Понимание частоты дискретизации в аудио

Каждый раз, когда звук переходит от микрофона к цифровой аудио рабочей станции, происходит преобразование. Аудиоинтерфейсы помогают преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, используя настройки, заданные в вашей DAW. Эти настройки чрезвычайно важны, поскольку они могут повлиять на общее качество композиции и качество звука.

Одним из наиболее важных факторов, который необходимо учитывать при преобразовании аналогового непрерывного сигнала в цифровой, является частота дискретизации. Эта частота определяет, какая часть исходного сигнала будет преобразована в цифровую запись, что позволит слушателю получить удивительные ощущения "внутристудийного" звучания.

Ниже мы расскажем обо всем, что вам нужно знать о частоте дискретизации, чтобы вы могли сохранить всю магию вашей оригинальной записи. Давайте посмотрим!

Что такое частота дискретизации для аудио?

Частота дискретизации - это скорость захвата и преобразования звуковых волн в цифровой звук. Качество звука выше при более высокой частоте дискретизации, поскольку захватывается и преобразуется в цифровую аудиозапись большее количество звуковых волн. Частота дискретизации зависит от целей конкретного проекта. Например, вы можете записать аудиосигнал с другой частотой дискретизации, чем при сохранении архивных мастеров или аудиофайлов.

В любом случае частота дискретизации рассчитывается с помощью теоремы Найквиста-Шеннона. Этот основополагающий принцип цифровой обработки утверждает, что для плавного преобразования аналогового звука в цифровой сигнал частота дискретизации должна быть как минимум в два раза выше, чем исходная звуковая волна.

Например, для обработки аудио часто используется частота дискретизации 44,1 кГц, поскольку диапазон слышимости человека обычно лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц. Поэтому 44,1 кГц вполне достаточно для воспроизведения большинства звуковых частот, лежащих в диапазоне частот. Однако некоторые инструменты и звуки могут выходить за пределы этого диапазона, поэтому важно оценивать каждую ситуацию индивидуально, чтобы сохранить наилучшее качество звука.

Частота Найквиста, также называемая частотой складывания, измеряется от самой высокой точки звуковой волны. 20 кГц - это примерно половина частоты дискретизации 44,1 кГц с некоторым запасом, поэтому большинство современных записей имеют частоту дискретизации 44,1 кГц или выше.

Означает ли более высокая частота дискретизации лучшее качество?

Чем выше частота дискретизации, тем быстрее сэмплы преобразуются и записываются в цифровой звук. Технически, более высокая частота дискретизации соответствует более высокому качеству. Однако это не обязательно означает, что вы сможете обнаружить заметную разницу во всем аудиофайле. Поскольку слышимый человеком спектр лежит в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц, общий частотный диапазон, как описано выше, для цифрового аудио преобразуется с частотой дискретизации около 44,1 или 48 кГц, как правило.

Цифровое преобразование с более высокой частотой дискретизации увеличивает частотное содержание аудиофайла, но при этом увеличивается и размер цифровых данных. Если вы не готовите аудиоматериал для особых целей, например для сохранения аудиозаписей, или для специализированных приложений, стандартного диапазона частот дискретизации аудио обычно достаточно.

Какой должна быть частота дискретизации - 44,1 или 48?

Многие аудиопрофессионалы по-прежнему считают 44,1 кГц базовой частотой для записи звука. Это связано с тем, что вы все еще можете получить звук достаточно высокого разрешения, не затрачивая при этом большую вычислительную мощность, чем может выдержать типичный потребительский процессор. Тем не менее, профессиональное аудио обычно записывается на частоте 48 кГц, чтобы обеспечить дополнительный контекст во всем частотном спектре.

Имейте в виду, что популярные платформы потокового вещания, такие как Spotify, например, по умолчанию используют частоту 44,1 кГц. Для потребительского потребления на потоковых платформах, компакт-дисках и MP3 44,1 кГц остается золотым стандартом. Для более тонких профессиональных аудиоприложений, видео и DVD стандартом является 48 кГц. По сути, частота дискретизации должна отражать предполагаемый выходной аудиосигнал и соответствовать условиям использования.

Битовая глубина в сравнении с частотой дискретизации: В чем разница?

Часто можно услышать, что частота дискретизации соотносится с определенной битовой глубиной. Хотя оба эти параметра имеют отношение к сохранению и передаче качества звука, они измеряют разные вещи. Частота дискретизации определяет, сколько частот может быть захвачено при передаче звука. Поэтому звук с более низкой частотой дискретизации будет иметь более низкий частотный предел и ограниченный диапазон по сравнению с аудио, полученным с более высокой частотой дискретизации.

Битовая глубина определяет разрешение амплитуды каждого сэмпла. Поэтому желательно иметь как разумную битовую глубину, так и частоту дискретизации, чтобы сохранить звук соответствующим образом. Если 44,1 кГц является базовой частотой дискретизации для большинства распространенных приложений, таких как компакт-диски, MP3 и потоковые сервисы, то 24-битная глубина - это сопоставимая битовая глубина, от которой следует отталкиваться в профессиональном аудио.

