Indledning

Det er relativt nemt at komme ind i verden af professionel lyd- og musikproduktion i dag. Det eneste, du skal gøre, er at downloade en digital audio workstation (DAW) og begynde at arbejde på dit nye projekt. Ofte klarer disse DAW'er det meste af arbejdet selv og skaber det perfekte kreative miljø for dit lydprojekt.

Men når du begynder at grave dybere ned i potentialet i din software, vil du indse, at der er lydindstillinger, du kan justere for at forbedre kvaliteten af dit indhold. En af disse indstillinger er uden tvivl samplefrekvensen.

At vide, hvad samplingfrekvenser er, og hvilken frekvens der er den bedste til dit projekt, er et grundlæggende aspekt af lydproduktion. Et aspekt, der kan ændre kvaliteten af dine kreationer dramatisk. Der er ikke noget universelt svar, når det kommer til samplingfrekvens. Afhængigt af det indhold, du bringer til live, skal du vælge de passende indstillinger for at sikre optimale resultater.

I denne artikel forklarer jeg, hvad samplingfrekvens er, hvorfor det er vigtigt. Jeg vil også gennemgå, hvilken samplingfrekvens du bør bruge, afhængigt af om du er musikproducent, lydtekniker, der arbejder med video, eller voice-over-skuespiller.

Det ville være umuligt at forklare betydningen af samplingfrekvens uden at give et overblik over den menneskelige hørelse, og hvordan lyd konverteres fra analog til digital. Derfor starter jeg artiklen med en kort introduktion til disse emner.

Dette er et komplekst emne og ret teknisk tungt. Jeg vil forsøge at holde det så enkelt som muligt. Det vil dog være nyttigt med en grundlæggende forståelse af lydfrekvenser og af, hvordan lyd bevæger sig gennem rummet. Denne artikel kan også hjælpe en nybegynder med at vælge den optimale opsætning til sine optagelsessessioner.

Lad os dykke ned i det!

Et par ting om den menneskelige hørelse

Før vi går i dybden med de indviklede detaljer om samplerate, vil jeg gerne præcisere et par ting om, hvordan vi hører og fortolker lyde. Dette hjælper os med at forstå, hvordan lyde optages og gengives. Dette giver dig de oplysninger, du har brug for, for at fremhæve betydningen af sampleraten.

Når en lydbølge trænger ind i øregangen og når frem til trommehinden, vibrerer denne og sender disse vibrationer videre til tre små knogler kaldet malleus, incus og stapes.

Det indre øre omdanner vibrationer til elektrisk energi. Hjernen fortolker derefter signalet. Hver lyd vibrerer med en bestemt sinusfrekvens, hvilket gør den unik, som var den et sonisk fingeraftryk. Frekvensen af en lydbølge bestemmer dens tonehøjde.

Mennesker opfatter lydbølgernes frekvens som tonehøjde. Vi kan høre lyde mellem 20 og 20.000 Hz og er mest følsomme over for frekvenser mellem 2.000 og 5.000 Hz. Efterhånden som vi bliver ældre, mister vi evnen til at høre højere frekvenser. Nogle dyr, som delfiner, kan høre frekvenser på op til 100.000 Hz; andre, som hvaler, kan høre infrasoniske lyde ned til 7 Hz.

Jo længere bølgelængden af hørbar lyd er, jo lavere er frekvensen. F.eks. kan en lavfrekvent bølge med en bølgelængde på op til 17 meter svare til 20 Hz. Omvendt kan de højeste frekvensbølger, op til 20.000 Hz, være så små som 1,7 centimeter.

Det frekvensområde, som mennesker kan høre, er begrænset og klart defineret. Derfor fokuserer lydoptagelses- og afspilningsudstyr på at opfange lyde, som mennesker kan høre. Alle de optagede lyde, du hører, lige fra dine yndlings-cd'er til feltoptagelser i dokumentarfilm, er fremstillet ved hjælp af udstyr, der præcist opfanger og gengiver lyde, som mennesker kan høre.

