Ievads

Mūsdienās iekļūt profesionālās audio un mūzikas producēšanas pasaulē ir salīdzinoši vienkārši. Viss, kas jums jādara, ir jālejupielādē digitālā audio darba stacija (DAW) un jāsāk strādāt pie jaunā projekta. Bieži vien šīs DAW pašas veic lielāko daļu darba, radot perfektu radošo vidi jūsu audio projektam.

Tomēr, kad sāksiet padziļināti pētīt savas programmatūras iespējas, sapratīsiet, ka ir audio iestatījumi, kurus varat pielāgot, lai uzlabotu satura kvalitāti. Viens no šiem iestatījumiem neapšaubāmi ir izlases frekvence.

Zināšanas par to, kas ir izlases ātrums un kāds ātrums ir vispiemērotākais jūsu projektam, ir būtisks audio producēšanas aspekts, kas var būtiski mainīt jūsu darbu kvalitāti. Nav vienas universālas atbildes, kad runa ir par izlases ātrumu. Atkarībā no satura, kuru vēlaties īstenot, jums būs jāizvēlas piemēroti iestatījumi, lai garantētu optimālus rezultātus.

Šajā rakstā es izskaidrošu, kas ir izlases frekvence, kāpēc tā ir būtiska. Es arī aplūkošu, kāda izlases frekvence jums būtu jāizmanto atkarībā no tā, vai esat mūzikas producents, audioinženieris, kas strādā ar video, vai aktieris, kas strādā ar balss pavadījumu.

Būtu neiespējami izskaidrot paraugu ņemšanas ātruma nozīmi, nesniedzot pārskatu par cilvēka dzirdi un to, kā audio tiek pārveidots no analogā uz digitālo formātu. Tāpēc es sākšu šo rakstu ar īsu ievadu šajās tēmās.

Šis ir sarežģīts temats un diezgan tehniski smags. Es centīšos, lai tas būtu pēc iespējas vienkāršāks. Tomēr pamatzināšanas par audio frekvencēm un to, kā skaņa pārvietojas telpā, varētu palīdzēt. Šis raksts var palīdzēt arī iesācējiem izvēlēties optimālo iestatījumu ierakstu sesijām.

Iegremdēsimies!

Dažas lietas par cilvēka dzirdi

Pirms mēs iedziļināmies izlases ātruma sarežģītībās, vēlos paskaidrot dažas lietas par to, kā mēs dzirdam un interpretējam skaņas. Tas palīdz mums saprast, kā skaņas tiek ierakstītas un reproducētas. Tas sniedz jums nepieciešamo informāciju, lai izceltu izlases ātruma nozīmi.

Kad skaņas vilnis iekļūst auss kanālā un nonāk līdz bungādiņai, tā vibrē un nosūta vibrācijas uz trim maziem kauliņiem, ko sauc par malleus, incus un stapes.

Iekšējā auss pārveido vibrācijas elektriskā enerģijā. Pēc tam smadzenes interpretē signālu. Katra skaņa vibrē ar noteiktu sinusoidālo frekvenci, padarot to unikālu, it kā tas būtu skaņas pirkstu nospiedums. Skaņas viļņa frekvence nosaka tā augstumu.

Cilvēki uztver skaņas viļņu frekvenci kā augstumu. Mēs varam dzirdēt skaņas no 20 līdz 20 000 Hz un esam visjutīgākie pret frekvencēm no 2 000 līdz 5 000 Hz. Ar vecumu mēs zaudējam spēju saklausīt augstākas frekvences. Daži dzīvnieki, piemēram, delfīni, var dzirdēt frekvences līdz pat 100 000 Hz; citi, piemēram, vaļi, var dzirdēt infraskaņas skaņas līdz 7 Hz.

Jo garāks ir dzirdamās skaņas viļņa garums, jo zemāka ir frekvence. Piemēram, zemas frekvences vilnis ar viļņa garumu līdz 17 metriem var atbilst 20 Hz. Turpretī augstākās frekvences viļņi, līdz pat 20 000 Hz, var būt tikai 1,7 centimetrus lieli.

