Hvis du noen gang har rotet rundt i DAW-innstillingene dine og blitt forbløffet over utvalget av samplingsfrekvenser som tilbys, er du ikke alene. Noen av de største DAW-programmene (Logic Pro og Pro Tools, for eksempel) tilbyr seks samplingsfrekvenser å velge mellom: 44.1, 48, 88.2, 96, 176.4 og 192.

Samplingsfrekvensen er den oppløsningen som lyden tas opp med, og som virtuelle instrumenter produseres med. Med tanke på dette skulle man tro at større var bedre, ikke sant?

Ikke nødvendigvis.

Selv om de fleste diskusjonene om samplingsfrekvenser dreier seg om grensene for menneskelig hørsel, er det noen andre faktorer man må ta hensyn til når man velger hvilken samplingsfrekvens man skal spille inn med.

Og det er her vi kommer inn i bildet. I denne artikkelen skal vi ta et dypdykk (og da mener jeg virkelig dypdykk) i nullene og enerne i digital lyd. Kompleks? Noen steder, ja. Men når du er ferdig med denne artikkelen, vil du kjenne til fordeler og ulemper ved å ta opp i 48 kHz vs. 96 kHz, og være i stand til å bestemme hvilken som er best for deg.

Forståelse av utvalgsfrekvenser

Forestill deg at en bil kjører forbi huset ditt. Den kjører fra venstre til høyre, og forbi naboens hus i én kontinuerlig bevegelse. Det tilsvarer lyd i den analoge verdenen - bølgeformen er en kontinuerlig lyd.

La oss si at du vil gjenskape bilen i bevegelse. Du bestemmer deg for å lage en flip-book-animasjon av bilen som kjører fra venstre mot høyre. Jo flere bilder du lager av bilen i bevegelse, desto mer detaljert og jevnere ser bevegelsen ut.

Det er slik digital lyd fungerer; den tar en serie bilder (eller samples) av den analoge bølgeformen i superrask hastighet for å gjenskape den i den digitale verdenen.

Samplingsfrekvenser refererer til hvor ofte disse øyeblikksbildene tas hvert sekund; en samplingsfrekvens på 44,1 kHz betyr at det tas 44 100 samplinger av den innkommende bølgeformen hvert sekund. Høyere samplingsfrekvenser resulterer i flere øyeblikksbilder. Men kan vi høre de ekstra detaljene?

Nyquist-teoremet

En smart ung fyr ved navn Harry Nyquist oppdaget at samplingsfrekvensen må være minst dobbelt så høy som den høyeste frekvensen som blir tatt opp. Dette er kjent som Nyquist-frekvensen, eller Nyquist-grensen.

Siden mennesker maksimalt kan høre en frekvens på rundt 20 kHz, kreves det en samplingsfrekvens på minst 40 kHz for å fange opp alle hørbare frekvenser.

Hvis man prøver å ta opp frekvenser over denne grensen, fører det til aliasing, eller foldover. De høyere frekvensene blir feilaktig fremstilt som lavere frekvenser, noe som fører til forvrengning eller artefakter i det rekonstruerte signalet.

Alle moderne digital-analog-omformere har antialiasing-filtre for å fjerne eventuelle artefakter, som i hovedsak fungerer som et lavpassfilter for å fjerne høye frekvenser som kan aliasere. Ved opptak med høyere samplingsfrekvenser får disse filtrene plass til å virke uten å kutte av hørbare frekvenser.

Enkelt sagt er Nyquist-teoremet en "hvor mye er nok"-regel for digitale opptak.

Fremveksten av lyd i CD-kvalitet

CD-kvalitetsstandarden på 44,1 kHz oppsto i den digitale lydens barndom, da harddisker ikke var i stand til å lagre materiale som tilsvarte et helt album, og videoopptakere ble tatt i bruk til formålet.

Basert på bildefrekvensen og antall linjer per bilde, ble blyanthodene brukt til å lagre tre lydsamples per bilde, noe som resulterte i en samplingsfrekvens på 44,1 kHz. Dette var den minste mulige samplingsfrekvensen som var i samsvar med Nyquist-teorien, og som gjorde det mulig å lagre masteren på videobånd. Det ble det vi i dag kaller lyd i CD-kvalitet.

