Introducere

Intrarea în lumea producției audio și muzicale profesionale este relativ ușoară în zilele noastre. Tot ce trebuie să faceți este să descărcați o stație de lucru audio digitală (DAW) și să începeți să lucrați la noul dvs. proiect. Adesea, aceste DAW-uri fac singure cea mai mare parte a muncii, creând mediul creativ perfect pentru proiectul dvs. audio.

Cu toate acestea, pe măsură ce începeți să aprofundați potențialul software-ului dumneavoastră, veți realiza că există setări audio pe care le puteți ajusta pentru a îmbunătăți calitatea conținutului dumneavoastră. Una dintre aceste setări este, fără îndoială, rata de eșantionare.

Să știi ce sunt frecvențele de eșantionare și care este cea mai bună pentru proiectul tău este un aspect fundamental al producției audio. Unul care poate schimba dramatic calitatea creațiilor tale. Nu există un răspuns unic atunci când vine vorba de frecvența de eșantionare. În funcție de conținutul căruia îi dai viață, va trebui să alegi setările potrivite pentru a garanta rezultate optime.

În acest articol, voi explica ce este rata de eșantionare și de ce este esențială. De asemenea, voi trece în revistă ce rată de eșantionare ar trebui să folosiți în funcție de faptul că sunteți un producător muzical, un inginer audio care lucrează în domeniul video sau un actor de voice-over.

Ar fi imposibil de explicat importanța frecvenței de eșantionare fără a oferi o imagine de ansamblu a auzului uman și a modului în care sunetul audio este convertit din analogic în digital. Așa că voi începe articolul cu o scurtă introducere în aceste subiecte.

Acesta este un subiect complex și destul de tehnic. Voi încerca să fiu cât mai direct posibil. Cu toate acestea, o înțelegere de bază a frecvențelor audio și a modului în care sunetul călătorește prin spațiu ar fi de ajutor. Acest articol poate ajuta, de asemenea, un începător să aleagă configurația optimă pentru sesiunile de înregistrare.

Să ne aruncăm!

Câteva lucruri despre auzul uman

Înainte de a pătrunde în complexitatea frecvențelor de eșantionare, vreau să clarificăm câteva lucruri despre modul în care auzim și interpretăm sunetele. Acest lucru ne ajută să înțelegem cum sunt înregistrate și reproduse sunetele. Acest lucru vă oferă informațiile de care aveți nevoie pentru a evidenția importanța frecvenței de eșantionare.

Sunetul se deplasează prin aer în valuri. Când o undă sonoră intră în canalul auditiv și ajunge la timpan, acesta vibrează și trimite aceste vibrații către trei oase mici numite maleus, incus și stapes.

Urechea internă transformă vibrațiile în energie electrică. Creierul interpretează apoi semnalul. Fiecare sunet vibrează la o frecvență sinusoidală specifică, ceea ce îl face unic, ca și cum ar fi o amprentă sonoră. Frecvența unei unde sonore determină înălțimea acesteia.

Oamenii percep frecvența undelor sonore ca înălțime. Putem auzi sunete între 20 și 20.000 Hz și suntem mai sensibili la frecvențe între 2.000 și 5.000 Hz. Pe măsură ce îmbătrânim, pierdem capacitatea de a asculta frecvențe mai înalte. Unele animale, precum delfinii, pot auzi frecvențe de până la 100.000 Hz; altele, precum balenele, pot auzi sunete infrasonice de până la 7 Hz.

Cu cât lungimea de undă a sunetului audibil este mai mare, cu atât frecvența este mai mică. De exemplu, o undă de frecvență joasă cu o lungime de undă de până la 17 metri poate corespunde la 20 Hz. În schimb, undele de cea mai înaltă frecvență, de până la 20.000 Hz, pot avea o lungime de undă de doar 1,7 centimetri.

Intervalul de frecvențe audibile de către oameni este limitat și clar definit. Prin urmare, dispozitivele de înregistrare și redare audio se concentrează pe captarea sunetelor pe care urechile umane le pot auzi. Toate sunetele înregistrate pe care le auziți, de la CD-urile dumneavoastră preferate până la înregistrările de teren din documentare, sunt realizate cu ajutorul unor dispozitive care captează și reproduc cu precizie sunetele pe care oamenii le pot auzi.

