Dacă v-ați uitat vreodată prin setările DAW-ului și ați rămas îngrozit de gama de rate de eșantionare oferite, nu sunteți singurul. Unele DAWS importante (Logic Pro și Pro Tools, de exemplu) oferă șase rate de eșantionare din care puteți alege: 44.1, 48, 88.2, 96, 176.4 și 192.

În cazul în care nu sunteți familiarizați, rata de eșantionare este rezoluția la care este înregistrat și, în cazul instrumentelor virtuale, produs audio. Având în vedere acest lucru, ați crede că mai mare este mai bine, nu?

Nu neapărat.

În timp ce majoritatea discuțiilor despre frecvențele de eșantionare sunt centrate pe limitele auzului uman, există și alți factori de luat în considerare atunci când alegeți frecvența de eșantionare la care să înregistrați.

Și aici intervenim noi. Acest articol va face o incursiune profundă (și vreau să spun, profundă) în zerourile și unu-urile audio digitale. Complex? Pe alocuri, da. Dar până la sfârșitul acestui articol veți cunoaște avantajele și dezavantajele înregistrării la 48 kHz față de 96 kHz și veți putea decide care este cea mai bună variantă pentru dumneavoastră.

Înțelegerea ratelor de eșantionare

Imaginează-ți că o mașină trece pe lângă casa ta. Se deplasează de la stânga la dreapta și trece pe lângă casa vecinului tău într-o singură mișcare continuă. Acesta este echivalentul sunetului în lumea analogică - forma de undă este un sunet continuu.

Acum să spunem că doriți să reproduceți mișcarea acelei mașini. Decideți să realizați o animație flip-book a vehiculului care se deplasează de la stânga la dreapta. Cu cât faceți mai multe imagini ale mașinii în mișcare, cu atât mișcarea pare mai detaliată și mai lină.

Acesta este modul în care funcționează audio digital; acesta preia o serie de imagini (sau mostre) ale formei de undă analogice la viteze foarte mari, pentru a o reproduce în lumea digitală.

Ratele de eșantionare se referă la frecvența cu care aceste instantanee sunt captate în fiecare secundă; o rată de eșantionare de 44,1 kHz înseamnă că sunt captate 44 100 de eșantioane ale formei de undă de intrare în fiecare secundă. Ratele de eșantionare mai mari duc la captarea mai multor instantanee. Dar putem auzi aceste detalii suplimentare?

Teorema Nyquist

Un tânăr inteligent pe nume Harry Nyquist a descoperit că rata de eșantionare trebuie să fie de cel puțin două ori mai mare decât frecvența maximă înregistrată. Aceasta este cunoscută ca frecvența Nyquist sau limita Nyquist.

Deoarece oamenii pot auzi o frecvență maximă de aproximativ 20 kHz, este necesară o rată minimă de eșantionare de 40 kHz pentru a capta toate frecvențele audibile.

Încercarea de a înregistra frecvențe peste această limită duce la aliasing, sau foldover. Frecvențele înalte sunt reprezentate greșit ca frecvențe joase, ceea ce duce la distorsiuni sau artefacte în semnalul reconstruit.

Fiecare convertor digital-analog modern are filtre anti-aliasing pentru a elimina orice artefacte, acționând în esență ca un filtru trece jos pentru a elimina orice frecvențe înalte care ar putea să se suprapună. Înregistrarea la rate de eșantionare mai mari permite acestor filtre să funcționeze fără a tăia frecvențele audibile.

În termeni simpli, teorema Nyquist este o regulă "cât de mult este suficient" pentru înregistrarea digitală.

Apariția audio de calitate CD

Standardul de calitate CD de 44,1 kHz a apărut în primele zile ale audio-ului digital, când hard disk-urile nu erau în stare să stocheze materiale în valoare de un album și înregistratoarele video au fost refolosite pentru această sarcină.

Pe baza frecvenței cadrelor și a liniilor utilizabile per cadru, capetele creionului au folosit pentru a stoca 3 eșantioane audio per cadru, rezultând o rată de eșantionare de 44,1 kHz. Aceasta a fost cea mai mică rată de eșantionare posibilă care s-a conformat teoriei Nyquist și a permis stocarea masterului pe bandă video. Aceasta a devenit ceea ce numim acum calitatea audio CD.

Transformata Fourier

Ratele de eșantionare nu afectează doar modul în care un semnal este capturat, ci și modul în care audio digital este "citit".

