Įvadas

Šiais laikais patekti į profesionalaus garso ir muzikos kūrimo pasaulį yra gana paprasta. Tereikia atsisiųsti skaitmeninę garso darbo stotį (DAW) ir pradėti dirbti su nauju projektu. Dažnai šios DAW pačios atlieka didžiąją dalį darbo ir sukuria puikią kūrybinę aplinką jūsų garso projektui.

Tačiau pradėję gilintis į programinės įrangos galimybes suprasite, kad yra garso nustatymų, kuriuos galite koreguoti, kad pagerintumėte turinio kokybę. Vienas iš tokių nustatymų neabejotinai yra imties dažnis.

Žinoti, kas yra diskretizavimo dažniai ir koks dažnis yra geriausias jūsų projektui, yra esminis garso gamybos aspektas, galintis iš esmės pakeisti jūsų kūrinių kokybę. Nėra vieno universalaus atsakymo, kai kalbama apie diskretizavimo dažnį. Priklausomai nuo to, kokį turinį įgyvendinate, turėsite pasirinkti tinkamus nustatymus, kad užtikrintumėte optimalius rezultatus.

Šiame straipsnyje paaiškinsiu, kas yra diskretizavimo dažnis, kodėl jis yra labai svarbus. Taip pat aptarsiu, kokį diskretizavimo dažnį turėtumėte naudoti pagal tai, ar esate muzikos prodiuseris, vaizdo įrašų garso inžinierius, ar įgarsintojas.

Būtų neįmanoma paaiškinti diskretizavimo dažnio svarbos, neapžvelgus žmogaus klausos ir to, kaip garsas iš analoginio paverčiamas skaitmeniniu, todėl straipsnį pradėsiu trumpa įžanga į šias temas.

Tai sudėtinga ir gana techniškai sudėtinga tema. Stengsiuosi, kad ji būtų kuo paprastesnė. Vis dėlto padėtų bazinis supratimas apie garso dažnius ir kaip garsas sklinda erdvėje. Šis straipsnis taip pat gali padėti pradedančiajam išsirinkti optimalią sąranką įrašymo sesijoms.

Pasinerkime!

Keletas dalykų apie žmogaus klausą

Prieš pasinerdami į diskretizavimo dažnių subtilybes, noriu paaiškinti keletą dalykų apie tai, kaip girdime ir interpretuojame garsus. Tai padeda suprasti, kaip garsai įrašomi ir atkuriami. Tai suteikia informacijos, kurios reikia norint pabrėžti diskretizavimo dažnio svarbą.

Kai garso banga patenka į ausies kanalą ir pasiekia ausies būgnelį, šis vibruoja ir siunčia vibracijas į tris mažyčius kaulus, vadinamus malleus, incus ir stapes.

Vidinė ausis virpesius paverčia elektros energija. Tada smegenys interpretuoja signalą. Kiekvienas garsas virpa tam tikru sinusoidės dažniu, todėl jis yra unikalus, tarsi garsinis piršto atspaudas. Garso bangos dažnis lemia jos aukštį.

Žmonės garso bangų dažnį suvokia kaip garso aukštį. Galime girdėti 20-20 000 Hz garsus, o jautriausi esame 2 000-5 000 Hz dažniams. Senstant prarandame gebėjimą girdėti aukštesnius dažnius. Kai kurie gyvūnai, pavyzdžiui, delfinai, gali girdėti iki 100 000 Hz dažnius, kiti, pavyzdžiui, banginiai, gali girdėti infragarsus iki 7 Hz.

Kuo girdimo garso bangos ilgis ilgesnis, tuo dažnis mažesnis. Pavyzdžiui, žemo dažnio banga, kurios bangos ilgis siekia 17 metrų, gali atitikti 20 Hz. Ir atvirkščiai, aukščiausio dažnio bangos, iki 20 000 Hz, gali būti vos 1,7 cm.

Žmonėms girdimas dažnių diapazonas yra ribotas ir aiškiai apibrėžtas. Todėl garso įrašymo ir atkūrimo prietaisai daugiausia dėmesio skiria garsams, kuriuos gali girdėti žmogaus ausis, užfiksuoti. Visi įrašyti garsai, kuriuos girdite, pradedant mėgstamais kompaktiniais diskais ir baigiant lauko įrašais dokumentiniuose filmuose, įrašyti naudojant prietaisus, kurie tiksliai fiksuoja ir atkuria garsus, kuriuos gali girdėti žmogus.