Tehnologia a evoluat în funcție de capacitățile și nevoile noastre auditive. Există o gamă largă de frecvențe pe care urechile și creierul nostru nu le înregistrează, deoarece evoluția a decretat că nu sunt necesare pentru supraviețuirea noastră. Cu toate acestea, astăzi avem la dispoziție instrumente de înregistrare audio care permit captarea unor sunete pe care nici măcar cea mai antrenată ureche umană nu le-ar putea recunoaște.

După cum vom vedea mai jos, se pare că frecvențele pe care nu le putem auzi le pot afecta în continuare pe cele din spectrul nostru audibil. Deci, într-un fel, este esențial să le luați în considerare atunci când înregistrați audio. Pe de altă parte, dacă înregistrarea frecvențelor din afara spectrului nostru audibil are un impact asupra calității audio este încă o chestiune de dezbatere.

Frecvența de eșantionare intră în joc atunci când convertim un semnal audio analogic (natural) în date digitale, astfel încât dispozitivele noastre electronice să îl poată procesa și reproduce.

Conversia audio analogic în audio digital

Conversia unei unde sonore din analogic în digital necesită un înregistrator care să poată transforma sunetele naturale în date. Prin urmare, tranziția de la forme de undă analogice la informații digitale este un pas necesar atunci când înregistrați audio pe PC prin intermediul unei stații de lucru audio digitale.

La înregistrare, trăsăturile specifice ale unei unde sonore, cum ar fi gama dinamică și frecvența, sunt transpuse în informații digitale: ceva ce computerul nostru poate înțelege și interpreta. Pentru a transforma o formă de undă originală într-un semnal digital, trebuie să descriem matematic forma de undă prin capturarea unei cantități mari de "instantanee" ale acestei forme de undă până când putem descrie complet amplitudinea acesteia.

Aceste instantanee se numesc frecvențe de eșantionare și ne ajută să identificăm caracteristicile care definesc forma de undă, astfel încât computerul să poată recrea o versiune digitală a undei sonore care să sune exact (sau aproape) ca originalul.

Acest proces de conversie a semnalului audio din analogic în digital poate fi realizat de o interfață audio, care conectează instrumentele muzicale la PC și DAW, recreând semnalul audio analogic sub formă de undă digitală.

În acest caz, cu cât frecvența de eșantionare este mai mare, cu atât mai multe informații avem despre un anumit conținut de frecvență, care poate fi apoi convertit perfect în biți de informație.

Acum că știm cum să folosim stațiile de lucru audio digitale pentru a înregistra și edita sunete, este timpul să analizăm importanța ratei de eșantionare și să vedem cum afectează calitatea audio.

Rata de eșantionare: O definiție

Pe scurt, rata de eșantionare este numărul de ori pe secundă în care este eșantionat sunetul. De exemplu, la o rată de eșantionare de 44,1 kHz, forma de undă este captată de 44100 de ori pe secundă.

Conform teoremei Nyquist-Shannon, rata de eșantionare trebuie să fie de cel puțin două ori mai mare decât cea mai înaltă frecvență pe care intenționați să o capturați pentru a reprezenta cu acuratețe un semnal audio. Stai, ce?

Pe scurt, dacă doriți să măsurați frecvența unei unde sonore, trebuie mai întâi să identificați ciclul complet al acesteia. Acesta cuprinde o etapă pozitivă și una negativă. Ambele etape trebuie detectate și eșantionate dacă doriți să captați și să recreați cu precizie frecvența.

Utilizând frecvența de eșantionare standard de 44,1 kHz, veți înregistra perfect frecvențe ușor mai mari de 20.000 Hz, care este cel mai înalt nivel de frecvență pe care oamenii îl pot auzi. Acesta este, de asemenea, motivul pentru care 44,1 kHz este încă considerată calitatea standard pentru CD-uri. Toată muzica pe care o ascultați pe CD are această frecvență de eșantionare standard.

Atunci de ce 44,1 kHz și nu 40 kHz? Pentru că, atunci când semnalul este convertit în format digital, frecvențele de deasupra celor audibile de către oameni sunt filtrate printr-un filtru trece-jos. 4,1 kHz suplimentari oferă suficient spațiu filtrului trece-jos, astfel încât să nu afecteze conținutul de înaltă frecvență.

