Johdanto

Ammattimaisen äänentoiston ja musiikkituotannon maailmaan pääseminen on nykyään suhteellisen helppoa. Sinun tarvitsee vain ladata digitaalinen äänityöasema (DAW) ja alkaa työstää uutta projektiasi. Usein nämä DAW:t tekevät suurimman osan työstä itse ja luovat täydellisen luovan ympäristön ääniprojektillesi.

Kun kuitenkin alat perehtyä syvällisemmin ohjelmistosi mahdollisuuksiin, huomaat, että on olemassa ääniasetuksia, joita voit säätää sisällön laadun parantamiseksi. Yksi näistä asetuksista on epäilemättä näytteenottotaajuus.

Näytteenottotaajuuksien tunteminen ja se, mikä niistä on paras projektillesi, on perustavanlaatuinen osa äänituotantoa. Se voi muuttaa luomustesi laatua dramaattisesti. Näytteenottotaajuuden suhteen ei ole olemassa yhtä ainoaa ratkaisua. Riippuen sisällöstä, jonka olet herättämässä henkiin, sinun on valittava sopivat asetukset optimaalisen tuloksen takaamiseksi.

Tässä artikkelissa selitän, mikä on näytteenottotaajuus ja miksi se on tärkeä. Käyn myös läpi, mitä näytteenottotaajuutta sinun tulisi käyttää sen mukaan, oletko musiikkituottaja, videoiden ääniteknikko vai voice-over-näyttelijä.

Näytteenottotaajuuden merkitystä olisi mahdotonta selittää antamatta yleiskatsausta ihmisen kuuloon ja siihen, miten ääni muunnetaan analogisesta digitaaliseksi. Aloitan siis artikkelin lyhyellä johdatuksella näihin aiheisiin.

Tämä on monimutkainen aihe ja melko teknisesti raskas. Yritän pitää sen mahdollisimman suoraviivaisena. Perusymmärrys äänitaajuuksista ja äänen kulkemisesta avaruudessa auttaisi kuitenkin. Tämä artikkeli voi myös auttaa aloittelijoita valitsemaan optimaalisen asennuksen äänityssessioitaan varten.

Sukelletaan mukaan!

Muutama asia ihmisen kuulosta

Ennen kuin syvennymme näytteenottotaajuuksien koukeroihin, haluan selventää muutamia asioita siitä, miten kuulemme ja tulkitsemme ääniä. Tämä auttaa meitä ymmärtämään, miten äänet tallennetaan ja toistetaan. Näin saat tarvittavat tiedot, joiden avulla voit korostaa näytteenottotaajuuden merkitystä.

Kun ääni kulkee ilmassa aaltoina. Kun ääniaalto kulkeutuu korvakäytävään ja saavuttaa tärykalvon, se värähtelee ja lähettää värähtelyt kolmeen pieneen luuhun, joita kutsutaan malleukseksi, incukseksi ja stapeukseksi.

Sisäkorva muuttaa värähtelyt sähköenergiaksi. Aivot tulkitsevat sitten signaalin. Jokainen ääni värähtelee tietyllä siniaallon taajuudella, mikä tekee siitä ainutlaatuisen ikään kuin äänellisen sormenjäljen. Ääniaallon taajuus määrittää sen korkeuden.

Ihminen havaitsee ääniaaltojen taajuuden sävelkorkeutena. Voimme kuulla ääniä 20-20 000 Hz:n välillä ja olemme herkimpiä 2 000-5 000 Hz:n taajuuksille. Iän myötä menetämme kyvyn kuunnella korkeampia taajuuksia. Jotkin eläimet, kuten delfiinit, voivat kuulla jopa 100 000 Hz:n taajuuksia; toiset eläimet, kuten valaat, voivat kuulla infraääniä 7 Hz:iin asti.

Mitä pidempi on kuultavan äänen aallonpituus, sitä pienempi on taajuus. Esimerkiksi matalataajuinen aalto, jonka aallonpituus on jopa 17 metriä, voi vastata 20 Hz:n taajuutta. Sitä vastoin korkeataajuisimmat aallot, jopa 20 000 Hz, voivat olla vain 1,7 senttimetriä pieniä.