Technologijos evoliucionavo atsižvelgiant į mūsų klausos galimybes ir poreikius. Yra daugybė dažnių, kurių mūsų ausys ir smegenys nefiksuoja, nes evoliucija nusprendė, kad jie nėra būtini mūsų išlikimui. Nepaisant to, šiandien turime garso įrašymo priemonių, kurios leidžia užfiksuoti garsus, kurių neatpažintų net labiausiai treniruota žmogaus ausis.

Kaip pamatysime toliau, paaiškėjo, kad dažniai, kurių negirdime, vis tiek gali turėti įtakos mūsų girdimam diapazonui. Taigi tam tikra prasme į juos būtina atsižvelgti įrašinėjant garsą. Kita vertus, vis dar diskutuojama, ar dažnių, esančių už mūsų girdimo spektro ribų, įrašymas turi įtakos garso kokybei.

Imties dažnis nustatomas tada, kai analoginį (natūralų) garso signalą konvertuojame į skaitmeninius duomenis, kad mūsų elektroniniai prietaisai galėtų juos apdoroti ir atkurti.

Analoginio garso konvertavimas į skaitmeninį garsą

Garso bangai konvertuoti iš analoginės į skaitmeninę reikalingas įrašymo įrenginys, galintis natūralius garsus paversti duomenimis. Todėl perėjimas nuo analoginių bangų formų prie skaitmeninės informacijos yra būtinas žingsnis, kai įrašinėjate garsą kompiuteryje naudodami skaitmeninę garso darbo stotį.

Įrašant tam tikri garso bangos bruožai, pavyzdžiui, dinaminis diapazonas ir dažnis, paverčiami skaitmenine informacija: kažkuo, ką mūsų kompiuteris gali suprasti ir interpretuoti. Norėdami originalią bangos formą paversti skaitmeniniu signalu, turime matematiškai aprašyti bangos formą, užfiksuodami didelį kiekį šios bangos formos "momentinių nuotraukų", kol galėsime visiškai aprašyti jos amplitudę.

Šie momentiniai vaizdai vadinami imties dažniais. Jie padeda nustatyti bangos formą apibrėžiančius požymius, kad kompiuteris galėtų atkurti skaitmeninę garso bangos versiją, kuri skambėtų tiksliai (arba beveik) kaip originalas.

Šį garso signalo konvertavimo iš analoginio į skaitmeninį procesą gali atlikti garso sąsaja. Ji sujungia muzikos instrumentus su kompiuteriu ir DAW ir atkuria analoginį garsą kaip skaitmeninę bangos formą.

Kaip ir vaizdo įrašų kadrų dažnio atveju, kuo daugiau informacijos, tuo geriau. Šiuo atveju, kuo didesnis imties dažnis, tuo daugiau informacijos turime apie konkretų dažnio turinį, kurį galima puikiai paversti informacijos bitais.

Dabar, kai jau žinome, kaip naudotis skaitmeninėmis garso darbo stotimis garsams įrašyti ir redaguoti, laikas panagrinėti diskretizavimo dažnio svarbą ir sužinoti, kokią įtaką jis turi garso kokybei.

Mėginių ėmimo dažnis: apibrėžimas

Paprasčiau tariant, diskretizavimo dažnis - tai skaičius kartų per sekundę, kiek kartų per sekundę imamas garsas. Pavyzdžiui, esant 44,1 kHz diskretizavimo dažniui, bangos forma fiksuojama 44100 kartų per sekundę.

Pagal Nyquist-Shannon teoremą, norint tiksliai perteikti garso signalą, diskretizavimo dažnis turėtų būti bent du kartus didesnis už didžiausią dažnį, kurį ketinate užfiksuoti. Palaukite, ką?

Trumpai tariant, jei norite išmatuoti garso bangos dažnį, pirmiausia turite nustatyti visą jos ciklą. Jį sudaro teigiamas ir neigiamas etapas. Jei norite tiksliai užfiksuoti ir atkurti dažnį, reikia aptikti ir imti mėginius iš abiejų etapų.

Naudodami standartinį 44,1 kHz diskretizavimo dažnį, puikiai įrašysite šiek tiek aukštesnius nei 20 000 Hz dažnius, t. y. aukščiausią žmonėms girdimą dažnio lygį. Todėl 44,1 kHz vis dar laikoma standartine kompaktinių diskų kokybe. Visa muzika, kurios klausotės kompaktiniuose diskuose, turi šį standartinį diskretizavimo dažnį.