Utilizarea unei frecvențe de eșantionare mai mari, de 96.000 Hz, vă va oferi o gamă de frecvențe de până la 48.000 Hz, mult peste spectrul auditiv uman. În prezent, echipamentele de înregistrare muzicală de bună calitate permit înregistrarea la o frecvență de eșantionare chiar mai mare, de 192.000 Hz, captând astfel frecvențe audio de până la 96.000 Hz.

De ce avem posibilitatea de a înregistra frecvențe atât de înalte dacă nu le putem auzi în primul rând? Mulți profesioniști și ingineri audio sunt de acord că frecvențele de deasupra spectrului audibil pot avea totuși un impact asupra calității generale a sunetului unei înregistrări. Interferența subtilă a acestor sunete ultrasonice, dacă nu sunt captate corect, poate crea o distorsiune care interferează cu frecvențeleîn spectrul 20 Hz - 20 000 Hz.

După părerea mea, impactul negativ al acestor frecvențe ultrasonice asupra calității generale a sunetului este neglijabil. Cu toate acestea, merită să analizați cea mai frecventă problemă pe care o puteți întâlni atunci când înregistrați sunete. Aceasta vă va ajuta să decideți dacă o creștere a frecvenței de eșantionare ar îmbunătăți calitatea înregistrărilor dvs.

Aliasing

Aliasing-ul este un fenomen care apare ori de câte ori sunetul nu este reinterpretat corect de frecvența de eșantionare pe care o utilizați. Este o preocupare semnificativă pentru designerii de sunet și inginerii audio. Acesta este motivul pentru care mulți dintre ei optează pentru o frecvență de eșantionare mai mare pentru a evita această problemă.

Atunci când frecvențele mai înalte sunt prea mari pentru a fi captate de frecvența de eșantionare, acestea pot fi reproduse ca frecvențe mai joase. Acest lucru se datorează faptului că fiecare frecvență peste limita de frecvență Nyquist (care, dacă înregistrați la 44,1 kHz, ar fi de 2.050 Hz), sunetul se va reflecta înapoi, devenind un "alias" al frecvențelor mai joase.

Un exemplu ar trebui să vă ajute să clarificați acest fenomen. Dacă înregistrați audio folosind o rată de eșantionare de 44.100 Hz și, în timpul fazei de mixare, adăugați unele efecte care împing frecvențele înalte până la 26.000 Hz. Din acest motiv, cei 3.950 Hz suplimentari ar ricoșa și ar crea un semnal audio de 18.100 Hz care ar interfera cu frecvențele naturale.

Cel mai bun mod de a evita această problemă este să folosiți frecvențe de eșantionare mai mari pe stația de lucru audio digitală. În acest fel, vă veți asigura că frecvențele de peste 20.000 Hz sunt captate corect. Apoi, veți putea să le folosiți în caz de nevoie.

Există, de asemenea, filtre low-pass care elimină frecvențele care depășesc limita de frecvență Nyquist și, astfel, previn apariția aliasing-ului. În cele din urmă, upsampling-ul prin intermediul unor plug-in-uri dedicate este, de asemenea, o opțiune valabilă. Utilizarea CPU va fi mult mai mare decât înainte, dar apariția aliasing-ului va fi mai puțin probabilă.

Cele mai frecvente rate de eșantionare

Cu cât rata de eșantionare este mai mare, cu atât mai precisă va fi reprezentarea undelor sonore. Ratele de eșantionare mai mici înseamnă mai puține eșantioane pe secundă. Cu mai puține date audio, reprezentarea audio va fi aproximativă, într-o anumită măsură.

Cele mai comune valori ale ratei de eșantionare sunt 44,1 kHz și 48 kHz. 44,1 kHz este rata standard pentru CD-urile audio. În general, filmele folosesc o frecvență audio de 48 kHz. Chiar dacă ambele rate de eșantionare pot capta cu acuratețe întregul spectru de frecvențe al auzului uman, producătorii și inginerii de muzică aleg adesea să folosească rate de eșantionare mai mari pentru a crea înregistrări de înaltă rezoluție.