Fourier-transformasjon

Samplingsfrekvensen påvirker ikke bare hvordan et signal fanges opp, den påvirker også hvordan digital lyd "leses".

Fourier-transformasjon er et matematisk verktøy som brukes til å analysere et komplekst signal og dele det opp i enkle bølgeformer ved forskjellige frekvenser. Det er slik plugins som EQ-er, spektrogrammer og pitch-deteksjon fungerer, ved å analysere hele signalet og bryte det ned i mindre bånd.

Jo mer informasjon en lydfil inneholder i form av øyeblikksbilder per sekund (høyere samplingsfrekvens), desto mer nøyaktig blir fouriertransformasjonsberegningene.

Frekvensrespons

En annen faktor å ta hensyn til når man diskuterer samplingsfrekvenser, er utstyret du spiller inn og lytter på.

Alle lydprodukter har en frekvensrespons, som grovt sett kan beskrives som

• Hvilke frekvenser den kan gjengi, og
• hvor nøyaktig den gjør det.

Hvis du bruker en elendig Radioshack-mikrofon til å legge ned et opptak på en elendig gitar, og spiller det av på et par elendige Radioshack-høyttalere, er sjansen stor for at det ikke kommer til å høres bra ut. Uansett hvilken samplingsfrekvens du bruker.

Ta meg høyere

Etter å ha gått gjennom alt dette vitenskapelige stoffet, kan vi se at høyere samplingsfrekvenser gjør det mulig for oss å fange opp høyere frekvenser og analysere dem mer detaljert.

Men selv om opptak med 96 kHz betyr at vi kan fange opp frekvenser opp til 48 kHz, er det ingen reell hørbar forskjell fra et 44,1 kHz-opptak sett fra et menneskelig lytteperspektiv. Selv for folk med eksepsjonell hørsel vil de øvre frekvensene fortsatt være utenfor det hørbare området.

Og takket være Nyquist-teorien vet vi at 44,1 kHz er mer enn nok til å gjengi et hvilket som helst signal innenfor det menneskelige høreområdet perfekt.

Så hvorfor bruker vi høyere samplingsfrekvenser?

48 kHz: Bransjestandarden

Når det gjelder film, TV og strømming, har 48 kHz blitt den allment aksepterte samplingsfrekvensen for levering. Selv om det finnes høyere samplingsfrekvenser, har 48 kHz sikret seg en plass som standard i mediebransjen takket være balansen mellom kvalitet, effektivitet og kompatibilitet.

Hvorfor er 48 kHz det beste alternativet?

Hovedgrunnen til at 48 kHz samplingsfrekvens ble tatt i bruk som standard i medieproduksjon, var kompatibilitet. Samplingsfrekvensen passet godt sammen med de ulike rammebaserte videosystemene som europeisk og NTSC-fjernsyn bruker, samtidig som den oppfylte Nyquist-kravene til frekvens.

I dag krever strømmeplattformer som Netflix, Disney og Amazon at lyden leveres i 48 kHz, og selv om du lager filmmusikk til en gammeldags kinofilm, må du levere 48 kHz-stammer til miksefasen.

Fordeler med å bruke en samplingsfrekvens på 48 kHz

En annen grunn til at 48 kHz har blitt en allment akseptert samplingsfrekvens, er balansen mellom god lyd og krav til prosessering.

Anti-liasing

Den litt høyere samplingsfrekvensen gir større spillerom for antialiasing-filtre. Ved samplingsfrekvenser på 44,1 kHz kan et ikke helt perfekt antialiasing-filter introdusere subtile, men målbare artefakter.

På den annen side vil eventuell aliasing som oppstår ved bruk av samplingsfrekvenser på 48 kHz, ligge utenfor det hørbare spekteret.

Resampling

Med tanke på den utbredte bruken av høyere samplingsfrekvens i mediebransjen, minimerer det behovet for resampling å levere lyd ved 48 kHz. Selv om 44,1 kHz er vanlig praksis i musikkbransjen, må det ferdige produktet leveres med 48 kHz hvis du jobber med synkroniseringslisensiering.