Transformata Fourier este un instrument matematic utilizat pentru a analiza un semnal complex și a-l descompune în forme de undă simple la frecvențe diferite. Acesta este modul în care funcționează plugin-uri precum EQ-uri, spectrograme și detectarea tonului, analizând întregul semnal și descompunându-l în benzi mai mici.

Toate acestea pentru a spune că, cu cât un fișier audio are mai multe informații în termeni de instantanee pe secundă (rate de eșantionare mai mari), cu atât mai precise vor fi calculele transformatei Fourier.

Răspuns în frecvență

Un alt factor care trebuie luat în considerare atunci când se discută despre frecvențele de eșantionare este echipamentul pe care înregistrați și monitorizați.

Fiecare piesă audio are un răspuns în frecvență, care poate fi descris ca:

• Ce frecvențe poate reproduce și
• cât de precis face acest lucru.

Dacă folosiți un microfon Radioshack de proastă calitate pentru a face o înregistrare pe o chitară de proastă calitate și o redați pe o pereche de boxe Radioshack de proastă calitate, sunt șanse mari să nu sune bine. Nu contează ce rată de eșantionare folosești.

Du-mă mai sus

După ce am trecut prin toate aceste lucruri științifice, putem vedea că frecvențele de eșantionare mai mari ne permit să captăm frecvențe mai înalte și să le analizăm mai detaliat.

Dar, deși înregistrarea la 96 kHz înseamnă că putem capta frecvențe de până la 48 kHz, din perspectiva ascultării umane nu există nicio diferență audibilă reală față de o înregistrare la 44,1 kHz. Chiar și pentru acei oameni cu auz excepțional, frecvențele superioare vor fi în continuare în afara domeniului audibil.

Și datorită teoriei Nyquist, știm că 44,1 kHz este mai mult decât suficient pentru a reproduce perfect orice semnal din gama de auz uman.

Atunci de ce folosim frecvențe de eșantionare mai mari?

48kHz: Standardul industriei

Când vine vorba de filme, televiziune și streaming, 48 kHz a devenit rata de eșantionare acceptată pe scară largă pentru livrare. Deși sunt disponibile frecvențe de eșantionare mai mari, 48 kHz și-a asigurat locul ca standard în cadrul industriei media datorită echilibrului său între calitate, eficiență și compatibilitate.

De ce este preferată frecvența de 48 kHz?

Principalul motiv pentru adoptarea unei rate de eșantionare de 48 kHz ca standard în producția media s-a datorat compatibilității. Frecvența de eșantionare se potrivește cu diferitele sisteme video bazate pe cadre pe care le utilizează televiziunea europeană și NTSC și, în același timp, îndeplinește cerințele de frecvență Nyquist.

În zilele noastre, platformele de streaming precum Netflix, Disney și Amazon solicită ca sunetul să fie livrat la 48 kHz și, chiar dacă realizați un scenariu pentru un film de modă veche pentru lansarea în cinematografe, vi se va solicita să livrați înregistrări la 48 kHz pentru etapa de mixare.

Beneficiile utilizării unei rate de eșantionare de 48 kHz

Un alt motiv pentru care 48 kHz a devenit o rată de eșantionare acceptată pe scară largă este echilibrul dintre sunetul excelent și cerințele de procesare.

Anti-Aliasing

Frecvența de eșantionare ușor mai mare permite filtrelor anti aliasing să funcționeze într-un interval mai mare. La frecvențe de eșantionare de 44,1 kHz, un filtru anti aliasing mai puțin perfect poate introduce artefacte subtile, dar măsurabile.

Pe de altă parte, atunci când se utilizează rate de eșantionare de 48 kHz, orice aliasing care apare va fi în afara spectrului audibil.

Reeșantionare

Având în vedere utilizarea pe scară largă a frecvenței de eșantionare mai mari în industria media, livrarea audio la 48 kHz minimizează nevoia de re-eșantionare. În timp ce 44,1 kHz este o practică obișnuită în industria muzicală, dacă lucrați cu licențe de sincronizare, produsul finit va trebui să fie livrat la 48 kHz.

Procesul de conversie a ratei de eșantionare la supraeșantionarea de la rate de eșantionare mai mici la 48 kHz poate duce la introducerea de artefacte nedorite în fișier. Prin urmare, este întotdeauna o idee bună să înregistrați la o rată de eșantionare de calitate superioară și să reduceți eșantionarea ulterior, dacă este necesar, de exemplu la imprimarea pe CD.