Ihmisten kuultava taajuusalue on rajallinen ja selkeästi määritelty. Siksi äänitallennus- ja toistolaitteet keskittyvät tallentamaan ääniä, jotka ihmiskorva voi kuulla. Kaikki kuullut äänitallenteet, suosikki-CD-levyistä dokumenttien kenttääänitteisiin, on tehty laitteilla, jotka tallentavat ja toistavat tarkasti ääniä, jotka ihminen voi kuulla.

Teknologia on kehittynyt kuulokykyjemme ja -tarpeidemme pohjalta. On olemassa laaja valikoima taajuuksia, joita korvamme ja aivomme eivät rekisteröi, koska evoluutio on päättänyt, etteivät ne ole välttämättömiä eloonjäämisellemme. Nykyään meillä on kuitenkin käytössämme äänentallennusvälineet, joiden avulla voimme tallentaa ääniä, joita edes kaikkein koulutetuin ihmiskorva ei pystyisi tunnistamaan.

Kuten näemme jäljempänä, käy ilmi, että taajuudet, joita emme voi kuulla, voivat silti vaikuttaa kuuloalueellamme oleviin taajuuksiin. Tavallaan on siis tärkeää ottaa ne huomioon ääntä äänitettäessä. Toisaalta on edelleen kiistanalaista, vaikuttaako kuuloalueen ulkopuolella olevien taajuuksien äänittäminen äänen laatuun.

Näytteenottotaajuus tulee käyttöön, kun muunnamme analogisen signaalin (luonnollisen) äänen digitaaliseksi dataksi, jotta elektroniset laitteemme voivat käsitellä sitä ja toistaa sen.

Analogisen äänen muuntaminen digitaaliseksi ääneksi

Ääniaallon muuntaminen analogisesta digitaaliseksi vaatii tallentimen, joka pystyy kääntämään luonnolliset äänet dataksi. Siksi siirtyminen analogisista aaltomuodoista digitaaliseen informaatioon on välttämätön vaihe, kun äänität ääntä tietokoneella digitaalisen äänityöaseman avulla.

Äänitettäessä ääniaallon erityispiirteet, kuten sen dynaaminen alue ja taajuus, muunnetaan digitaaliseksi informaatioksi: joksikin, mitä tietokone voi ymmärtää ja tulkita. Jotta alkuperäinen aaltomuoto voidaan muuntaa digitaaliseksi signaaliksi, aaltomuoto on kuvattava matemaattisesti ottamalla suuri määrä "tilannekuvia" aaltomuodosta, kunnes sen amplitudi voidaan kuvata täysin.

Näitä tilannekuvia kutsutaan näytteenottotaajuuksiksi. Niiden avulla voimme tunnistaa aaltomuodon määrittelevät piirteet, jotta tietokone voi luoda ääniaallosta digitaalisen version, joka kuulostaa täsmälleen (tai lähes) samalta kuin alkuperäinen.

Äänisignaalin muuntaminen analogisesta digitaaliseksi voidaan tehdä audioliitännän avulla. Nämä liitännät yhdistävät soittimet tietokoneeseen ja DAW:hen, jolloin analoginen ääni muuntuu digitaaliseksi aaltomuodoksi.

Aivan kuten videoiden kuvataajuus, mitä enemmän tietoa on, sitä parempi. Tässä tapauksessa mitä korkeampi näytteenottotaajuus on, sitä enemmän tietoa meillä on tietystä taajuussisällöstä, joka voidaan muuntaa täydellisesti tietobiteiksi.

Nyt kun tiedämme, miten digitaalisia äänitystyöasemia käytetään äänittämiseen ja muokkaamiseen, on aika tarkastella näytteenottotaajuuden merkitystä ja nähdä, miten se vaikuttaa äänen laatuun.

