Sissejuhatus

Professionaalse heli- ja muusikaproduktsiooni maailma sisenemine on tänapäeval suhteliselt lihtne. Kõik, mida pead tegema, on laadida alla digitaalne audiotöötlusjaam (DAW) ja alustada tööd oma uue projektiga. Sageli teevad need DAW-d suurema osa tööst ise, luues täiusliku loomingulise keskkonna sinu heliprojekti jaoks.

Kui hakkate aga oma tarkvara potentsiaali sügavamalt tundma, mõistate, et on olemas heliseadistused, mida saate oma sisu kvaliteedi parandamiseks kohandada. Üks neist seadetest on kahtlemata proovivõtusagedus.

Teadmine, millised on proovivõtusagedused ja milline neist on teie projekti jaoks parim, on audiotootmise põhiline aspekt. See võib teie loomingu kvaliteeti oluliselt muuta. Proovivõtusageduse puhul ei ole olemas ühest vastust, mis sobib kõigile. Sõltuvalt sisust, mille te ellu äratate, peate valima sobivad seaded, et tagada optimaalne tulemus.

Selles artiklis selgitan, mis on proovivõtusagedus, miks see on oluline. Samuti vaatan läbi, millist proovivõtusagedust peaksite kasutama, sõltuvalt sellest, kas olete muusikaprodutsent, videoga tegelev helitehnik või häälekõrvalesitaja.

Oleks võimatu seletada proovivõtusageduse tähtsust, andmata ülevaadet inimese kuulmisest ja sellest, kuidas heli analoogist digitaalseks muundatakse. Seega alustan artiklit nende teemade lühikese sissejuhatusega.

See on keeruline teema ja üsna tehnikarikas. Püüan hoida selle võimalikult lihtsana. Siiski oleks abiks põhiteadmised helisagedustest ja heli liikumisest ruumis. See artikkel võib aidata ka algajal valida optimaalse seadistuse oma salvestussessioonideks.

Sukeldume sisse!

Mõned asjad inimese kuulmise kohta

Enne kui me süveneme proovikiiruse keerukustesse, tahan selgitada mõningaid asju selle kohta, kuidas me kuuleme ja tõlgendame helisid. See aitab meil mõista, kuidas helisid salvestatakse ja reprodutseeritakse. See annab teile vajalikku teavet, et rõhutada proovikiiruse tähtsust.

Kui helilaine siseneb kõrvakanalisse ja jõuab trummikõrva, vibreerib see ja saadab need vibratsioonid kolme pisikesse luudesse, mida nimetatakse malleuseks, inkuksiks ja stapiks.

Sisekõrv muudab vibratsioonid elektrienergiaks. Seejärel tõlgendab aju signaali. Iga heli vibreerib kindla siinussagedusega, mis muudab selle ainulaadseks, justkui oleks see heliline sõrmejälg. Helilaine sagedus määrab selle helikõrguse.

Inimene tajub helilainete sagedust kui helikõrgust. Me võime kuulda helisid vahemikus 20-20 000 Hz ja oleme kõige tundlikumad sageduste suhtes vahemikus 2000-5000 Hz. Vananedes kaotame võime kuulda kõrgemaid sagedusi. Mõned loomad, nagu delfiinid, võivad kuulda sagedusi kuni 100 000 Hz; teised, nagu vaalad, kuulevad infraheli kuni 7 Hz.

Mida pikem on kuuldava heli lainepikkus, seda madalam on sagedus. Näiteks madalasageduslik laine, mille lainepikkus on kuni 17 meetrit, võib vastata 20 Hz. Seevastu kõrgeima sagedusega lained, kuni 20 000 Hz, võivad olla vaid 1,7 sentimeetri pikkused.

Inimeste poolt kuuldav sagedusala on piiratud ja selgelt määratletud. Seetõttu keskenduvad helisalvestus- ja -taasesitusseadmed inimkõrvale kuuldavate helide jäädvustamisele. Kõik salvestatud helid, mida te kuulete, alates teie lemmik-CD-dest kuni dokumentaalfilmide välissalvestusteni, on tehtud seadmetega, mis täpselt jäädvustavad ja taastoodavad helisid, mida inimesed saavad kuulda.