Konverteringen av samplingsfrekvensen ved oppsampling fra lavere samplingsfrekvenser til 48 kHz kan føre til uønskede artefakter i filen. Derfor er det alltid en god idé å ta opp med en samplingsfrekvens av høyere kvalitet og nedsamplere senere hvis det er nødvendig, for eksempel ved utskrift til CD.

Filstørrelse

Innspilling og prosessering av lyd ved 48 kHz holder filstørrelsene overkommelige, noe som er avgjørende for store TV- og filmprosjekter der lagringskostnader og dataoverføringstider er en viktig faktor.

Begrensninger ved bruk av 48 kHz samplingsfrekvens

Det er egentlig svært få begrensninger ved å bruke 48 kHz. Selv om det er en viss debatt i lydmiljøet om hvorvidt det virkelig er "godt nok" for alle profesjonelle bruksområder, er forskjellen mellom 48 kHz og en høyere samplingsfrekvens ofte bare merkbar i svært kontrollerte, avanserte lyttemiljøer.

96 kHz: Lyd med høy oppløsning

Selv om 48 kHz samplingsfrekvens er bransjestandarden for film, TV, podcaster og lignende, foretrekker noen ingeniører å jobbe med 96 kHz. De teoretiske fordelene er blant annet større takhøyde for å fange opp høyfrekvent innhold, redusert aliasing og bedre prosesseringsmuligheter.

Teoretiske fordeler

Utvidet opptaksområde

En samplingsfrekvens på 96 kHz gjør det mulig å ta opp frekvenser på opptil 48 kHz. Selv om dette er langt utenfor rekkevidden til den menneskelige hørselen (som vanligvis når toppen rundt 20 kHz), er det noen som hevder at dette ultrahøye frekvensinnholdet påvirker lyden på subtile måter som mennesker likevel kan høre.

Redusert aliasing

Husker du Nyquist-grensen? Innspilling ved 96 kHz flytter denne grensen helt opp til 48 kHz, noe som reduserer sjansene for at aliasing-artefakter forstyrrer den hørbare lyden.

Bedre behandling av plugins

Høye samplingsfrekvenser kan også gi bedre prosessering for enkelte effekter. Dette er spesielt merkbart ved tidsforlengelse av lyd eller ved pitch-shifting.

Tidsforlengelse av lyd som er spilt inn med høyere samplingsfrekvenser, gir en renere lyd med en mer naturlig lydkvalitet. Dette er grunnen til at mange lyddesignere jobber med en enda høyere samplingsfrekvens (192 kHz).

Det samme gjelder for prosessering som metning og forvrengning. Disse plugin-modulene legger til ekstra høyfrekvent innhold over den opprinnelige Nyquist-grensen, slik at en samplingsfrekvens på 96 kHz gir mindre mulighet for at aliasing oppstår etter effekten.

Mer nøyaktig måling av prøvetopper

En annen fordel med å arbeide ved 96 kHz er den forbedrede nøyaktigheten ved måling av prøvetopper. Ofte oppstår toppen av et signal mellom samplene som er tatt opp - såkalte intersample-topper. En miksingeniør vil få en mer nøyaktig gjengivelse av hvor signaltoppene ligger med en høyere samplingsfrekvens som inneholder flere samplinger per sekund.

Fremtidssikret lydkvalitet

En annen fordel med å ta opp med 96 kHz er at man ligger i forkant av utviklingen. Etter hvert som teknologien fortsetter å utvikle seg, kan høyere samplingsfrekvenser bli normen, og noen teknikere velger 96 kHz for å sikre kompatibilitet med fremtidige høyoppløselige formater.

Ulemper ved å bruke 96 kHz samplingsfrekvens

Opptak med 96 kHz har mange teoretiske fordeler, og kan gi bedre lydkvalitet ved tidsforlengelse og redigeringsoppgaver. Men disse fordelene kommer med praktiske avveininger sammenlignet med å bruke en lavere samplingsfrekvens.

Filstørrelse

Hver gang du dobler samplingsfrekvensen, dobles også datamengden du genererer. En økt innspilt med 96 kHz vil ta opp dobbelt så mye plass som en 48 kHz-økt på grunn av de mye større filene som opprettes.

For komplekse prosjekter kan dette raskt øke lagringsbehovet og gjøre sikkerhetskopiering, deling og filhåndtering mer utfordrende.