Näytteenottotaajuus: määritelmä

Yksinkertaisesti sanottuna näytteenottotaajuudella tarkoitetaan sitä, kuinka monta kertaa sekunnissa ääni näytteistetään. Esimerkiksi 44,1 kHz:n näytteenottotaajuudella aaltomuoto tallennetaan 44100 kertaa sekunnissa.

Nyquist-Shannonin teoreeman mukaan näytteenottotaajuuden tulisi olla vähintään kaksi kertaa korkein taajuus, jonka aiot tallentaa, jotta äänisignaali voidaan esittää tarkasti. Hetkinen, mitä?

Lyhyesti sanottuna, jos haluat mitata ääniaallon taajuuden, sinun on ensin tunnistettava sen täydellinen sykli. Tämä koostuu positiivisesta ja negatiivisesta vaiheesta. Molemmat vaiheet on tunnistettava ja niistä on otettava näytteet, jos haluat tallentaa ja luoda taajuuden tarkasti.

Käyttämällä 44,1 kHz:n standardinäytteenottotaajuutta tallennat täydellisesti taajuuksia, jotka ovat hieman yli 20 000 Hz, joka on korkein ihmisen kuultavissa oleva taajuustaso. Tämän vuoksi 44,1 kHz:n taajuutta pidetään edelleen CD-levyjen standardilaatuisena. Kaikessa CD-levyillä kuunneltavassa musiikissa käytetään tätä standardinäytteenottotaajuutta.

Miksi sitten 44,1 kHz eikä 40 kHz? Koska kun signaali muunnetaan digitaaliseksi, ihmisen kuultavia taajuuksia korkeammat taajuudet suodattuvat pois alipäästösuodattimen kautta. 4,1 kHz:n lisäys antaa alipäästösuodattimelle tarpeeksi tilaa, joten se ei vaikuta korkeisiin taajuuksiin.

Käyttämällä korkeampaa 96 000 Hz:n näytteenottotaajuutta saat äänitettyä jopa 48 000 Hz:n taajuuksia, jotka ovat paljon ihmisen kuulospektrin yläpuolella. Nykyään laadukkaat musiikin äänityslaitteet mahdollistavat äänittämisen vielä korkeammalla 192 000 Hz:n näytteenottotaajuudella, jolloin äänitaajuudet saadaan talteen jopa 96 000 Hz:n taajuudella.

Miksi meillä on mahdollisuus tallentaa niin korkeita taajuuksia, jos emme voi kuulla niitä? Monet äänialan ammattilaiset ja insinöörit ovat yhtä mieltä siitä, että kuultavissa olevan spektrin yläpuolella olevat taajuudet voivat silti vaikuttaa tallenteen äänenlaatuun. Näiden ultraäänien hienovarainen häiriö voi, jos niitä ei tallenneta oikein, aiheuttaa vääristymiä, jotka häiritsevät taajuuksia20 Hz - 20 000 Hz:n taajuusalueella.

Mielestäni näiden ultraäänitaajuuksien negatiivinen vaikutus äänen kokonaislaatuun on mitätön. Kannattaa kuitenkin analysoida yleisintä ongelmaa, johon saatat törmätä äänityksiä äänittäessäsi. Se auttaa sinua päättämään, parantaisiko näytteenottotaajuuden nostaminen äänitysten laatua.

Aliasing

Aliasing on ilmiö, joka esiintyy aina, kun ääntä ei tulkita oikein käytetyn näytteenottotaajuuden mukaan. Se on merkittävä huolenaihe äänisuunnittelijoille ja äänitekniikan suunnittelijoille. Sen vuoksi monet heistä valitsevat korkeamman näytteenottotaajuuden välttääkseen ongelman.

Kun korkeammat taajuudet ovat liian korkeita, jotta näytteenottotaajuus ei riitä niiden tallentamiseen, ne saatetaan toistaa matalampina taajuuksina. Tämä johtuu siitä, että jokainen Nyquistin taajuusrajan ylittävä taajuus (joka 44,1 kHz:n taajuudella äänitettäessä on 2050 Hz) heijastuu taaksepäin, jolloin siitä tulee matalampien taajuuksien "alias".