Teknologien har udviklet sig på baggrund af vores auditive evner og behov. Der er en lang række frekvenser, som vores ører og hjerner ikke kan registrere, da evolutionen har bestemt, at de ikke var nødvendige for vores overlevelse. Ikke desto mindre har vi i dag lydoptagelsesværktøjer til rådighed, som gør det muligt at optage lyde, som selv det mest trænede menneskelige øre ikke ville kunne genkende.

Som vi vil se nedenfor, viser det sig, at frekvenser, som vi ikke kan høre, stadig kan påvirke dem inden for vores hørbare område. Så på en måde er det vigtigt at tage hensyn til dem, når du optager lyd. På den anden side er det stadig et spørgsmål om, hvorvidt det har en indvirkning på lydkvaliteten at optage frekvenser uden for vores hørbare spektrum.

Sampleraten kommer i spil, når vi konverterer et analogt signal (naturlig) lyd til digitale data, så vores elektroniske enheder kan behandle og gengive det.

Konvertering af analog lyd til digital lyd

Konvertering af en lydbølge fra analog til digital kræver en optager, der kan omsætte naturlige lyde til data. Derfor er overgangen fra analoge bølgeformer til digital information et nødvendigt skridt, når du optager lyd på din pc via en digital audio workstation.

Når du optager en lydbølges specifikke egenskaber, f.eks. dens dynamikområde og frekvens, bliver oversat til digitale oplysninger: noget, som vores computer kan forstå og fortolke. For at omdanne en original bølgeform til et digitalt signal skal vi beskrive bølgeformen matematisk ved at optage et stort antal "øjebliksbilleder" af denne bølgeform, indtil vi kan beskrive dens amplitude fuldt ud.

Disse øjebliksbilleder kaldes samplingfrekvenser. De hjælper os med at identificere de træk, der definerer bølgeformen, så computeren kan genskabe en digital version af lydbølgen, der lyder præcist (eller næsten) som den originale.

Denne proces med at konvertere lydsignalet fra analogt til digitalt kan udføres af et audiointerface. De forbinder musikinstrumenter med din pc og din DAW og genskaber den analoge lyd som en digital bølgeform.

Ligesom med billedfrekvensen for videoer gælder det, at jo mere information du har, jo bedre. I dette tilfælde gælder det, at jo højere samplingfrekvens, jo mere information har vi om et specifikt frekvensindhold, som derefter kan konverteres perfekt til informationsbits.

Nu hvor vi ved, hvordan vi bruger vores digitale audioværktøjsstationer til at optage og redigere lyde, er det tid til at se på betydningen af samplingfrekvens og hvordan den påvirker lydkvaliteten.

Samplerate: en definition

Enkelt sagt er samplefrekvensen det antal gange pr. sekund, lyden samples. Ved en samplefrekvens på 44,1 kHz optages bølgeformen f.eks. 44100 gange pr. sekund.

Ifølge Nyquist-Shannon-teoremet skal samplingfrekvensen være mindst to gange den højeste frekvens, du vil optage, for at kunne gengive et lydsignal nøjagtigt. Vent, hvad?

Kort sagt, hvis man ønsker at måle frekvensen af en lydbølge, skal man først identificere dens komplette cyklus. Denne består af et positivt og et negativt trin. Begge trin skal registreres og samples, hvis man ønsker at opfange og genskabe frekvensen præcist.

Ved at bruge standardsamlefrekvensen 44,1 kHz kan du perfekt optage frekvenser, der er lidt højere end 20.000 Hz, som er det højeste frekvensniveau, mennesker kan høre. Det er også derfor, at 44,1 kHz stadig betragtes som standardkvaliteten for cd'er. Al musik, du lytter til på cd, har denne standardsamlefrekvens.

Hvorfor 44,1 kHz og ikke 40 kHz? Fordi, når signalet konverteres til digitalt, filtreres frekvenser over dem, som mennesker kan høre, ud gennem et lavpasfilter. De ekstra 4,1 kHz giver lavpasfilteret tilstrækkelig plads, så det ikke påvirker højfrekvensindholdet.