Cilvēkiem dzirdamo frekvenču diapazons ir ierobežots un skaidri definēts. Tāpēc audio ierakstīšanas un atskaņošanas ierīcēs galvenā uzmanība tiek pievērsta cilvēka ausīm dzirdamo skaņu uztveršanai. Visas dzirdamās skaņas, sākot ar jūsu iecienītākajiem kompaktdiskiem un beidzot ar lauka ierakstiem dokumentālajās filmās, tiek ierakstītas, izmantojot ierīces, kas precīzi uztver un atveido cilvēka dzirdamās skaņas.

Tehnoloģijas ir attīstījušās, pamatojoties uz mūsu dzirdes spējām un vajadzībām. Ir plašs frekvenču diapazons, ko mūsu ausis un smadzenes nereģistrē, jo evolūcija noteica, ka tās nav nepieciešamas mūsu izdzīvošanai. Tomēr mūsdienās mūsu rīcībā ir audio ierakstīšanas rīki, kas ļauj fiksēt skaņas, kuras pat vispieredzējušākā cilvēka auss nespētu atpazīt.

Kā redzēsim tālāk, izrādās, ka frekvences, kuras mēs nedzirdam, joprojām var ietekmēt frekvences, kas atrodas mūsu dzirdamības diapazonā. Tāpēc savā ziņā ir būtiski tās ņemt vērā, ierakstot audio. No otras puses, joprojām ir diskutējams jautājums, vai frekvenču ierakstīšana ārpus mūsu dzirdamības spektra ietekmē audio kvalitāti.

Paraugu ņemšanas ātrums tiek izmantots, kad analogo (dabisko) skaņas signālu pārvēršam ciparu datos, lai mūsu elektroniskās ierīces varētu to apstrādāt un reproducēt.

Analogā audio pārveidošana uz digitālo audio

Skaņas viļņa pārveidošanai no analogā uz digitālo ir nepieciešams ierakstītājs, kas spēj pārveidot dabiskās skaņas datos. Tāpēc pāreja no analogās viļņu formas uz digitālo informāciju ir nepieciešams solis, kad ierakstāt skaņu datorā, izmantojot digitālo audio darba staciju.

Ieraksta laikā specifiskas skaņas viļņa iezīmes, piemēram, tā dinamiskais diapazons un frekvence, tiek pārvērstas digitālā informācijā - kaut ko tādu, ko mūsu dators var saprast un interpretēt. Lai pārveidotu sākotnējo viļņa formu par digitālu signālu, mums viļņa forma jāapraksta matemātiski, uzņemot lielu daudzumu šīs viļņa formas "momentuzņēmumu", līdz mēs varam pilnībā aprakstīt tās amplitūdu.

Šos momentuzņēmumus sauc par izlases rādītājiem. Tie palīdz noteikt viļņu formu raksturojošās iezīmes, lai dators varētu atjaunot skaņas viļņa digitālo versiju, kas skan precīzi (vai gandrīz precīzi) kā oriģināls.

Šo audio signāla pārveidošanas procesu no analogā uz digitālo var veikt ar audio interfeisa palīdzību. Tie savieno mūzikas instrumentus ar datoru un DAW, atveidojot analogo audio kā digitālo viļņu formu.

Līdzīgi kā videoklipu kadru ātrums - jo vairāk informācijas, jo labāk. Šajā gadījumā, jo augstāks paraugu ņemšanas ātrums, jo vairāk informācijas par konkrētu frekvences saturu, ko pēc tam var lieliski pārvērst informācijas bitos.

Tagad, kad zinām, kā izmantot digitālās audio darbstacijas, lai ierakstītu un rediģētu skaņas, ir pienācis laiks aplūkot paraugu ņemšanas ātruma nozīmi un noskaidrot, kā tas ietekmē audio kvalitāti.