Esimerkki selventänee tätä ilmiötä. Jos äänität ääntä 44 100 Hz:n näytteenottotaajuudella ja miksausvaiheessa lisäät efektejä, jotka nostavat korkeammat taajuudet 26 000 Hz:iin. Tämän vuoksi ylimääräiset 3 950 Hz kimpoavat takaisin ja luovat 18 100 Hz:n äänisignaalin, joka häiritsee luonnollisia taajuuksia.

Paras tapa välttää tämä ongelma on käyttää korkeampia näytteenottotaajuuksia digitaalisessa äänityöasemassasi. Näin varmistat, että yli 20 000 Hz:n taajuudet tallentuvat oikein. Sitten voit käyttää niitä tarvittaessa.

On myös olemassa alipäästösuodattimia, jotka hylkäävät Nyquistin taajuusrajan ylittävät taajuudet ja estävät näin aliasingin esiintymisen. Lopuksi, näytteenoton lisääminen erillisillä lisäosilla on myös hyvä vaihtoehto. Suoritin käyttää paljon enemmän prosessoria kuin ennen, mutta aliasingin esiintyminen on epätodennäköisempää.

Yleisimmät näytteenottotaajuudet

Mitä korkeampi näytteenottotaajuus on, sitä tarkempi ääniaaltojen esitys on. Pienemmät näytteenottotaajuudet tarkoittavat vähemmän näytteitä sekunnissa. Kun äänidataa on vähemmän, äänen esitys on jossain määrin likimääräinen.

Yleisimmät näytteenottotaajuudet ovat 44,1 kHz ja 48 kHz. 44,1 kHz on audio-CD-levyjen vakiotaajuus. Elokuvissa käytetään yleensä 48 kHz:n taajuutta. Vaikka molemmat näytteenottotaajuudet pystyvät kuvaamaan tarkasti koko ihmisen kuulon taajuusspektrin, musiikintuottajat ja -insinöörit valitsevat usein korkeamman näytteenottotaajuuden luodakseen korkearesoluutioisia äänityksiä.

Esimerkiksi musiikin miksauksessa ja masteroinnissa on tärkeää saada mahdollisimman paljon dataa ja tallentaa kaikki taajuudet, joita insinöörit voivat käyttää täydellisen äänen aikaansaamiseksi. Vaikka näitä ultraäänitaajuuksia ei voi kuulla, ne ovat silti vuorovaikutuksessa keskenään ja luovat intermodulaatiovääristymiä, jotka ovat selvästi kuultavissa.

Tässä ovat vaihtoehdot, jos haluat tutkia korkeita näytteenottotaajuuksia:

• 88,2 kHz

  Kuten aiemmin mainitsin, taajuudet, joita ihmiset eivät kuule, vaikuttavat silti kuultaviin taajuuksiin. Tämä näytteenottotaajuus on erinomainen vaihtoehto musiikin miksaukseen ja masterointiin. Se tuottaa vähemmän aliasingia (ääniä, joita ei voida esittää oikein käytetyn näytteenottotaajuuden sisällä) muunnettaessa digitaalisesta analogiseksi.

• 96 kHz

  Samoin kuin 88,2 kHz:n taajuudella, musiikin äänittäminen 96 kHz:n taajuudella on ihanteellista miksausta ja masterointia varten. Varmista kuitenkin, että tietokoneesi pystyy käsittelemään tätä taajuutta, sillä jokainen äänitys vaatii enemmän prosessointitehoa ja tallennustilaa.

• 192 kHz

  Nykyaikaiset studiolaatuiset ääniliitännät tukevat jopa 192 kHz:n näytteenottotaajuutta. Tämä on neljä kertaa tavallista CD-laatua enemmän, mikä saattaa tuntua hieman liioittelulta. Tämän näytteenottotaajuuden käyttäminen voi kuitenkin olla hyödyllistä, jos aiot hidastaa äänityksiäsi merkittävästi, sillä ne säilyttävät korkean resoluution äänenlaadun jopa puolikkaalla nopeudella.