Ved at bruge en højere samplingfrekvens på 96.000 Hz får du et frekvensområde på op til 48.000 Hz, hvilket er langt over det menneskelige hørespektrum. I dag kan man med musikoptagelsesudstyr af god kvalitet optage med en endnu højere samplingfrekvens på 192.000 Hz og dermed optage lydfrekvenser på op til 96.000 Hz.

Hvorfor har vi mulighed for at optage så høje frekvenser, hvis vi ikke kan høre dem i første omgang? Mange lydspecialister og ingeniører er enige om, at frekvenser over det hørbare spektrum stadig kan have en indvirkning på den samlede lydkvalitet af en optagelse. Den subtile interferens fra disse ultralydslyde kan, hvis de ikke opfanges korrekt, skabe en forvrængning, der forstyrrer frekvenserinden for spektret 20 Hz - 20.000 Hz.

Efter min mening er den negative indvirkning af disse ultralydsfrekvenser på den samlede lydkvalitet ubetydelig. Ikke desto mindre er det værd at analysere det mest almindelige problem, som du kan støde på, når du optager lyde. Det vil hjælpe dig med at beslutte, om en forøgelse af din samplingfrekvens vil forbedre kvaliteten af dine optagelser.

Aliasing

Aliasing er et fænomen, der opstår, når lyden ikke omfortolkes korrekt af den samplingfrekvens, du bruger. Det er et stort problem for lyddesignere og lydteknikere. Det er grunden til, at mange af dem vælger en højere samplingfrekvens for at undgå problemet.

Når højere frekvenser er for høje til at blive fanget af samplingfrekvensen, kan de blive gengivet som lavere frekvenser. Det skyldes, at hver frekvens over Nyquist-frekvensgrænsen (som, hvis du optager med 44,1 kHz, vil være 2.050 Hz), vil lyden reflektere bagud og blive et "alias" af lavere frekvenser.

Et eksempel kan hjælpe med at tydeliggøre dette fænomen: Hvis du optager lyd med en samplingfrekvens på 44.100 Hz, og du i mixningsfasen tilføjer nogle effekter, der skubber de højere frekvenser op til 26.000 Hz, vil de ekstra 3.950 Hz prelle tilbage og skabe et lydsignal på 18.100 Hz, som vil forstyrre de naturlige frekvenser.

Den bedste måde at undgå dette problem på er at bruge højere samplingfrekvenser på din digitale audio-arbejdsstation. På den måde sikrer du dig, at frekvenser over 20.000 Hz opfanges korrekt. Derefter kan du bruge dem, hvis det skulle blive nødvendigt.

Der findes også lavpasfiltre, der udelukker frekvenser over Nyquist-frekvensgrænsen og dermed forhindrer aliasing i at opstå. Endelig er upsampling via dedikerede plug-ins også en god mulighed. CPU-forbruget vil være langt højere end før, men der vil være mindre sandsynlighed for, at aliasing opstår.

De mest almindelige prøvehastigheder

Jo højere samplingfrekvens, jo mere nøjagtig vil lydbølge-repræsentationen være. Lavere samplingfrekvens betyder færre samples pr. sekund. Med færre lyddata vil lydrepræsentationen til en vis grad være tilnærmet.

De mest almindelige værdier for samplingfrekvens er 44,1 kHz og 48 kHz. 44,1 kHz er standardfrekvensen for lyd-cd'er. Film bruger normalt 48 kHz lyd. Selv om begge samplingfrekvenser præcist kan indfange hele frekvensspektret for den menneskelige hørelse, vælger musikproducenter og teknikere ofte at bruge højere samplingfrekvenser for at skabe optagelser med høj opløsning.