Paraugu ņemšanas ātrums: definīcija

Vienkāršāk sakot, paraugu ņemšanas ātrums ir audio paraugu skaits sekundē. Piemēram, ja paraugu ņemšanas ātrums ir 44,1 kHz, viļņu forma tiek fiksēta 44100 reizes sekundē.

Saskaņā ar Nyquist-Shannon teorēmu, lai precīzi attēlotu audio signālu, paraugu ņemšanas ātrumam jābūt vismaz divas reizes lielākam par augstāko frekvenci, ko plānojat uzņemt. Pagaidiet, ko?

Īsāk sakot, ja vēlaties izmērīt skaņas viļņa frekvenci, vispirms ir jānosaka pilns tā cikls. Tas sastāv no pozitīvā un negatīvā posma. Ja vēlaties precīzi uztvert un atveidot frekvenci, abi posmi ir jānosaka un jāemplarē.

Izmantojot standarta paraugu ņemšanas frekvenci 44,1 kHz, jūs lieliski ierakstīsiet frekvences, kas ir nedaudz augstākas par 20 000 Hz, kas ir augstākais cilvēkam dzirdamais frekvenču līmenis. Tāpēc arī 44,1 kHz joprojām tiek uzskatīts par kompaktdisku standarta kvalitāti. Visai mūzikai, ko klausāties kompaktdiskos, ir šī standarta paraugu ņemšanas frekvence.

Kāpēc 44,1 kHz, nevis 40 kHz? Tāpēc, ka, pārveidojot signālu ciparu formātā, frekvences, kas ir augstākas par cilvēkam dzirdamajām, tiek filtrētas caur zemfrekvenču filtru. Papildu 4,1 kHz dod zemfrekvenču filtram pietiekami daudz vietas, tāpēc tas neietekmē augstfrekvenču saturu.

Izmantojot augstāku 96 000 Hz paraugu ņemšanas frekvenci, varēsiet uztvert frekvenču diapazonu līdz pat 48 000 Hz, kas ir daudz augstāk par cilvēka dzirdes spektru. Mūsdienās labas kvalitātes mūzikas ierakstīšanas iekārtas ļauj ierakstīt ar vēl augstāku paraugu ņemšanas frekvenci - 192 000 Hz, tādējādi uztverot skaņas frekvences līdz pat 96 000 Hz.

Kāpēc mums ir iespēja ierakstīt tik augstas frekvences, ja mēs tās vispār nedzirdam? Daudzi audio profesionāļi un inženieri piekrīt, ka frekvences, kas atrodas virs dzirdamā spektra, joprojām var ietekmēt ieraksta kopējo skaņas kvalitāti. Šo ultraskaņas skaņu smalkie traucējumi, ja tās netiek pareizi uztvertas, var radīt kropļojumus, kas traucē frekvencēm.20 Hz - 20 000 Hz diapazonā.

Manuprāt, šo ultraskaņas frekvenču negatīvā ietekme uz kopējo skaņas kvalitāti ir nenozīmīga. Tomēr ir vērts analizēt visbiežāk sastopamo problēmu, ar kuru varat saskarties, ierakstot skaņas. Tas palīdzēs jums izlemt, vai, palielinot paraugu ņemšanas frekvenci, varētu uzlabot ierakstu kvalitāti.

Aliasing

Aliasing ir parādība, kas rodas, kad audio netiek pareizi pārinterpretēts, izmantojot izmantoto paraugu ņemšanas ātrumu. Tā ir būtiska problēma skaņu dizaineriem un audioinženieriem. Tas ir iemesls, kāpēc daudzi no viņiem izvēlas lielāku paraugu ņemšanas ātrumu, lai izvairītos no šīs problēmas.

Ja augstākas frekvences ir pārāk augstas, lai tās varētu uztvert ar paraugu ņemšanas frekvenci, tās var tikt atveidotas kā zemākas frekvences. Tas ir tāpēc, ka katra frekvence, kas pārsniedz Nikvista frekvences robežu (kas, ja ierakstāt ar 44,1 kHz frekvenci, būtu 2 050 Hz), audioattēlojas pretēji, kļūstot par zemāku frekvenču "aizstājēju".