Näytteenottotaajuuksien välinen ero voi olla hyvin hienovarainen, mutta monet ääniteknikot uskovat, että on tärkeää saada mahdollisimman paljon tietoa alkuperäisestä äänitteestä, jotta ääni olisi aidosti aitoa.

Tämä lähestymistapa on mahdollinen myös viime vuosikymmenen aikana tapahtuneen valtavan teknologisen kehityksen ansiosta. Kotitietokoneiden tallennustila ja käsittelyominaisuudet ovat lisänneet huomattavasti mahdollisuuksia, joita voimme niillä tehdä. Miksi emme siis käyttäisi kaikkea sitä, mitä meillä on käytettävissämme?

Tässä on se juju, että tietokoneen ylikuormittumisen vaara on olemassa ja prosessorin käyttö voi lisääntyä tarpeettomasti. Siksi, ellet selvästi kuule eroa tallenteidesi laadussa, suosittelen valitsemaan standardinäytteenottotaajuudet, joita on käytetty jo vuosia ja jotka tuottavat virheettömiä tuloksia.

Mitä näytteenottotaajuutta sinun pitäisi käyttää äänittäessäsi?

Tähän kysymykseen on kaksi vastausta, yksinkertainen ja monimutkaisempi. Aloitetaan ensimmäisestä.

Kaiken kaikkiaan 44,1 kHz:n taajuudella äänittäminen on turvallinen vaihtoehto, jolla saat laadukkaita äänitteitä riippumatta siitä, minkälaista ääniprojektia olet työstämässä. 44,1 kHz on musiikki-CD-levyjen yleisin näytteenottotaajuus. Se tallentaa koko kuultavan taajuusspektrin tarkasti.

Tämä näytteenottotaajuus on ihanteellinen, koska se ei kuluta paljon levytilaa tai lisää suorittimen tehoa, mutta se tuottaa silti autenttisen äänen, jota tarvitset ammattimaiseen äänittämiseen.

Jos työskentelet elokuvateollisuudessa, paras näytteenottotaajuus on 48 kHz, koska se on alan standardi. Äänenlaadun kannalta näillä kahdella näytteenottotaajuudella ei ole eroa.

Nyt tulee monimutkaisempi vastaus. Kun tallennat äänitteen jokaisen yksityiskohdan, varmistat, että ääni on identtinen alkuperäisen äänen kanssa. Jos äänität levyä, äänitaajuuksia voidaan moduloida ja säätää niin, että ultraäänitaajuudet voivat hienovaraisesti vaikuttaa kuultavissa oleviin taajuuksiin.

Jos sinulla on tarpeeksi kokemusta ja laitteesi mahdollistaa äänittämisen korkealla näytteenottotaajuudella ilman ongelmia, sinun kannattaa kokeilla sitä. Kysymys siitä, paraneeko äänenlaatu korkeammilla näytteenottotaajuuksilla, on edelleen kiistanalainen. Et ehkä kuule mitään eroa, tai huomaat, että musiikkisi on nyt syvempää ja rikkaampaa. Suosittelen kokeilemaan kaikkia näytteenottotaajuuksia ja kuulemaan itse, muuttuuko mikään.

Jos aiot hidastaa nauhoituksiasi merkittävästi, kannattaa ehdottomasti kokeilla korkeampia näytteenottotaajuuksia. Jotkut insinöörit väittävät kuulevansa eron tavallisten ja korkeampien näytteenottotaajuuksien välillä. Mutta vaikka kuulisivatkin, laatuero on niin vähäinen, että 99,9 % kuuntelijoista ei huomaa sitä.