Når det f.eks. drejer sig om mixing og mastering af musik, er det vigtigt at have så mange data som muligt og optage alle frekvenser, som teknikerne kan bruge til at levere den perfekte lyd. Selv om disse ultralydsfrekvenser ikke kan høres, interagerer de stadig og skaber intermodulationsforvrængning, som er tydeligt hørbar.

Her er mulighederne, hvis du ønsker at udforske høje samplingfrekvenser:

• 88,2 kHz

  Som jeg nævnte tidligere, manipulerer og påvirker de frekvenser, som mennesker ikke kan høre, stadig de hørbare frekvenser. Denne samplingfrekvens er en fremragende mulighed for mixing og mastering af musik. Den giver mindre aliasing (lyde, der ikke kan repræsenteres korrekt inden for den anvendte samplingfrekvens) ved konvertering fra digital til analog.

• 96 kHz

  I lighed med 88,2 kHz er det ideelt at optage musik ved 96 kHz til mixing og mastering. Du skal dog sikre dig, at din computer kan håndtere dette, da hver optagelse kræver mere processorkraft og lagerplads.

• 192 kHz

  Moderne lydinterfaces i studiekvalitet understøtter op til 192 kHz samplingfrekvens. Det er fire gange standard CD-kvalitet, hvilket kan virke lidt overdrevet. Det kan dog være nyttigt at bruge denne samplingfrekvens, hvis du planlægger at sænke dine optagelser betydeligt, da de vil bevare en højopløsningslydkvalitet selv ved halv hastighed.

Igen kan forskellen mellem disse samplingfrekvenser være meget subtil, men mange lydteknikere mener, at det er vigtigt at få så mange oplysninger som muligt fra den originale optagelse for at genskabe en lyd, der er virkelig autentisk.

Denne fremgangsmåde er også mulig takket være den enorme forbedring af teknologien, som vi har oplevet i løbet af det sidste årti. Hjemmecomputeres lagerplads og behandlingskapacitet har dramatisk øget potentialet for, hvad vi kan gøre med dem. Så hvorfor ikke få det bedste ud af det, vi har til rådighed?

Der er en hage ved det: Der er risiko for at overbelaste din pc og tilføje unødig stress til din CPU-forbrug. Medmindre du tydeligt kan høre en forskel i kvaliteten af dine optagelser, vil jeg derfor anbefale at vælge de standard-samplerater, der har været brugt i årevis og giver uberørte resultater.

Hvilken samplingfrekvens skal du bruge ved optagelse?

Der er to svar på dette spørgsmål, et enkelt og et mere kompliceret. Lad os starte med det første.

Samlet set er optagelse ved 44,1 kHz en sikker løsning, der giver dig optagelser af høj kvalitet, uanset hvilken type lydprojekt du arbejder på. 44,1 kHz er den mest almindelige samplingfrekvens for musik-cd'er. Den fanger hele det hørbare frekvensspektrum præcist.

Denne samplingfrekvens er ideel, fordi den ikke bruger meget diskplads eller mere CPU-kraft, men alligevel leverer den stadig den autentiske lyd, du har brug for til dine professionelle optagelser.

Hvis du arbejder i filmbranchen, er den bedste samplingfrekvens 48 kHz, da det er branchens standard. Med hensyn til lydkvalitet er der ingen forskel mellem disse to samplingfrekvenser.

Nu kommer det mere komplicerede svar. Ved at optage alle detaljer i en optagelse sikrer du, at lyden er identisk med den oprindelige lyd. Hvis du optager et album, kan lydfrekvenserne moduleres og justeres i et sådant omfang, at ultralydsfrekvenserne kan påvirke de hørbare subtilt.

Hvis du har tilstrækkelig erfaring, og dit udstyr gør det muligt at optage med en høj samplingfrekvens uden problemer, bør du prøve det. Spørgsmålet om, hvorvidt lydkvaliteten forbedres med højere samplingfrekvenser, kan stadig diskuteres. Måske kan du ikke høre nogen forskel, eller du kan opdage, at din musik nu er dybere og fyldigere. Jeg foreslår, at du prøver alle samplingfrekvenser og selv hører, om noget ændrer sig.