De exemplu, atunci când vine vorba de mixarea și masterizarea muzicii, este esențial să existe cât mai multe date și să se capteze fiecare frecvență, pe care inginerii le pot folosi pentru a oferi sunetul perfect. Chiar dacă aceste frecvențe ultrasonice nu pot fi auzite, ele interacționează și creează o distorsiune de intermodulație care este clar audibilă.

Iată care sunt opțiunile pe care le aveți la dispoziție dacă doriți să explorați rate de eșantionare ridicate:

• 88.2 kHz

  După cum am menționat mai devreme, frecvențele pe care oamenii nu le pot auzi le manipulează și le afectează pe cele audibile. Această rată de eșantionare este o opțiune excelentă pentru mixarea și masterizarea muzicii. Produce mai puțin aliasing (sunete care nu pot fi reprezentate corect în cadrul ratei de eșantionare utilizate) atunci când se face conversia de la digital la analogic.

• 96 kHz

  La fel ca la 88,2 kHz, înregistrarea muzicii la 96 kHz este ideală pentru mixare și masterizare. Totuși, asigurați-vă că computerul dvs. poate suporta acest lucru, deoarece fiecare înregistrare va necesita mai multă putere de procesare și spațiu de stocare.

• 192 kHz

  Interfețele audio moderne, de calitate de studio, suportă rate de eșantionare de până la 192KHz. Aceasta este de patru ori mai mare decât calitatea standard a unui CD, ceea ce poate părea un pic exagerat. Cu toate acestea, utilizarea acestei rate de eșantionare poate fi utilă dacă intenționați să vă încetiniți semnificativ înregistrările, deoarece acestea vor menține o calitate audio de înaltă rezoluție chiar și la jumătate de viteză.

Încă o dată, diferența dintre aceste frecvențe de eșantionare poate fi foarte subtilă. Deși, mulți ingineri audio consideră că este fundamental să se obțină cât mai multe informații din înregistrarea originală pentru a recrea un sunet cu adevărat autentic.

Această abordare este posibilă, de asemenea, datorită îmbunătățirii vaste a tehnologiei pe care am experimentat-o în ultimul deceniu. Spațiul de stocare și capacitățile de procesare ale computerelor de acasă au crescut dramatic potențialul a ceea ce putem face cu ele. Deci, de ce să nu profităm la maximum de ceea ce avem la dispoziție?

Iată care este șmecheria, există riscul de a vă supraîncărca PC-ul și de a adăuga un stres inutil la utilizarea CPU. Prin urmare, dacă nu auziți în mod clar o diferență în calitatea înregistrărilor, vă recomand să optați pentru frecvențele de eșantionare standard care sunt folosite de ani de zile și care oferă rezultate imaculate.

Ce rată de eșantionare ar trebui să folosiți la înregistrare?

Există două răspunsuri la această întrebare, unul simplu și unul mai complicat. Să începem cu primul.

În general, înregistrarea la 44,1kHz este o opțiune sigură care vă va oferi înregistrări de înaltă calitate, indiferent de tipul de proiect audio la care lucrați. 44,1kHz este cea mai frecventă rată de eșantionare pentru CD-urile muzicale. Aceasta captează cu acuratețe întregul spectru de frecvențe audibile.

Această rată de eșantionare este ideală, deoarece nu va utiliza mult spațiu pe disc sau mai multă putere de procesare, dar va oferi totuși sunetul autentic de care aveți nevoie pentru înregistrările profesionale.

Dacă lucrați în industria cinematografică, atunci cea mai bună rată de eșantionare este de 48 kHz, deoarece este standardul industriei. În ceea ce privește calitatea audio, nu există nicio diferență între aceste două rate de eșantionare.

Acum vine răspunsul mai complicat. Captând fiecare detaliu al unei înregistrări, vă veți asigura că sunetul audio este identic cu sunetul original. Dacă înregistrați un album, frecvențele audio pot fi modulate și ajustate până la punctul în care frecvențele ultrasonice le pot afecta subtil pe cele audibile.

Dacă aveți suficientă experiență și dacă echipamentul dvs. vă permite să înregistrați la o rată de eșantionare ridicată fără probleme, ar trebui să încercați. Întrebarea dacă calitatea audio se îmbunătățește cu rate de eșantionare mai mari este încă discutabilă. Este posibil să nu auziți nicio diferență sau să vă dați seama că muzica dvs. este acum mai profundă și mai bogată. Vă sugerez să încercați toate ratele de eșantionare și să auziți singur dacă se schimbă ceva.