Šo parādību palīdzēs noskaidrot piemērs. Ja ierakstāt audio, izmantojot 44 100 Hz parauga frekvenci, un miksēšanas fāzē pievienojat dažus efektus, kas paaugstina augstākās frekvences līdz 26 000 Hz. Tā rezultātā papildu 3 950 Hz atsitīsies atpakaļ un radīs 18 100 Hz audio signālu, kas traucēs dabiskajām frekvencēm.

Labākais veids, kā izvairīties no šīs problēmas, ir izmantot augstāku paraugu ņemšanas ātrumu savā digitālajā audio darba stacijā. Šādā veidā jūs pārliecināsieties, ka frekvences virs 20 000 Hz tiek pareizi uztvertas. Tad jūs varēsiet tās izmantot, ja tas būs nepieciešams.

Pastāv arī zemfrekvenču filtri, kas atmet frekvences virs Nikvista frekvences robežas un tādējādi novērš aliasing rašanos. Visbeidzot, derīga iespēja ir arī paraugu palielināšana, izmantojot īpašus spraudņus. Procesora izmantošana būs daudz lielāka nekā iepriekš, taču aliasing rašanās iespējamība būs mazāka.

Visbiežāk sastopamie paraugu ņemšanas ātrumi

Jo augstāks ir paraugu ņemšanas ātrums, jo precīzāk būs attēlots skaņas vilnis. Zemāks paraugu ņemšanas ātrums nozīmē mazāku paraugu skaitu sekundē. Ja ir mazāk audio datu, audio attēlojums zināmā mērā būs aptuvens.

Izplatītākās paraugu ņemšanas frekvences vērtības ir 44,1 kHz un 48 kHz. 44,1 kHz ir standarta frekvence audio kompaktdiskiem. 48 kHz parasti izmanto filmās. Lai gan abas paraugu ņemšanas frekvences var precīzi uztvert visu cilvēka dzirdes frekvenču spektru, mūzikas producenti un inženieri bieži izvēlas izmantot augstāku paraugu ņemšanas frekvenci, lai radītu augstas izšķirtspējas ierakstus.

Piemēram, ja runa ir par mūzikas miksēšanu un masteringu, ir svarīgi iegūt pēc iespējas vairāk datu un uzņemt katru frekvenci, ko inženieri var izmantot, lai nodrošinātu perfektu skaņu. Lai gan šīs ultraskaņas frekvences nav dzirdamas, tās tomēr mijiedarbojas un rada intermodulācijas kropļojumus, kas ir skaidri dzirdami.

Ja vēlaties izpētīt augstus paraugu ņemšanas ātrumus, piedāvājam šādas iespējas:

• 88,2 kHz

  Kā jau iepriekš minēju, frekvences, ko cilvēki nespēj sadzirdēt, joprojām manipulē ar dzirdamajām frekvencēm un ietekmē tās. Šis paraugu ņemšanas ātrums ir lielisks risinājums mūzikas miksēšanai un masteringam. Tas rada mazāk aliasing (skaņas, ko nevar pareizi atveidot izmantotā paraugu ņemšanas ātruma ietvaros), konvertējot no ciparu uz analogo.

• 96 kHz

  Līdzīgi kā 88,2 kHz, mūzikas ierakstīšana 96 kHz frekvencē ir ideāli piemērota miksēšanai un masteringam. Tomēr pārliecinieties, vai jūsu dators to spēj izturēt, jo katram ierakstam būs nepieciešama lielāka apstrādes jauda un atmiņas vieta.

• 192 kHz

  Mūsdienu studijas kvalitātes audio interfeisi atbalsta līdz pat 192 kHz diskretizācijas frekvenci. Tas ir četras reizes vairāk nekā standarta CD kvalitāte, kas var šķist nedaudz pārspīlēts. Tomēr šāda diskretizācijas frekvence var būt noderīga, ja plānojat ievērojami palēnināt ierakstus, jo tie saglabās augstas izšķirtspējas audio kvalitāti pat ar pusi ātruma.