Kodėl 44,1 kHz, o ne 40 kHz? Todėl, kad konvertuojant signalą į skaitmeninį, dažniai, viršijantys žmonėms girdimus dažnius, filtruojami per žemųjų dažnių filtrą. Papildomi 4,1 kHz suteikia žemųjų dažnių filtrui pakankamai erdvės, todėl jis neturi įtakos aukštų dažnių turiniui.

Naudodami didesnį 96 000 Hz diskretizavimo dažnį galėsite įrašyti iki 48 000 Hz dažnių diapazoną, t. y. kur kas didesnį nei žmogaus klausos spektras. Šiuo metu geros kokybės muzikos įrašymo įranga leidžia įrašyti dar didesniu - 192 000 Hz - diskretizavimo dažniu, todėl galima užfiksuoti iki 96 000 Hz garso dažnius.

Kodėl turime galimybę įrašyti tokius aukštus dažnius, jei jų apskritai negirdime? Daugelis garso specialistų ir inžinierių sutinka, kad dažniai, esantys aukščiau už girdimąjį spektrą, vis tiek gali turėti įtakos bendrai įrašo garso kokybei. Subtilūs šių ultragarsinių garsų trukdžiai, jei jie nėra tinkamai užfiksuoti, gali sukelti iškraipymus, kurie trukdo dažniams20 Hz - 20 000 Hz spektre.

Mano nuomone, šių ultragarso dažnių neigiamas poveikis bendrai garso kokybei yra nereikšmingas. Nepaisant to, verta išanalizuoti dažniausią problemą, su kuria galite susidurti įrašinėdami garsus. Tai padės jums nuspręsti, ar padidinus imties dažnį pagerėtų jūsų įrašų kokybė.

Aliasing

Aliasing - tai reiškinys, atsirandantis tada, kai garsas neteisingai interpretuojamas pagal naudojamą diskretizavimo dažnį. Tai didelė garso dizainerių ir garso inžinierių problema. Dėl šios priežasties daugelis jų renkasi didesnį diskretizavimo dažnį, kad išvengtų šios problemos.

Kai aukštesnieji dažniai yra per aukšti, kad juos užfiksuotų diskretizavimo dažnis, jie gali būti atkuriami kaip žemesni dažniai. Taip yra todėl, kad kiekvienas dažnis, viršijantis Nyquisto dažnio ribą (kuri, jei įrašinėjate 44,1 kHz dažniu, būtų 2 050 Hz), garsas atsispindės atgal, tapdamas žemesnių dažnių "alias".

Šį reiškinį turėtų padėti paaiškinti pavyzdys. Jei įrašote garsą naudodami 44 100 Hz diskretizavimo dažnį ir maišymo etape pridedate tam tikrų efektų, kurie aukštesniuosius dažnius išstumia iki 26 000 Hz. Dėl šios priežasties papildomi 3 950 Hz atsispindėtų atgal ir sukurtų 18 100 Hz garso signalą, kuris trukdytų natūraliems dažniams.

Geriausias būdas išvengti šios problemos - skaitmeninėje garso darbo stotyje naudoti aukštesnį diskretizavimo dažnį. Taip įsitikinsite, kad aukštesni nei 20 000 Hz dažniai užfiksuoti teisingai. Tada prireikus galėsite juos panaudoti.

Taip pat yra žemųjų dažnių filtrų, kurie atmeta dažnius, viršijančius Nyquist dažnio ribą, ir taip užkerta kelią aliasingui atsirasti. Galiausiai, taip pat galima naudoti didinantį diskretizavimą naudojant specialius įskiepius. Procesoriaus sąnaudos bus gerokai didesnės nei anksčiau, tačiau aliasingo atsiradimo tikimybė bus mažesnė.

Dažniausiai pasitaikantys imties dažniai

Kuo didesnis diskretizavimo dažnis, tuo tiksliau bus atvaizduojamos garso bangos. Mažesnis diskretizavimo dažnis reiškia mažiau diskretizavimo vienetų per sekundę. Esant mažesniam garso duomenų kiekiui, garso atvaizdavimas tam tikru mastu bus apytikslis.

Labiausiai paplitusios diskretizavimo dažnio vertės yra 44,1 kHz ir 48 kHz. 44,1 kHz yra standartinis garso kompaktinių diskų diskretizavimo dažnis. Paprastai filmuose naudojamas 48 kHz garso dažnis. Nors abu diskretizavimo dažniai gali tiksliai perteikti visą žmogaus klausos dažnių spektrą, muzikos prodiuseriai ir inžinieriai dažnai renkasi didesnį diskretizavimo dažnį, kad sukurtų didelės raiškos įrašus.