Различные глубины битов

Глубину бита можно рассматривать как динамический диапазон для амплитуды или громкости образца. Чем шире диапазон битовой глубины, тем больше вычислительной мощности используется. Как правило, аудио с глубиной 24 бита является идеальным базовым уровнем для человеческого слуха, хотя качество может продолжать расти при использовании 32- или даже 64-битного аудио.

Существуют и более низкие битовые глубины, такие как 8- и 16-битная, но они, как правило, гораздо менее качественные, и между 16- и 24-битной глубиной есть заметная разница. Фактически, плагины "bitcrush" имитируют ощущение более низкого битрейта, чтобы создать эффект "низкокачественного звука", который может звучать ностальгически по прежним эпохам.

Какова идеальная частота дискретизации и битовая глубина?

Идеальная частота дискретизации и битовая глубина зависят от масштабов вашего проекта. Если вы планируете записывать музыку для цифровых платформ потокового вещания, таких как Spotify или Apple Music, то, как правило, вам нужно записывать с глубиной 24 бита и частотой дискретизации 44,1 кГц в качестве базовой. Для других проектов вам следует поинтересоваться идеальными настройками для ваших аудиодорожек перед началом сессий - в идеале весь процесс должен быть согласован с одной и той же частотой дискретизации.

Советы и рекомендации по выборочной частоте звука

Используйте эти основные принципы работы с аудио, чтобы сохранить качество звука во время и после каждой сессии:

Поддерживайте постоянную частоту дискретизации

Какую бы частоту дискретизации вы ни выбрали для своей аудиосессии, сохраняйте ее последовательность. Смешивание и подгонка в середине сессии может привести к так называемому алиасингу или артефактам алиасинга, которые по сути являются резкими точками искажения. Эти артефакты возникают, когда звук передается с частотой дискретизации, слишком низкой для представления определенных точек частотного спектра. По этой причине в песнях с большим количеством высокочастотного контента следует выбирать более высокую частоту дискретизации.

Используйте 44,1 кГц в качестве стандарта

Если вы сомневаетесь, то в качестве базовой частоты дискретизации следует использовать 44,1 кГц, которая позволяет передать все звуковые частоты, слышимые человеческим слухом. В зависимости от композиции вы можете упустить некоторые высокие частоты, поэтому всегда взвешивайте свои решения в зависимости от конкретного проекта. В любом случае, не стоит опускаться ниже частоты дискретизации 44,1 кГц.

Проверьте предполагаемый выход

Технически, не существует "идеальной" частоты дискретизации, поскольку условия будут зависеть от выбранного вами выхода. Если вы работаете с новой установкой или для конкретного применения, обязательно проверьте предпочтительные характеристики вашего выхода перед началом записи. Это также относится к тем случаям, когда вы собираетесь передать звук другому музыканту в цепочке, например, инженеру по микшированию.

Частота дискретизации в аудио FAQ

Частота дискретизации определяет точность цифрового звука, что делает ее невероятно важным элементом, который необходимо учитывать во время любой сессии записи. Вот некоторые часто задаваемые вопросы и ответы на них, которые помогут вам на пути преобразования аналогового звука.

Можете ли вы услышать разницу между 48 и 96 кГц?

Признаться, услышать разницу между 48 и 96 кГц довольно сложно. Однако более высокая частота дискретизации может оказаться полезной для сохранения высококачественного звука в течение длительного времени.

Что лучше - запись в формате 44.1 или 48?

Как правило, чем выше частота дискретизации, тем больше деталей вы сможете уловить. Лучше всего записывать на частоте 48 кГц, чтобы передать больше деталей источника звука. Для профессиональной записи следует использовать базовый уровень 44,1 кГц, а в идеале частота дискретизации должна быть немного выше.

Какова наилучшая частота дискретизации для музыки?

Выбор оптимальной частоты дискретизации для любого музыкального приложения во многом зависит от ваших намерений в отношении звука. В большинстве случаев частота дискретизации должна составлять 44,1 кГц или выше, чтобы разумно передать все компоненты исходной звуковой волны.

Почему важна частота дискретизации?

Каждый раз, когда вы конвертируете аналоговый звук в цифровой или обрабатываете его через аудиоинтерфейс, звук обрабатывается с определенной частотой дискретизации. Использование слишком низкой частоты дискретизации может привести к значительному снижению качества звука, что приведет к потере важных элементов исходного источника.

Сохранение частоты дискретизации очень важно при продюсировании, проектировании или записи музыки. Хотя очень высокая частота дискретизации может обеспечить непревзойденное качество, размер файла, необходимый для создания аудио с разрешением выше 48 кГц, может быть просто непрактичным для повседневного использования.

Для оптимальной частоты дискретизации придерживайтесь частоты 44,1 кГц или выше, и обязательно перепроверяйте предполагаемый выходной сигнал перед отслеживанием аудиосэмплов. Сохранение частоты дискретизации на всех этапах процесса создания музыки обеспечит вам качественный продукт. Успехов вам в использовании ваших новых знаний о частотах дискретизации!