Dimensiunea fișierului

Înregistrarea și procesarea audio la 48 kHz păstrează dimensiunile fișierelor ușor de gestionat, ceea ce este esențial pentru proiectele mari de televiziune și film, unde costurile de stocare și timpul de transfer al datelor sunt un factor important.

Limitări ale utilizării unei rate de eșantionare de 48 kHz

Există foarte puține limitări în utilizarea frecvenței de 48 kHz. Deși există unele dezbateri în cadrul comunității audio cu privire la faptul dacă aceasta este cu adevărat "suficient de bună" pentru toate aplicațiile profesionale, diferența dintre 48 kHz și o rată de eșantionare mai mare este adesea vizibilă doar în medii de ascultare foarte controlate, de înaltă calitate.

96 kHz: Audio de înaltă rezoluție

În timp ce o rată de eșantionare de 48 kHz este standardul industrial pentru filme, televiziune, podcasturi și altele asemenea, unii ingineri preferă să lucreze la 96 kHz. Beneficiile teoretice includ mai mult spațiu pentru captarea conținutului de înaltă frecvență, aliasing redus și capacități de procesare îmbunătățite.

Avantaje teoretice

Interval de înregistrare extins

O rată de eșantionare de 96 kHz permite înregistrarea de frecvențe de până la 48 kHz. În timp ce acest lucru este cu mult peste gama de auz uman (care de obicei ajunge la 20 kHz), unii oameni susțin că acest conținut de frecvență ultra-înaltă interacționează cu sunetul în moduri subtile pe care oamenii le pot auzi în continuare.

Alias redus

Vă amintiți limita Nyquist? Înregistrarea la 96 kHz împinge această limită până la 48 kHz, reducând astfel șansele ca artefactele de aliasing să interfereze cu orice sunet audibil.

Procesare mai bună a plugin-urilor

Ratele mari de eșantionare pot duce, de asemenea, la o procesare mai bună pentru anumite efecte. Acest lucru este vizibil în special atunci când prelungiți timpul audio sau efectuați modificări de înălțime.

Întinderea în timp a sunetului înregistrat la rate de eșantionare mai mari are ca rezultat un sunet mai curat, cu o calitate mai naturală. Acesta este motivul pentru care mulți designeri de sunet lucrează la o rată de eșantionare și mai mare (192kHz).

Același lucru este valabil și pentru procesarea precum saturația și distorsiunea. Aceste plugin-uri adaugă conținut suplimentar de înaltă frecvență peste limita Nyquist originală, astfel încât o rată de eșantionare de 96 kHz va duce la mai puține oportunități de apariție a aliasing-ului post-efect.

Măsurare mai precisă a vârfului probei

Un alt beneficiu al lucrului la 96 kHz este precizia îmbunătățită a măsurării vârfurilor eșantionului. Adesea, vârful unui semnal apare între eșantioanele care au fost înregistrate - cunoscute ca vârfuri între eșantioane. Un inginer de mixaj va obține o reprezentare mai precisă a locului unde se află vârfurile semnalului cu o rată de eșantionare mai mare, care conține mai multe eșantioane pe secundă.

Pregătirea pentru viitor a calității audio

Un alt beneficiu perceput al înregistrării la 96 kHz este acela de a rămâne înaintea jocului. Pe măsură ce tehnologia continuă să evolueze, frecvențele de eșantionare mai mari pot deveni norma, iar unii ingineri aleg 96 kHz pentru a asigura compatibilitatea cu viitoarele formate de înaltă rezoluție.

Dezavantajele utilizării unei rate de eșantionare de 96 kHz

Înregistrarea la 96 kHz are o mulțime de avantaje teoretice și poate duce la o calitate audio mai bună atunci când se face time-stretching și se efectuează sarcini de editare. Dar aceste avantaje vin la pachet cu compromisuri practice în comparație cu utilizarea unei frecvențe de eșantionare mai mici.

Dimensiunea fișierului

De fiecare dată când dublați frecvența de eșantionare, cantitatea de date pe care o generați se dublează. O sesiune înregistrată la 96 kHz va ocupa de două ori mai mult spațiu decât o sesiune la 48 kHz din cauza fișierelor mult mai mari care sunt create.

Pentru proiectele complexe, acest lucru poate crește rapid cerințele de stocare și face ca backup-urile, partajarea și gestionarea fișierelor să fie mai dificile.

Putere de procesare

După cum vă așteptați, o rată de eșantionare mai mare necesită mai multă energie din partea procesorului. Cu excepția cazului în care aveți o mașină foarte performantă, este posibil să constatați că sesiunea dvs. suferă de latență crescută, timpi de redare mai lenți și instabilitate a sistemului.