Atkal jāatgādina, ka atšķirība starp šiem paraugu ņemšanas ātrumiem var būt ļoti smalka. Lai gan daudzi audio inženieri uzskata, ka ir būtiski iegūt pēc iespējas vairāk informācijas no oriģinālā ieraksta, lai atveidotu patiesi autentisku audio.

Šāda pieeja ir iespējama, pateicoties arī milzīgajiem tehnoloģiju uzlabojumiem, ko esam piedzīvojuši pēdējā desmitgadē. Mājas datoru glabāšanas vieta un apstrādes iespējas ir ievērojami palielinājušas iespējas, ko mēs varam ar tiem darīt. Kāpēc gan neizmantot visu, kas ir mūsu rīcībā?

Šeit ir āķis - pastāv risks, ka pārslogosiet datoru un radīsiet nevajadzīgu slodzi procesora izmantošanai. Tāpēc, ja vien skaidri nedzirdat atšķirību ierakstu kvalitātē, es ieteiktu izvēlēties standarta paraugu ņemšanas ātrumu, kas tiek izmantots jau gadiem ilgi un nodrošina nevainojamus rezultātus.

Kādu paraugu ņemšanas ātrumu izmantot ierakstīšanas laikā?

Uz šo jautājumu ir divas atbildes - vienkārša un sarežģītāka. Sāksim ar pirmo.

Kopumā ierakstīšana 44,1 kHz frekvencē ir drošs risinājums, kas nodrošinās augstas kvalitātes ierakstus neatkarīgi no audio projekta veida, pie kura strādājat. 44,1 kHz ir visizplatītākais mūzikas kompaktdisku paraugošanas ātrums. 44,1 kHz ir visizplatītākais mūzikas kompaktdisku paraugošanas ātrums, kas precīzi uztver visu dzirdamo frekvenču spektru.

Šis paraugu ņemšanas ātrums ir ideāli piemērots, jo tas neizmanto daudz vietas diskā vai lielāku procesora jaudu. Tomēr tas joprojām nodrošinās autentisku skaņu, kas nepieciešama profesionāliem ierakstiem.

Ja strādājat filmu industrijā, tad labākais parauga ātrums ir 48 kHz, jo tas ir nozares standarts. Attiecībā uz audio kvalitāti starp šiem diviem parauga ātrumiem nav atšķirības.

Tagad nāk sarežģītāka atbilde. Ierakstot katru ieraksta detaļu, jūs nodrošināsiet, ka audioieraksts ir identisks oriģinālajai skaņai. Ja ierakstāt albumu, audiofrekvences var modulēt un pielāgot līdz tādam līmenim, ka ultraskaņas frekvences var smalki ietekmēt dzirdamās.

Ja jums ir pietiekama pieredze un jūsu aprīkojums ļauj ierakstīt ar augstu izlases ātrumu bez problēmām, jums vajadzētu to izmēģināt. Jautājums par to, vai audio kvalitāte uzlabojas, izmantojot augstāku izlases ātrumu, joprojām ir diskutējams. Jūs varat nedzirdēt nekādu atšķirību vai arī saprast, ka jūsu mūzika tagad ir dziļāka un bagātīgāka. Es iesaku izmēģināt visus izlases ātrumus un pašiem dzirdēt, vai kaut kas mainās.

Ja plānojat ievērojami palēnināt ierakstus, noteikti izmēģiniet augstāku paraugu ņemšanas ātrumu. Daži inženieri apgalvo, ka dzird atšķirību starp standarta un augstāku paraugu ņemšanas ātrumu. Tomēr, pat ja tā būtu, kvalitātes atšķirība ir tik niecīga, ka 99,9 % klausītāju to nepamanīs.