Hvis du planlægger at sænke dine optagelser betydeligt, bør du helt sikkert prøve højere samplingfrekvenser. Nogle teknikere hævder, at de kan høre forskel på standard- og højere samplingfrekvenser. Men selv hvis de gjorde, er forskellen i kvalitet så ubetydelig, at 99,9 % af lytterne ikke vil bemærke den.

Sådan justerer du samplingfrekvensen i din DAW

Hver DAW er forskellig, men dem, der giver mulighed for at ændre samplefrekvensen, gør det på nogenlunde samme måde. Så vidt jeg ved, kan du ændre samplefrekvensen på alle de mest populære digitale lydarbejdsmaskiner, såsom Ableton, FL Studio, Studio One, Cubase, Pro Tools og Reaper. Selv den gratis software Audacity giver mulighed for at ændre samplefrekvensen.

I de fleste tilfælde kan du justere samplingfrekvensen i din DAW i lydindstillingerne. Derfra kan du manuelt ændre samplingfrekvensen og gemme de opdaterede indstillinger. Nogle DAW'er registrerer automatisk den optimale samplingfrekvens, normalt 44,1 kHz eller 96 kHz.

Jeg anbefaler, at du laver et par tests, før du begynder at optage. Hvis du øger samplingfrekvensen, vil det utvivlsomt reducere latenstiden og risikoen for aliasing. Men det vil også belaste din CPU yderligere. Du vil også ende op med meget større filstørrelser. På lang sigt kan det påvirke din computers ydeevne ved at reducere diskpladsen.

Hvis du ønsker at sænke samplingfrekvensen, skal du sørge for ikke at gå under 44,1 kHz i henhold til Nyquist-frekvensteoremet, der er beskrevet ovenfor.

Uanset hvad du gør, skal du sikre dig, at alle hørbare frekvenser optages præcist. Alt andet har en minimal indvirkning på lyden eller kan rettes under efterbehandlingen.

Du vil måske også kunne lide: Bedste DAW til iPad

Afsluttende overvejelser

Hvis du har et hjemmestudie, er valg af samplingfrekvens en af de første beslutninger, du skal træffe, før du optager lyde.

Som musiker foreslår jeg selv, at du starter med den nemmeste og mest almindelige frekvens: 44,1 kHz. Denne samplingfrekvens indfanger hele det menneskelige hørespektrum, optager ikke meget diskplads og overbelaster ikke din CPU. Men på den anden side giver det ingen mening at optage med 192 kHz og lade din bærbare computer fryse hvert andet minut, ikke sandt?

Professionelle optagestudier kan optage med 96 kHz eller endog 192 kHz og derefter resample til 44,1 kHz senere for at overholde industristandarderne. Selv audiointerfaces, der bruges til hjemmeoptagelser, tillader samplingfrekvenser på op til 192 kHz. Desuden giver de fleste DAW'er mulighed for at justere samplingfrekvensen i overensstemmelse hermed, før du begynder at optage.

Efterhånden som teknologien udvikler sig, kan det være, at samplingfrekvenser med højere opløsning bliver mere populære. Den overordnede forbedring af lydkvaliteten kan dog stadig diskuteres. Så længe du ikke går ned til 44,1 kHz, er du helt fint.

Hvis du lige er begyndt at arbejde med lyd, vil jeg anbefale, at du holder dig til de mest almindelige samplingfrekvenser. Efterhånden som du gør fremskridt og bliver mere sikker på dit udstyr, kan du prøve højere samplingfrekvenser og se, om det har en reel, kvantificerbar indvirkning på lydkvaliteten.

Hvis ikke, så spar dig selv for besværet og vælg 44,1 kHz. Hvis standarderne for lydkvalitet ændres, kan du altid opsamle dit lydmateriale i fremtiden. Opsamling er en for det meste automatiseret proces, der ikke har nogen negativ indvirkning på den samlede lydkvalitet.

Held og lykke!