Performanță DAW

Deși majoritatea DAW-urilor acceptă frecvențe de eșantionare mai mari, rularea unei sesiuni la 96 kHz sau mai mult înseamnă că DAW-ul trebuie să lucreze mai mult pentru a transmite audio. În funcție de sistemul dvs. și de complexitatea sesiunii, există un risc crescut de întreruperi sau erori. Nu este ideal atunci când mixați următoarea piesă.

Performanța pluginului

Unele pluginuri supraeșantionează intern semnalul de intrare pentru a îmbunătăți calitatea ieșirii rezultate, de exemplu pluginurile de măsurare sau limitatoarele. Rularea acestora la o rată de eșantionare deja ridicată poate afecta performanța procesorului.

Eficiența fluxului de lucru

În timp ce ratele de eșantionare mai mari pot oferi avantaje teoretice și protecție în viitor, rularea unei sesiuni la o rată mai mare ar putea încetini fluxul de lucru fără niciun avantaj notabil.

• Unele interfețe audio de buget nu pot gestiona rate de eșantionare de 96 kHz, ceea ce poate duce la distorsiuni ale sunetului.
• Aproape întotdeauna va trebui să reduceți eșantionarea pentru a crea produse finale, creând etape de conversie inutile pe parcurs.
• Dacă sistemul dvs. întâmpină dificultăți la rularea unei sesiuni la o rată de eșantionare mai mare, lucrurile vor dura inevitabil mai mult. Mixarea va deveni anevoioasă și tot va trebui să reduceți eșantionarea după aceea.

Putem auzi diferența dintre 48 kHz și 96 kHz?

Întrebarea de un milion de dolari în această discuție este: pot oamenii să audă cu adevărat diferența dintre 48 kHz și 96 kHz?

Depinde pe cine întrebi.

Unii ascultători experimentați, în special ingineri de masterizare și audiofili, susțin că pot auzi diferențe subtile între frecvențele de eșantionare, în special dacă este vorba de un instrument la care sunt foarte atenți.

Unii oameni susțin că, chiar dacă nu putem auzi diferența dintre cele două frecvențe de eșantionare, existența conținutului ultra-sonic în cadrul sunetului ar putea avea un impact asupra experienței de ascultare datorită interacțiunii armonice.

Dacă acest lucru se datorează unor diferențe sonore reale sau doar unei prejudecăți psihologice, este un subiect de dezbatere. Dar câteva lucruri afectează modul în care auzim sunetul.

Sisteme de redare

Vă amintiți discuția despre răspunsul la frecvență? Chiar dacă aveți un auz superuman, cu mult peste gama de 20 kHz, dacă difuzoarele pe care le ascultați nu suportă aceste frecvențe ultrasonice, rata de eșantionare mai mare devine efectiv inutilă.

Limitări ale auzului uman

Pe măsură ce îmbătrânesc, majoritatea adulților se confruntă cu o degradare a limitelor superioare ale auzului. Chiar dacă frecvențele foarte înalte sunt prezente într-un sunet, există o șansă mare ca mulți ascultători să nu le poată auzi oricum.

Considerații practice

Putem reduce această discuție la două idei:

• 48 kHz este standardul industriei media și îndeplinește toate condițiile sonore.
• 96 kHz pare destul de cool, dar vine și cu o mulțime de bagaje.

Alegerea frecvenței de eșantionare potrivite pentru proiectul dvs. depinde de nevoile dvs. specifice și de fluxul de lucru. Iată o defalcare practică pentru diferite domenii ale producției audio.

Producție muzicală: Înregistrare, mixare și masterizare

Atunci când lucrați doar pe muzică, alegerea frecvenței de eșantionare se reduce la echilibrarea calității audio cu eficiența sistemului.

• Înregistrare: Unii ingineri preferă să înregistreze la rate de eșantionare ridicate, de 96 kHz sau mai mari, pentru a surprinde fiecare detaliu sonor și pentru a preveni erorile de aliasing. Cu toate acestea, pentru majoritatea muzicii, 48 kHz este mai mult decât suficient și reprezintă o presiune mai mică asupra capacităților și stocării sistemului. În plus, nu mai este necesară utilizarea unui ceas principal pentru a menține totul sincronizat.
• Mixare și masterizare: În prezent, multe pluginuri oferă supraeșantionare internă pentru a oferi o ieșire mai precisă, astfel încât lucrul la 48 kHz oferă în continuare un standard audio ridicat.
• Livrarea finală: Platformele de streaming tind să accepte fișiere cu o rată de eșantionare de 44,1 sau 48 kHz. Dacă muzica va fi reprodusă pe CD, mixajul final va necesita conversia frecvenței de eșantionare până la 44,1 kHz. În orice caz, înregistrarea la frecvențe de eșantionare ridicate este excesivă în aceste situații.