Kā pielāgot paraugu ņemšanas frekvenci datorā DAW

Katrs DAW ir atšķirīgs, bet tie, kas piedāvā iespēju mainīt paraugu ņemšanas ātrumu, to dara līdzīgi. Cik man zināms, paraugu ņemšanas ātrumu var mainīt visās populārākajās digitālajās audio darba stacijās, piemēram, Ableton, FL Studio, Studio One, Cubase, Pro Tools un Reaper. Pat bezmaksas programma Audacity ļauj mainīt paraugu ņemšanas ātrumu.

Vairumā gadījumu DAW paraugu ņemšanas frekvenci varēsiet pielāgot audio preferencēs. No turienes varat manuāli mainīt paraugu ņemšanas frekvenci un saglabāt atjauninātos iestatījumus. Daži DAW automātiski nosaka optimālo paraugu ņemšanas frekvenci, parasti 44,1 kHz vai 96 kHz.

Pirms sākat ierakstīšanu, iesaku veikt dažus testus. Paraugu ņemšanas ātruma palielināšana neapšaubāmi samazinās latenci un izlīdzināšanās iespējamību. Tomēr tas arī radīs papildu slodzi procesoram. Jūs arī iegūsiet daudz lielākus failu izmērus. Ilgtermiņā tas var ietekmēt datora veiktspēju, jo samazināsies diska vieta.

Ja vēlaties samazināt paraugu ņemšanas frekvenci, pārliecinieties, vai tā nav zemāka par 44,1 kHz, kā norādīts iepriekš minētajā Nikvista frekvences teorēmā.

Lai ko darītu, jums jānodrošina, ka visas dzirdamās frekvences tiek precīzi uztvertas. Visam pārējam ir minimāla ietekme uz skaņu vai to var novērst pēcapstrādes laikā.

Iespējams, jums arī patīk: Labākais DAW iPad ierīcēm

Nobeiguma domas

Ja jums ir mājas ierakstu studija, izlases ātruma izvēle ir viens no pirmajiem lēmumiem, kas jāpieņem pirms skaņu ierakstīšanas.

Kā mūziķis es pats iesaku sākt ar visvienkāršāko, visizplatītāko frekvenci: 44,1 kHz. Šī paraugu ņemšanas frekvence aptver visu cilvēka dzirdes spektru, neaizņem daudz vietas diskā un nepārslogo jūsu procesora jaudu. Bet, no otras puses, ierakstīt 192 kHz frekvencē un ik pēc divām minūtēm iesaldēt klēpjdatoru nav jēgas, vai ne?

Profesionālās ierakstu studijas var ierakstīt 96 kHz vai pat 192 kHz frekvencē. Vēlāk, lai ievērotu nozares standartus, var pārsemplēt uz 44,1 kHz frekvenci. Pat audio interfeisi, ko izmanto ierakstīšanai mājās, ļauj ierakstīt līdz pat 192 kHz. Turklāt lielākā daļa DAW piedāvā iespēju attiecīgi pielāgot paraugu ņemšanas frekvenci pirms ierakstīšanas sākuma.

Tehnoloģijām attīstoties, var kļūt populārākas augstākas izšķirtspējas paraugu ņemšanas frekvences. Tomēr kopējais uzlabojums audio kvalitātes ziņā joprojām ir diskutējams. Būtībā, ja vien jūs neizmantojat zemāku frekvenci par 44,1 kHz, viss būs pilnīgi kārtībā.

Ja tikko esat sācis strādāt ar audio, es ieteiktu palikt pie visizplatītākā paraugu ņemšanas ātruma. Pēc tam, kad progresēsiet un kļūsiet pārliecinātāks par savu aprīkojumu, izmēģiniet augstākus paraugu ņemšanas ātrumus. Pārbaudiet, vai to izmantošanai ir reāla un izmērāma ietekme uz audio kvalitāti.

Ja tā nav, ietaupiet sev pūles un izvēlieties 44,1 kHz. Ja audio kvalitātes standarti mainās, nākotnē vienmēr varat palielināt audio materiāla paraugu. Paaugstināšana ir lielākoties automatizēts process, kas negatīvi neietekmē kopējo skaņas kvalitāti.

Veiksmi!