Pavyzdžiui, miksuojant ir masterinant muziką, labai svarbu turėti kuo daugiau duomenų ir užfiksuoti kiekvieną dažnį, kurį inžinieriai gali panaudoti siekdami išgauti tobulą garsą. Nors šių ultragarsinių dažnių negirdėti, jie vis tiek sąveikauja ir sukuria intermoduliacinius iškraipymus, kurie yra aiškiai girdimi.

Jei norite ištirti aukštą diskretizavimo dažnį, galite rinktis šias parinktis:

• 88,2 kHz

  Kaip minėjau anksčiau, dažniai, kurių žmonės negirdi, vis tiek manipuliuoja girdimaisiais ir daro jiems įtaką. Šis diskretizavimo dažnis yra puikus muzikos maišymo ir masteringo variantas. Jį naudojant mažiau aliasingo (garsų, kurių negalima teisingai perteikti pagal naudojamą diskretizavimo dažnį) konvertuojant iš skaitmeninio į analoginį.

• 96 kHz

  Panašiai kaip 88,2 kHz, 96 kHz dažniu įrašoma muzika idealiai tinka maišymui ir masteringui. Tačiau įsitikinkite, kad jūsų kompiuteris gali su tuo susidoroti, nes kiekvienam įrašui reikės daugiau apdorojimo galios ir atminties vietos.

  Taip pat žr: Kaip atsekti "Procreate" (6 žingsniai ir patarimai)

• 192 kHz

  Šiuolaikinės studijinės kokybės garso sąsajos palaiko iki 192 kHz diskretizavimo dažnį. Tai yra keturis kartus daugiau nei standartinė CD kokybė, o tai gali atrodyti šiek tiek perdėta. Tačiau tokio diskretizavimo dažnio naudojimas gali būti naudingas, jei planuojate gerokai sulėtinti įrašus, nes jie išlaikys aukštos raiškos garso kokybę net ir esant pusiniam greičiui.

Vėlgi, skirtumas tarp šių diskretizavimo dažnių gali būti labai nežymus. Nors daugelis garso inžinierių mano, kad, norint atkurti tikrai autentišką garsą, būtina gauti kuo daugiau informacijos iš originalaus įrašo.

Toks požiūris įmanomas ir dėl to, kad per pastarąjį dešimtmetį labai patobulėjo technologijos. Namų kompiuterių atminties vietos ir apdorojimo galimybės labai padidino galimybes, ką galime su jais nuveikti. Tad kodėl gi neišnaudojus to, ką turime, maksimaliai?

Čia yra viena gudrybė - kyla rizika, kad kompiuteris bus perkrautas ir be reikalo padidės procesoriaus apkrovimas. Todėl, jei aiškiai negirdite įrašų kokybės skirtumo, rekomenduočiau rinktis standartinius diskretizavimo dažnius, kurie naudojami jau daugelį metų ir užtikrina nepriekaištingus rezultatus.

Kokį pavyzdžių dažnį turėtumėte naudoti įrašydami?

Į šį klausimą yra du atsakymai - paprastas ir sudėtingesnis. Pradėkime nuo pirmojo.

Apskritai 44,1 kHz dažnio dažnis yra saugus pasirinkimas, kuris užtikrins aukštos kokybės įrašus, nepriklausomai nuo to, kokio tipo garso projekte dirbate. 44,1 kHz dažnis yra labiausiai paplitęs muzikos kompaktinių diskų diskų diskretizavimo dažnis. Juo tiksliai perteikiamas visas girdimas dažnių spektras.

Šis diskretizavimo dažnis yra idealus, nes nenaudoja daug vietos diske ir nenaudoja daugiau procesoriaus galios. Tačiau jis vis tiek užtikrins autentišką garsą, kurio reikia profesionaliems įrašams.

Jei dirbate kino pramonėje, geriausias diskretizavimo dažnis yra 48 kHz, nes tai pramonės standartas. Garso kokybės požiūriu šie du diskretizavimo dažniai nesiskiria.

Dabar pateikiamas sudėtingesnis atsakymas. Įrašydami kiekvieną įrašo detalę, užtikrinsite, kad garso įrašas būtų identiškas originaliam garsui. Jei įrašinėjate albumą, garso dažniai gali būti moduliuojami ir koreguojami taip, kad ultragarso dažniai gali subtiliai paveikti girdimus.