Prosessorkraft

Som du kan forvente, krever en høyere samplingsfrekvens mer kraft fra CPU-en. Med mindre du har en superrask maskin, kan du oppleve at økten din lider av økt ventetid, tregere gjengivelsestider og ustabilitet i systemet.

DAW-ytelse

Selv om de fleste DAW-er støtter høyere samplingsfrekvenser, betyr det at DAW-en må jobbe hardere for å strømme lyd når du kjører en økt på 96 kHz eller høyere. Avhengig av systemet ditt og kompleksiteten i økten, er det en økt risiko for frafall eller feil. Ikke ideelt når du skal mikse din neste banger.

Plugin-ytelse

Noen plugins oversampliserer det innkommende signalet internt for å forbedre kvaliteten på utdataene, for eksempel måleplugins eller begrensere. Hvis du kjører dem med en allerede høy samplingsfrekvens, kan det redusere CPU-ytelsen.

Effektiv arbeidsflyt

Selv om høyere samplingsfrekvenser kan gi teoretiske fordeler og fremtidssikring, kan det å kjøre en økt med høyere frekvens gjøre arbeidsflyten tregere uten at det gir noen merkbare fordeler.

• Noen rimelige lydgrensesnitt kan ikke håndtere samplingsfrekvenser på 96 kHz, noe som kan føre til forvrengning i lyden.
• Du må nesten alltid nedsamplere for å lage de endelige leveransene, noe som skaper unødvendige konverteringstrinn underveis.
• Hvis systemet ditt sliter med å kjøre en økt med en høyere samplingsfrekvens, vil ting uunngåelig ta lengre tid. Miksingen blir kjedelig, og du må fortsatt nedsamplere i etterkant.

Kan vi høre forskjell på 48 kHz og 96 kHz?

Det store spørsmålet i denne diskusjonen er: Kan folk faktisk høre forskjellen mellom 48 kHz og 96 kHz?

Det kommer an på hvem du spør.

Noen trente lyttere, særlig masteringteknikere og audiofiler, hevder at de kan høre subtile forskjeller mellom samplingsfrekvenser, særlig hvis det er et instrument de er godt kjent med.

Noen hevder at selv om vi ikke kan høre forskjellen mellom de to samplingsfrekvensene, kan eksistensen av ultrasonisk innhold i lyden ha en innvirkning på lytteopplevelsen på grunn av harmonisk interaksjon.

Om dette skyldes faktiske lydforskjeller eller bare en psykologisk skjevhet, kan diskuteres. Men et par ting påvirker hvordan vi hører lyd.

Avspillingssystemer

Husker du diskusjonen om frekvensrespons? Selv om du har overmenneskelig hørsel, langt over 20 kHz-området, blir den høyere samplingsfrekvensen i praksis ubrukelig hvis høyttalerne du lytter på, ikke støtter disse ultralydfrekvensene.

Begrensninger i menneskets hørsel

De fleste voksne opplever at hørselen i de øvre delene av spekteret svekkes når de blir eldre. Selv om de ultrahøye frekvensene er til stede i en lyd, er det stor sjanse for at mange lyttere ikke vil være i stand til å høre dem uansett.

Praktiske betraktninger

Vi kan koke denne diskusjonen ned til to ideer:

• 48 kHz er standarden i mediebransjen, og den oppfyller alle lydkrav.
• 96 kHz virker ganske kult, men kommer også med mye bagasje.

Hvilken samplingsfrekvens som passer best for ditt prosjekt, avhenger av dine spesifikke behov og arbeidsflyt. Her er en praktisk oversikt over ulike områder innen lydproduksjon.

Musikkproduksjon: Innspilling, miksing og mastering

Når du jobber med musikk alene, handler valget av samplingsfrekvens om å balansere lydkvalitet og systemeffektivitet.

• Innspilling: Noen lydteknikere liker å bruke høye samplingsfrekvenser på 96 kHz eller høyere for å fange opp alle detaljer i lyden og for å unngå aliasing-feil. For de fleste typer musikk er imidlertid 48 kHz mer enn tilstrekkelig, og det er mindre belastende for systemets kapasitet og lagringsplass. I tillegg er det ikke nødvendig å bruke en masterklokke for å holde alt synkronisert.
• Miksing og mastering: Mange plugins har i dag intern oversampling for å gi en mer nøyaktig utgang, slik at 48 kHz fortsatt gir en høy lydstandard.
• Endelig levering: Strømmeplattformer godtar vanligvis filer med en samplingsfrekvens på enten 44,1 eller 48 kHz. Hvis musikken skal reproduseres på CD, må den endelige miksen konverteres ned til 44,1 kHz. Uansett er det overkill å spille inn med høye samplingsfrekvenser i slike situasjoner.