Dacă intenționați să vă încetiniți semnificativ înregistrările, ar trebui să încercați cu siguranță frecvențe de eșantionare mai mari. Unii ingineri susțin că aud diferența dintre frecvențele de eșantionare standard și cele mai mari. Totuși, chiar dacă ar auzi, diferența de calitate este atât de neglijabilă încât 99,9% dintre ascultători nu o vor observa.

Cum să ajustați rata de eșantionare pe DAW-ul dvs.

Fiecare DAW este diferit, dar cele care oferă posibilitatea de a schimba rata de eșantionare o fac în moduri oarecum similare. Din câte știu, puteți schimba rata de eșantionare pe toate cele mai populare stații de lucru audio digitale, cum ar fi Ableton, FL Studio, Studio One, Cubase, Pro Tools și Reaper. Chiar și software-ul gratuit Audacity permite schimbarea ratei de eșantionare.

În cele mai multe cazuri, veți putea ajusta rata de eșantionare a aplicației DAW în preferințele audio. De acolo, puteți modifica manual rata de eșantionare și salva setările actualizate. Unele aplicații DAW detectează automat rata de eșantionare optimă, de obicei 44,1 kHz sau 96 kHz.

Vă recomand să faceți câteva teste înainte de a începe să înregistrați. Creșterea ratei de eșantionare va reduce, fără îndoială, latența și șansele de aliasing. Cu toate acestea, va solicita suplimentar procesorul. De asemenea, veți ajunge la fișiere de dimensiuni mult mai mari. Pe termen lung, acest lucru poate afecta performanța computerului dvs. prin reducerea spațiului pe disc.

Dacă doriți să reduceți rata de eșantionare, asigurați-vă că nu coborâți sub 44,1 kHz, conform teoremei frecvenței Nyquist discutate mai sus.

Orice ați face, trebuie să vă asigurați că toate frecvențele audibile sunt captate cu acuratețe. Orice altceva are un impact minim asupra sunetului sau poate fi reparat în timpul post-producției.

S-ar putea să vă placă și: Cel mai bun DAW pentru iPad

Gânduri finale

Dacă aveți un studio de înregistrare acasă, alegerea ratei de eșantionare este una dintre primele decizii pe care va trebui să le luați înainte de a înregistra sunete.

În calitate de muzician, vă sugerez să începeți cu cea mai ușoară și mai comună rată: 44,1 kHz. Această rată de eșantionare captează întregul spectru auditiv uman, nu ocupă mult spațiu pe disc și nu vă va suprasolicita puterea CPU. Dar, pe de altă parte, să înregistrați la 192 kHz și să vă înghețe laptopul la fiecare două minute nu are sens, nu-i așa?

Studiourile de înregistrare profesionale pot înregistra la 96kHz sau chiar 192kHz. Apoi reeșantionează la 44,1kHz mai târziu pentru a respecta standardele industriei. Chiar și interfețele audio utilizate pentru înregistrări casnice permit rate de eșantionare de până la 192kHz. În plus, majoritatea DAW-urilor oferă posibilitatea de a ajusta rata de eșantionare în mod corespunzător înainte de a începe înregistrarea.

Pe măsură ce tehnologia avansează, frecvențele de eșantionare cu rezoluție mai mare ar putea deveni mai populare. Cu toate acestea, îmbunătățirea generală în ceea ce privește calitatea audio rămâne discutabilă. În principiu, atâta timp cât nu mergeți mai jos de 44,1 kHz, veți fi absolut în regulă.

Dacă abia ați început să lucrați cu audio, v-aș recomanda să vă limitați la cele mai comune rate de eșantionare. Apoi, pe măsură ce progresați și deveniți mai încrezător în echipamentul dvs., încercați rate de eșantionare mai mari. Vedeți dacă utilizarea lor are un impact real, cuantificabil asupra calității audio.

Dacă nu, scutiți-vă de probleme și alegeți 44,1 kHz. Dacă standardele de calitate audio se schimbă, puteți oricând să vă supraeșantionați materialul audio în viitor. Supraeșantionarea este un proces în mare parte automatizat care nu are un impact negativ asupra calității generale a sunetului.

Mult noroc!