Tehnoloogia on arenenud lähtuvalt meie kuulmisvõimest ja -vajadustest. On olemas suur hulk sagedusi, mida meie kõrvad ja aju ei registreeri, sest evolutsioon otsustas, et need ei ole meie ellujäämiseks vajalikud. Siiski on tänapäeval meie käsutuses helisalvestusvahendid, mis võimaldavad jäädvustada helisid, mida isegi kõige koolitatud inimkõrv ei oleks võimeline ära tundma.

Nagu allpool näeme, selgub, et sagedused, mida me ei kuule, võivad ikkagi mõjutada meie kuuldava spektri sees olevaid sagedusi. Nii et teatud mõttes on oluline neid helisalvestamisel arvesse võtta. Teisalt, kas väljaspool meie kuuldavat spektrit asuvate sageduste salvestamine mõjutab heli kvaliteeti, on endiselt vaieldav küsimus.

Proovivõtusagedus tuleb mängu siis, kui me teisendame analoogsignaali (loomulikku) heli digitaalseteks andmeteks, et meie elektroonilised seadmed saaksid seda töödelda ja reprodutseerida.

Analoogheli teisendamine digitaalseks heliks

Helilaine muundamine analoogist digitaalseks nõuab diktofoni, mis suudab loomulikud helid andmeteks tõlkida. Seetõttu on üleminek analooglaine vormidelt digitaalseks informatsiooniks vajalik samm, kui salvestate heli arvutiga digitaalse audiotöötlusjaama abil.

Salvestamise ajal teisendatakse helilaine spetsiifilised omadused, nagu dünaamiline ulatus ja sagedus, digitaalseks informatsiooniks: millekski, mida meie arvuti saab mõista ja tõlgendada. Selleks, et muuta algne lainekuju digitaalseks signaaliks, peame me kirjeldama lainekuju matemaatiliselt, jäädvustades suure hulga "hetkepilte" sellest lainekujust, kuni me suudame täielikult kirjeldada selle amplituudi.

Neid hetkepilte nimetatakse proovivõtuks. Need aitavad meil tuvastada lainekuju määratlevad omadused, et arvuti saaks taasluua helilaine digitaalse versiooni, mis kõlab täpselt (või peaaegu) nagu originaal.

Seda audiosignaali analoogsignaalist digitaalseks muundamise protsessi saab teha audioliidesega. Need ühendavad muusikainstrumendid teie arvuti ja DAW-ga, taastades analoogaudio digitaalseks lainekujuks.

Nii nagu videote puhul kaadrisagedus, on ka siinkohal seda parem, mida rohkem teavet on olemas. Antud juhul, mida suurem on proovivõtusagedus, seda rohkem teavet on meil konkreetse sageduse sisu kohta, mida saab siis suurepäraselt teisendada infobittideks.

Nüüd, kui me teame, kuidas kasutada oma digitaalseid audiotöötlusjaamu helide salvestamiseks ja redigeerimiseks, on aeg uurida, kui oluline on proovisagedus ja kuidas see mõjutab heli kvaliteeti.

Proovimäära määratlus

Lihtsamalt öeldes on proovivõtusagedus see, mitu korda sekundis heli proovi võetakse. Näiteks proovivõtusageduse 44,1 kHz puhul võetakse lainekuju 44100 korda sekundis.

Nyquist-Shannoni teoreemi kohaselt peaks helisignaali täpseks esitamiseks olema proovivõtusagedus vähemalt kaks korda suurem kui kõrgeim sagedus, mida kavatsete jäädvustada. Oot, mis?

Lühidalt öeldes, kui soovite mõõta helilaine sagedust, peate kõigepealt tuvastama selle täieliku tsükli. See koosneb positiivsest ja negatiivsest etapist. Mõlemad etapid tuleb tuvastada ja proovi võtta, kui soovite sagedust täpselt jäädvustada ja uuesti luua.

Kasutades standardset proovivõtusagedust 44,1 kHz, salvestate te ideaalselt sagedusi, mis on veidi kõrgemad kui 20 000 Hz, mis on kõrgeim inimkuulatav sagedustase. See on ka põhjus, miks 44,1 kHz peetakse endiselt CD-de standardkvaliteediks. Kogu muusika, mida te CD-l kuulate, on selle standardse proovivõtusagedusega.