Film & TV Audio

Atunci când lucrați în film și televiziune (inclusiv licențierea sincronizării ), 48 kHz este standardul de aur. În cele mai multe cazuri, rezoluția adâncimii de biți va trebui să fie de 16 biți, deși este o idee bună să înregistrați la o adâncime de biți de 24 pentru început și să o reduceți pentru livrare.

Având în vedere numărul mare de piste prezente în sesiunile de post-producție, înregistrarea la 96 kHz ar putea prezenta probleme legate de eficiența sistemului și de spațiul de stocare.

Jocuri și VR

Audio în scenarii de jocuri și realitate virtuală necesită adesea rate de eșantionare mai mari datorită cerințelor unice ale formatului.

De multe ori este necesară o extensie temporală și o schimbare a înălțimii sunetelor, deci este mai bine să înregistrați la 96 kHz.

Sunet live și streaming

În situații live, performanța în timp real este prioritară, ceea ce face din 48 kHz cea mai bună alegere.

Recomandări finale

Ca regulă generală, cel mai eficient mod de a înregistra audio este la o adâncime de bit de 24 și o rată de eșantionare de 48 kHz.

Aceste setări reprezintă un punct de echilibru între claritatea sonoră și eficiența în ceea ce privește stocarea și performanța CPU.

Multe plugin-uri efectuează deja supraeșantionarea internă atunci când lucrează la aceste frecvențe, ceea ce înseamnă că beneficiile înregistrării la 96 kHz sunt neglijabile.

În plus, limitatoarele și contoarele digitale de înaltă calitate compensează vârfurile între eșantioane, reducând necesitatea unor rate de eșantionare mai mari.

În cele din urmă, 48 kHz este un standard industrial pentru majoritatea lucrărilor profesionale, ceea ce asigură o integrare fără probleme cu colaboratorii și distribuitorii.

Puținele situații în care ar putea fi utilă utilizarea frecvenței de 96 kHz pentru înregistrare sunt atunci când:

• un proiect necesită o extensie temporală, o deplasare a tonului sau o editare extensivă (cum ar fi sinteza granulară).
• un proiect este pentru scopuri de arhivare și doriți să vă protejați munca pentru viitor.

Concluzie

Am acoperit o mulțime de terenuri! Iată o scurtă recapitulare a ceea ce am discutat. Notele esențiale, dacă vreți:

• O rată de eșantionare de 44,1 kHz este capabilă să reproducă perfect semnalele audio până la cele mai înalte frecvențe din gama auzului uman.
• Industria TV, cinematografică și media utilizează 48 kHz ca standard.
• Înregistrarea la 96 kHz necesită mai multă putere de procesare și mai mult spațiu pe disc pentru a stoca fișierele mai mari rezultate.
• Utilizarea unor rate de eșantionare din ce în ce mai mari duce la scăderea randamentului în ceea ce privește eficiența sistemului și costurile de stocare.
• Dacă știți că veți utiliza funcția de time-stretching și alte funcții de editare pe audio, înregistrați la 96 kHz pentru rezultate mai bune.

Nu uitați, contextul în care lucrați este mai important decât urmărirea cifrelor.

Dacă sunteți artist, este posibil ca publicului dvs. să nu-i pese că ați produs o piesă la 96 kHz. De fapt, este puțin probabil să audă diferența dintre aceasta și ceva capturat la 44,1 kHz.

Dacă înregistrați muzică pentru film și televiziune, 48 kHz este echilibrul perfect între calitatea sunetului și standardele profesionale.

Iar dacă construiți o bibliotecă de sunete pentru o bibliotecă de efecte, 96 kHz este calea de urmat pentru a permite capacități maxime de editare.

În cele din urmă, este decizia dumneavoastră. Experimentați cu diferite rate de eșantionare și vedeți ce sună bine pentru dvs. Dacă auziți o diferență notabilă la 96 kHz, dați-i drumul! (Dar poate cumpărați un hard disk mai mare...).

Indiferent ce veți folosi, mergeți mai departe și faceți muzică!