Film- og TV-lyd

Når du jobber med film og TV (inkludert synkroniseringslisensiering ), er 48 kHz gullstandarden. I de fleste tilfeller må bitdybdeoppløsningen være 16 bit, selv om det er en god idé å ta opp med en bitdybde på 24 bit til å begynne med og dither ned for levering.

Med tanke på det høye antallet spor i postproduksjonsøkter kan opptak ved 96 kHz by på problemer med systemeffektivitet og lagringsplass.

Spill og VR

Lyd i spill og virtuell virkelighet krever ofte høyere samplingsfrekvenser på grunn av formatets unike krav.

Det er ofte nødvendig med omfattende tidsforlengelse og pitchskifting av lyder, så det er bedre å spille inn med 96 kHz.

Direkte lyd og strømming

I live-situasjoner er sanntidsytelse av høyeste prioritet, noe som gjør 48 kHz til det beste valget.

Endelige anbefalinger

Som en generell tommelfingerregel er den mest effektive måten å ta opp lyd på en bitdybde på 24 og en samplingsfrekvens på 48 kHz.

Disse innstillingene er et godt kompromiss mellom lydmessig klarhet og effektivitet når det gjelder lagring og CPU-ytelse.

Mange plugins utfører allerede intern oversampling når de jobber med disse frekvensene, noe som betyr at fordelene ved å spille inn ved 96 kHz er ubetydelige.

I tillegg kompenserer digitale begrensere og målere av høy kvalitet for topper mellom samplinger, noe som reduserer behovet for høyere samplingsfrekvenser.

Endelig er 48 kHz en bransjestandard for de fleste profesjonelle arbeider, noe som sikrer sømløs integrering med samarbeidspartnere og distributører.

De få situasjonene der det kan være verdt å vurdere å bruke 96 kHz til opptak, er når:

• et prosjekt krever omfattende tidsforlengelse, pitchskifting eller redigering (for eksempel granulær syntese).
• et prosjekt er for arkivformål, og du ønsker å fremtidssikre arbeidet.

Konklusjon

Vi har vært innom mye! Her er en rask oppsummering av hva vi har vært innom. Kort oppsummert, om du vil:

• En samplingsfrekvens på 44,1 kHz er i stand til å gjengi lydsignaler perfekt opp til de høyeste frekvensene innenfor det menneskelige høreområdet.
• TV-, film- og mediebransjen bruker 48 kHz som standard.
• Innspilling ved 96 kHz krever mer prosessorkraft og mer diskplass for å lagre de større filene.
• Bruk av stadig høyere samplingsfrekvenser gir avtagende avkastning i forhold til systemeffektivitet og lagringskostnader.
• Hvis du vet at du kommer til å bruke tidsforlengelse og andre redigeringsfunksjoner på lyden din, bør du spille inn med 96 kHz for å få bedre resultater.

Husk at konteksten du jobber i, er viktigere enn å jakte på tall.

Hvis du er artist, er det ikke sikkert at publikum bryr seg om at du har produsert et spor på 96 kHz. Det er faktisk lite sannsynlig at de vil høre forskjell på det og noe som er tatt opp i 44,1 kHz.

Hvis du spiller inn musikk for film og TV, er 48 kHz den perfekte balansen mellom lydkvalitet og profesjonelle standarder.

Og hvis du bygger opp et bibliotek med lyder til et effektbibliotek, er 96 kHz veien å gå for å gi maksimal redigeringsmulighet.

Til syvende og sist er det opp til deg. Eksperimenter med forskjellige samplingsfrekvenser og se hva du synes høres bra ut. Hvis du hører en merkbar forskjell ved 96 kHz, så gjør det! (Men kjøp kanskje en større harddisk ...).

Uansett hvilken du ender opp med å bruke, gå ut og lag musikk!