Miks siis 44,1 kHz ja mitte 40 kHz? Sest kui signaal konverteeritakse digitaalseks, siis filtreeritakse madalpääsufiltri kaudu välja sagedused, mis on kõrgemad kui need, mida inimene kuuleb. 4,1 kHz lisa annab madalpääsufiltrile piisavalt ruumi, nii et see ei mõjuta kõrgsageduslikku sisu.

Kasutades kõrgemat proovivõtusagedust (96 000 Hz), saate salvestada sagedusi kuni 48 000 Hz, mis on palju kõrgemal kui inimese kuulmisspekter. Tänapäeval võimaldavad kvaliteetsed muusikasalvestusseadmed salvestada veelgi kõrgema proovivõtusagedusega (192 000 Hz), mis võimaldab salvestada helisagedusi kuni 96 000 Hz.

Miks on meil võimalus salvestada nii kõrgeid sagedusi, kui me neid algselt ei kuule? Paljud helispetsialistid ja insenerid nõustuvad, et kuuldavast spektrist kõrgemad sagedused võivad siiski mõjutada salvestuse üldist helikvaliteeti. Nende ultraheli helide peened häired, kui neid ei püüta õigesti, võivad tekitada moonutusi, mis segavad sagedusi20 Hz - 20 000 Hz spektris.

Minu arvates on nende ultraheli sageduste negatiivne mõju üldisele helikvaliteedile tühine. Sellegipoolest tasub analüüsida kõige sagedamini esinevat probleemi, millega võite helide salvestamisel kokku puutuda. See aitab teil otsustada, kas proovivõtusageduse suurendamine parandaks teie salvestuste kvaliteeti.

Aliasing

Aliasing on nähtus, mis tekib siis, kui heli ei tõlgendata õigesti ümber kasutatava proovivõtusageduse järgi. See on helidisainerite ja heliinseneride jaoks oluline mure. See on põhjus, miks paljud neist valivad probleemi vältimiseks kõrgema proovivõtusageduse.

Kui kõrgemad sagedused on liiga kõrged, et neid oleks võimalik proovivõtusageduse abil tabada, võidakse neid kajastada madalamate sagedustena. Selle põhjuseks on see, et iga sagedus, mis ületab Nyquisti sageduspiiri (mis 44,1 kHz sagedusel salvestades oleks 2050 Hz), peegeldub heli tagasi, muutudes madalamate sageduste "aliaks".

Üks näide peaks aitama seda nähtust selgitada. Kui te salvestate heli, kasutades 44 100 Hz proovivõtusagedust, ja segamisfaasis lisate mõned efektid, mis tõstavad kõrgemad sagedused kuni 26 000 Hz. Selle tõttu põrkaks täiendav 3 950 Hz tagasi ja tekitaks 18 100 Hz helisignaali, mis häiriks loomulikke sagedusi.

Parim viis selle probleemi vältimiseks on kasutada oma digitaalses audiotöötlusjaamas kõrgemat proovivõtusagedust. Nii saate tagada, et üle 20 000 Hz sagedused oleksid korrektselt jäädvustatud. Seejärel saate neid vajadusel kasutada.

On olemas ka madalpääsufiltrid, mis jätavad välja Nyquisti sageduspiirist kõrgemad sagedused ja takistavad seega aliasing'u tekkimist. Lõpuks on ka võimetekohane võimalus kasutada spetsiaalsete pistikprogrammide abil kõrgsamplitseerimist. CPU kasutamine on palju suurem kui varem, kuid aliasing'u tekkimine on vähem tõenäoline.

Kõige levinumad proovimäärad

Mida suurem on proovivõtusagedus, seda täpsem on helilaine esitus. Madalam proovivõtusagedus tähendab vähem proovide arvu sekundis. Väiksemate audioandmete puhul on heli esitus mingil määral ligikaudne.

Kõige levinumad proovivõtusageduse väärtused on 44,1 kHz ja 48 kHz. 44,1 kHz on heli CD-de standardne sagedus. Üldiselt kasutatakse filmides 48 kHz heli. Kuigi mõlemad proovivõtusagedused suudavad täpselt jäädvustada kogu inimkuulmise sagedusspektri, otsustavad muusikaprodutsendid ja insenerid sageli kasutada kõrgema resolutsiooniga salvestuste loomiseks kõrgemat proovivõtusagedust.

