Atsižvelgiant į tai, kad postprodukcinėse sesijose būna didelis takelių skaičius, įrašant 96 kHz dažniu gali kilti problemų dėl sistemos efektyvumo ir saugojimo vietos.

Žaidimai ir VR

Žaidimų ir virtualiosios realybės scenarijuose garso įrašams dažnai reikia didesnio diskretizavimo dažnio dėl unikalių formato reikalavimų.

Dažnai reikia labai ištempti laiką ir keisti garsų aukštį, todėl geriau įrašinėti 96 kHz dažniu.

Tiesioginis garsas ir transliacija

Gyvai transliuojamose situacijose 48 kHz dažnis yra svarbiausia, todėl 48 kHz dažnis yra geriausias pasirinkimas.

Galutinės rekomendacijos

Bendra taisyklė - efektyviausias ir veiksmingiausias garso įrašymo būdas yra 24 bitų gylis ir 48 kHz diskretizavimo dažnis.

Šie nustatymai - tai "aukso viduriukas" tarp garso aiškumo ir saugyklos bei procesoriaus našumo.

Daugelis įskiepių jau atlieka vidinį perėmimą dirbant tokiu dažniu, todėl 96 kHz dažniu įrašymo nauda yra nereikšminga.

Be to, aukštos kokybės skaitmeniniai ribotuvai ir matuokliai kompensuoja tarpgrupinius pikus, todėl nereikia naudoti didesnio diskretizavimo dažnio.

Galiausiai, 48 kHz dažnis yra pramonės standartas, taikomas daugumai profesionalių darbų, todėl užtikrinama sklandi integracija su bendradarbiais ir platintojais.

Keletas atvejų, kai verta apsvarstyti galimybę įrašyti 96 kHz dažniu, yra šie:

• projekte reikia daug laiko tempimo, aukščio keitimo ar redagavimo (pvz., granulinės sintezės).
• projektas skirtas archyvavimo tikslais ir norite užtikrinti darbo saugumą ateityje.

Išvada

Mes aprėpėme daug žemės! Čia pateikiama trumpa apžvalga, kas buvo aptarta. Jei norite, trumpai:

• 44,1 kHz diskretizavimo dažniu galima puikiai atkurti garso signalus iki aukščiausių žmogaus klausos diapazone esančių dažnių.
• Televizijos, kino ir žiniasklaidos pramonėje standartiškai naudojamas 48 kHz dažnis.
• Įrašant 96 kHz dažniu reikia daugiau apdorojimo galios ir daugiau vietos diske, kad būtų galima saugoti didesnius failus.
• Naudojant vis didesnį imties dažnį, sistemos efektyvumas ir saugojimo sąnaudos mažėja.
• Jei žinote, kad naudosite laiko tempimo ir kitas garso redagavimo funkcijas, įrašykite 96 kHz dažniu, kad pasiektumėte geresnių rezultatų.

Atminkite, kad kontekstas, kuriame dirbate, yra svarbesnis nei skaičiai.

Jei esate menininkas, jūsų auditorijai gali būti nesvarbu, kad kūrinį įrašėte 96 kHz dažniu. Tiesą sakant, mažai tikėtina, kad jie išgirs skirtumą tarp 44,1 kHz dažniu įrašyto kūrinio ir kūrinio, įrašyto 44,1 kHz dažniu.

Jei įrašinėjate muziką filmams ir televizijai, 48 kHz dažnis yra puikus garso kokybės ir profesionalių standartų balansas.

Jei kuriate garsų biblioteką, skirtą efektų bibliotekai, 96 kHz dažnis yra tinkamiausias, kad būtų užtikrintos didžiausios redagavimo galimybės.

Galiausiai, tai jūsų sprendimas. Eksperimentuokite su skirtingais diskretizavimo dažniais ir pažiūrėkite, kas jums skamba gerai. Jei girdite pastebimą skirtumą esant 96 kHz dažniui, pirmyn! (Bet gal nusipirkite didesnį kietąjį diską...).

Nesvarbu, kurį iš jų naudosite, pirmyn ir kurkite muziką!