Jei turite pakankamai patirties ir jūsų įranga leidžia be problemų įrašyti dideliu diskretizavimo dažniu, turėtumėte pabandyti. Klausimas, ar garso kokybė pagerėja naudojant didesnį diskretizavimo dažnį, vis dar diskutuotinas. Galite negirdėti jokio skirtumo arba galite suprasti, kad jūsų muzika tapo gilesnė ir turtingesnė. Siūlau išbandyti visus diskretizavimo dažnius ir įsitikinti, ar kas nors pasikeitė.

Jei planuojate gerokai sulėtinti įrašus, tikrai turėtumėte išbandyti didesnį diskretizavimo dažnį. Kai kurie inžinieriai teigia, kad girdi skirtumą tarp standartinio ir didesnio diskretizavimo dažnio. Tačiau net jei ir girdi, kokybės skirtumas toks nežymus, kad 99,9 % klausytojų jo nepastebės.

Kaip DAW reguliuoti pavyzdžių dažnį

Kiekviena DAW yra skirtinga, tačiau tos, kurios suteikia galimybę keisti diskretizavimo dažnį, tai daro panašiais būdais. Kiek žinau, diskretizavimo dažnį galima keisti visose populiariausiose skaitmeninėse garso darbo stotyse, pavyzdžiui, "Ableton", "FL Studio", "Studio One", "Cubase", "Pro Tools" ir "Reaper". Net nemokama programinė įranga "Audacity" leidžia keisti diskretizavimo dažnį.

Prieš pradėdami įrašinėti rekomenduoju atlikti keletą bandymų. Padidinus imties dažnį, neabejotinai sumažės vėlinimas ir aliasingo tikimybė. Tačiau tai taip pat papildomai apkraus jūsų procesorių. Be to, galiausiai gausite daug didesnio dydžio failus. Ilgainiui tai gali turėti įtakos kompiuterio veikimui, nes sumažės vietos diske.

Jei norite sumažinti diskretizavimo dažnį, įsitikinkite, kad jis neviršija 44,1 kHz, kaip nurodyta pirmiau aptartoje Nyquisto dažnio teoremoje.

Kad ir ką darytumėte, turite užtikrinti, kad visi girdimi dažniai būtų tiksliai užfiksuoti. Visa kita turi minimalų poveikį jūsų garsui arba gali būti ištaisyta po kūrimo.

Jums taip pat gali patikti: Geriausias "iPad" skirtas DAW

Galutinės mintys

Jei turite namų įrašų studiją, mėginių ėmimo dažnio pasirinkimas yra vienas pirmųjų sprendimų, kuriuos turėsite priimti prieš įrašydami garsus.

Pats esu muzikantas, todėl siūlau pradėti nuo paprasčiausio ir labiausiai paplitusio dažnio: 44,1 kHz. Šis diskretizavimo dažnis atspindi visą žmogaus klausos spektrą, neužima daug vietos diske ir neperkrauna procesoriaus galios. Tačiau, kita vertus, įrašinėti 192 kHz dažniu ir kas dvi minutes stabdyti nešiojamąjį kompiuterį nėra prasmės, ar ne?

Profesionaliose įrašų studijose galima įrašinėti 96 kHz ar net 192 kHz dažniu. Vėliau, kad būtų laikomasi pramonės standartų, galima pergrupuoti į 44,1 kHz dažnį. Net namų įrašymo garso sąsajos leidžia naudoti iki 192 kHz dažnį. Be to, daugumoje DAW yra galimybė prieš pradedant įrašinėti atitinkamai sureguliuoti dažnį.

Technologijoms žengiant į priekį, didesnės raiškos diskretizavimo dažniai gali tapti populiaresni. Tačiau bendras garso kokybės pagerėjimas tebėra diskutuotinas. Iš esmės, kol nesirenkate žemesnės nei 44,1 kHz dažnio ribos, viskas bus visiškai gerai.

Jei tik pradėjote dirbti su garsu, rekomenduočiau pasilikti prie labiausiai paplitusių diskretizavimo dažnių. Paskui, kai pasistūmėsite į priekį ir įgysite daugiau pasitikėjimo savo įranga, išbandykite didesnius diskretizavimo dažnius. Pažiūrėkite, ar jų naudojimas turi realios, kiekybiškai išmatuojamos įtakos garso kokybei.

Jei ne, sutaupykite sau rūpesčių ir pasirinkite 44,1 kHz dažnį. Jei garso kokybės standartai pasikeis, ateityje visada galėsite padidinti savo garso medžiagos imtį. Didesnės imties atkūrimas yra dažniausiai automatizuotas procesas, kuris neturi neigiamo poveikio bendrai garso kokybei.

Sėkmės!