Näiteks muusika miksimisel ja mastereerimisel on väga oluline, et oleks võimalikult palju andmeid ja iga sagedus oleks jäädvustatud, mida insenerid saavad kasutada täiusliku heli loomiseks. Kuigi neid ultrahelisagedusi ei ole võimalik kuulda, on nad siiski omavahel seotud ja tekitavad intermodulatsioonimoonutusi, mis on selgelt kuuldav.

Siin on võimalused, kui soovite uurida kõrgeid proovivõtusagedusi:

• 88,2 kHz

  Nagu ma varem mainisin, manipuleerivad ja mõjutavad kuuldavaid sagedusi ikkagi sagedused, mida inimesed ei kuule. See proovisagedus on suurepärane valik muusika miksimisel ja mastereerimisel. See tekitab vähem aliasingut (helisid, mida ei saa korrektselt esitada kasutatud proovisageduse piires), kui teisendatakse digitaalsest analoogsesse helisagedusse.

• 96 kHz

  Sarnaselt 88,2 kHz-ga on muusika salvestamine 96 kHz-ga ideaalne miksimise ja masteringu jaoks. Veenduge siiski, et teie arvuti saab sellega hakkama, sest iga salvestus nõuab rohkem töötlemisvõimsust ja salvestusruumi.

• 192 kHz

  Kaasaegsed stuudiokvaliteediga audioliidesed toetavad kuni 192KHz proovivõtusagedust. See on neli korda suurem kui standardne CD-kvaliteet, mis võib tunduda veidi liialdusena. Selle proovivõtusageduse kasutamine võib siiski olla kasulik, kui kavatsete oma salvestusi oluliselt aeglustada, sest need säilitavad kõrgresolutsiooniga helikvaliteedi isegi poolel kiirusel.

Jällegi, erinevus nende proovikiiruste vahel võib olla väga väike. Kuigi paljud helitehnikud usuvad, et on väga oluline saada võimalikult palju teavet originaalsalvestusest, et taastada tõeliselt autentne heli.

Selline lähenemine on võimalik ka tänu tehnoloogia tohutule arengule, mida oleme viimase kümnendi jooksul kogenud. Koduarvutite salvestusruum ja töötlemisvõimalused on oluliselt suurendanud potentsiaali, mida me nendega teha saame. Miks siis mitte kasutada maksimaalselt ära seda, mis meie käsutuses on?

Siin on konks: on oht, et arvuti ülekoormatakse ja protsessori kasutamine muutub tarbetuks. Seetõttu, kui te ei kuule selgelt erinevust oma salvestuste kvaliteedis, soovitan valida standardse proovikiiruse, mida on kasutatud aastaid ja mis annab laitmatuid tulemusi.

Millist proovikiirust peaksite salvestamisel kasutama?

Sellele küsimusele on kaks vastust, lihtne ja keerulisem. Alustame esimesest.

Üldiselt on 44,1 kHz sagedusel salvestamine turvaline valik, mis tagab kvaliteetse salvestuse, olenemata sellest, mis tüüpi heliprojektiga te töötate. 44,1 kHz on muusika CD-de puhul kõige levinum proovisagedus. 44,1 kHz on kogu kuuldava sagedusspektri täpne jäädvustamine.

See proovikiirus on ideaalne, sest see ei kasuta palju kettaruumi ega rohkem protsessorivõimsust, kuid pakub siiski autentset heli, mida vajate oma professionaalsete salvestuste jaoks.

Kui te töötate filmitööstuses, siis on parim proovivõtusagedus 48 kHz, kuna see on tööstusstandard. Helikvaliteedi poolest ei ole nende kahe proovivõtusageduse vahel mingit vahet.

Nüüd tuleb keerulisem vastus. Salvestuse iga detaili jäädvustamisega tagate, et heli on identne originaalheliga. Kui te salvestate albumit, siis saab helisagedusi moduleerida ja kohandada nii, et ultraheli sagedused võivad peenelt mõjutada kuuldavaid.

Kui teil on piisavalt kogemusi ja teie seadmed lubavad salvestada kõrge proovikiirusega ilma probleemideta, siis peaksite seda proovima. Küsimus, kas heli kvaliteet paraneb kõrgema proovikiirusega, on endiselt vaieldav. Te võite mitte kuulda mingit erinevust, või võite aru saada, et teie muusika on nüüd sügavam ja rikkalikum. Soovitan proovida kõiki proovikiirusi ja kuulda ise, kas midagi muutub.