DAW:n näytteenottotaajuuden säätäminen

Jokainen DAW on erilainen, mutta ne, jotka tarjoavat mahdollisuuden muuttaa näytteenottotaajuutta, tekevät sen jokseenkin samalla tavalla. Tietääkseni voit muuttaa näytteenottotaajuutta kaikissa suosituimmissa digitaalisissa äänitystyöasemissa, kuten Ableton, FL Studio, Studio One, Cubase, Pro Tools ja Reaper. Jopa ilmainen Audacity-ohjelma mahdollistaa näytteenottotaajuuden muuttamisen.

Useimmissa tapauksissa voit säätää DAW:n näytteenottotaajuutta ääniasetuksissa. Sieltä voit muuttaa näytteenottotaajuutta manuaalisesti ja tallentaa päivitetyt asetukset. Jotkin DAW:t tunnistavat automaattisesti optimaalisen näytteenottotaajuuden, yleensä 44,1 kHz tai 96 kHz.

Suosittelen, että teet muutaman testin ennen kuin aloitat äänittämisen. Näytteenottotaajuuden nostaminen vähentää epäilemättä latenssia ja aliasing-mahdollisuuksia, mutta se myös rasittaa prosessoriasi. Lisäksi tiedostokoko kasvaa huomattavasti, mikä voi pitkällä aikavälillä vaikuttaa tietokoneen suorituskykyyn, koska levytila vähenee.

Jos haluat alentaa näytteenottotaajuutta, varmista, ettet mene alle 44,1 kHz:n taajuuden, kuten edellä käsitellyssä Nyquistin taajuuslauseessa sanotaan.

Mitä ikinä teetkin, sinun on varmistettava, että kaikki kuultavat taajuudet on kuvattu tarkasti. Kaikella muulla on minimaalinen vaikutus äänentoistoon tai se voidaan korjata jälkituotannossa.

Saatat myös pitää: Paras DAW iPadille

Lopulliset ajatukset

Jos sinulla on kotistudio, näytteenottotaajuuden valinta on yksi ensimmäisistä päätöksistä, jotka sinun on tehtävä ennen äänien tallentamista.

Itse muusikkona suosittelen aloittamaan helpoimmalla ja yleisimmällä taajuudella: 44,1 kHz. Tämä näytteenottotaajuus kuvaa koko ihmisen kuulospektriä, ei vie paljon levytilaa eikä kuormita suorittimen tehoa. Mutta toisaalta 192 kHz:n taajuudella nauhoittaminen ja kannettavan tietokoneen jäätyminen kahden minuutin välein ei ole järkevää, eikö olekin?

Ammattimaiset äänitysstudiot voivat äänittää 96 kHz:n tai jopa 192 kHz:n taajuudella. Tämän jälkeen näytteenotto voidaan myöhemmin muuttaa 44,1 kHz:n taajuuteen alan standardien mukaisesti. Jopa kotitallennukseen käytettävät ääniliitännät mahdollistavat jopa 192 kHz:n näytteenottotaajuuden. Lisäksi useimmat DAW-ohjelmat tarjoavat mahdollisuuden säätää näytteenottotaajuutta vastaavasti ennen äänityksen aloittamista.

Tekniikan kehittyessä korkeamman resoluution näytteenottotaajuudet saattavat yleistyä. Äänenlaadun yleinen parantuminen on kuitenkin edelleen kyseenalaista. Periaatteessa, kunhan et mene 44,1 kHz:n taajuutta alemmalle taajuudelle, olet täysin kunnossa.

Jos olet juuri aloittanut työskentelyn äänen parissa, suosittelen pysymään yleisimmissä näytteenottotaajuuksissa. Kun sitten edistyt ja tulet varmemmaksi laitteistosi kanssa, kokeile korkeampia näytteenottotaajuuksia. Katso, onko niiden käytöllä todellista, mitattavissa olevaa vaikutusta äänen laatuun.

Jos ei, säästä itsesi vaivalta ja valitse 44,1 kHz. Jos äänenlaatustandardit muuttuvat, voit aina tulevaisuudessa lisätä näytteenottoa äänimateriaalistasi. Näytteenotto on enimmäkseen automatisoitu prosessi, jolla ei ole kielteistä vaikutusta äänen kokonaislaatuun.

Onnea!