Kui kavatsete oma salvestusi oluliselt aeglustada, siis peaksite kindlasti proovima kõrgemaid proovivõtusagedusi. Mõned insenerid väidavad, et nad kuulevad erinevust standardse ja kõrgema proovivõtusageduse vahel. Kuid isegi kui nad seda teeksid, on kvaliteedierinevus nii tühine, et 99,9% kuulajatest seda ei märka.

Kuidas reguleerida proovisagedust DAW-s?

Iga DAW on erinev, kuid need, mis pakuvad võimalust muuta sample rate'i, teevad seda mõnevõrra sarnaselt. Minu teada saab sample rate'i muuta kõigis populaarsemates digitaalsetes audiotöötlusprogrammides, näiteks Ableton, FL Studio, Studio One, Cubase, Pro Tools ja Reaper. Isegi tasuta tarkvara Audacity võimaldab sample rate'i muuta.

Enamikul juhtudel saate oma DAW-i proovivõtusagedust reguleerida heli eelistustes. Sealt saate proovivõtusagedust käsitsi muuta ja uuendatud seaded salvestada. Mõned DAW-d tuvastavad automaatselt optimaalse proovivõtusageduse, tavaliselt 44,1kHz või 96 kHz.

Soovitan enne salvestamise alustamist teha mõned testid. Proovivõtusageduse suurendamine vähendab kahtlemata latentsust ja aliasingi võimalust. Kuid see koormab ka täiendavalt teie protsessorit. Samuti saate lõpuks palju suurema faili suuruse. Pikemas perspektiivis võib see mõjutada teie arvuti jõudlust, kuna vähendab kettaruumi.

Kui soovite vähendada proovivõtusagedust, veenduge, et te ei lähe alla 44,1kHz, nagu eespool käsitletud Nyquisti sageduse teoreemi kohaselt.

Mida iganes te ka ei teeks, peate tagama, et kõik kuuldavad sagedused oleksid täpselt jäädvustatud. Kõik muu mõjutab teie heli minimaalselt või seda saab parandada järeltöötluse käigus.

See võib teile ka meeldida: Parim DAW iPadile

Lõplikud mõtted

Kui teil on kodune salvestusstuudio, on proovivõtusageduse valimine üks esimesi otsuseid, mida peate tegema enne helide salvestamist.

Muusikuna soovitan ma alustada kõige lihtsama ja levinuima sagedusega: 44,1kHz. See proovivõtusagedus hõlmab kogu inimkuulmise spektrit, ei võta palju kettaruumi ja ei koorma teie protsessori võimsust üle. Aga teisest küljest ei ole mõtet salvestada 192KHz ja lasta sülearvutil iga kahe minuti tagant külmutada, eks ole?

Professionaalsed salvestusstuudiod võivad salvestada 96kHz või isegi 192kHz. Seejärel saab hiljem tööstusstandarditele vastamiseks uuesti skaneerida 44,1kHz-le. Isegi koduseks salvestamiseks kasutatavad audioliidesed võimaldavad kuni 192kHz-sagedust. Lisaks sellele pakub enamik DAW-sid võimalust enne salvestamise alustamist proovisagedust vastavalt reguleerida.

Kui tehnoloogia areneb edasi, võivad kõrgema resolutsiooniga proovivõtusagedused muutuda populaarsemaks. Üldine paranemine heli kvaliteedi osas on siiski vaieldav. Põhimõtteliselt, kui te ei lähe madalamale kui 44,1kHz, siis on kõik täiesti korras.

Kui olete alles alustanud tööd heliga, siis soovitan jääda kõige tavalisemate proovivõtusageduste juurde. Kui te siis edasi liigute ja saate oma seadmetega rohkem kindlust, proovige kõrgemaid proovivõtusagedusi. Vaadake, kas nende kasutamine avaldab tegelikku, mõõdetavat mõju heli kvaliteedile.

Kui mitte, siis säästke end vaeva ja valige 44,1kHz. Kui heli kvaliteedistandardid muutuvad, võite tulevikus alati oma helimaterjali ülesamplitseerida. Ülesamplitseerimine on enamasti automatiseeritud protsess, mis ei mõjuta negatiivselt heli üldist kvaliteeti.

Palju õnne!