Uvod

Vstop v svet profesionalne produkcije zvoka in glasbe je dandanes razmeroma enostaven. Vse, kar morate storiti, je, da prenesete digitalno delovno postajo za zvok (DAW) in začnete delati na svojem novem projektu. Pogosto ti DAW sami opravijo večino dela in ustvarijo popolno ustvarjalno okolje za vaš zvočni projekt.

Ko se boste začeli poglabljati v možnosti programske opreme, boste ugotovili, da lahko prilagodite nekatere nastavitve zvoka in tako izboljšate kakovost vsebine. Ena od teh nastavitev je nedvomno frekvenca vzorčenja.

Poznavanje vzorčevalnih frekvenc in katera frekvenca je najboljša za vaš projekt je temeljni vidik produkcije zvoka, ki lahko bistveno spremeni kakovost vaših stvaritev. Pri vzorčni frekvenci ni univerzalnega odgovora. Glede na vsebino, ki jo oživljate, morate izbrati ustrezne nastavitve, da zagotovite optimalne rezultate.

V tem članku bom razložil, kaj je vzorčna frekvenca in zakaj je bistvenega pomena. Prav tako bom opisal, katero vzorčno frekvenco morate uporabiti glede na to, ali ste glasbeni producent, avdioinženir, ki dela v videu, ali igralec, ki dela z glasom.

Pomen vzorčevalne frekvence bi bilo nemogoče razložiti brez pregleda človeškega sluha in načina pretvorbe zvoka iz analognega v digitalnega. Zato bom članek začel s kratkim uvodom v te teme.

To je zapletena tema in precej tehnično zahtevna. Poskušal bom biti čim bolj enostaven. Vendar bi vam pomagalo osnovno razumevanje zvočnih frekvenc in tega, kako zvok potuje skozi prostor. Ta članek lahko začetnikom pomaga tudi pri izbiri optimalne nastavitve za snemanje.

Potopimo se!

Nekaj stvari o človeškem sluhu

Preden se poglobimo v zapletenost vzorčnih frekvenc, želim pojasniti nekaj stvari o tem, kako slišimo in interpretiramo zvoke. To nam pomaga razumeti, kako so zvoki posneti in reproducirani. S tem boste dobili informacije, ki jih potrebujete, da poudarite pomen vzorčne frekvence.

Ko zvočni val vstopi v sluhovod in pride do bobniča, ta zavibrira in te vibracije pošlje v tri drobne kosti, imenovane malleus, incus in stapes.

Notranje uho pretvori vibracije v električno energijo. Možgani nato interpretirajo signal. Vsak zvok vibrira s specifično frekvenco sinusnega valovanja, zaradi česar je edinstven, kot da bi bil zvočni prstni odtis. Frekvenca zvočnega valovanja določa njegovo višino.

Ljudje zaznavamo frekvenco zvočnih valov kot višino zvoka. slišimo lahko zvoke med 20 in 20 000 Hz, najbolj občutljivi pa smo na frekvence med 2 000 in 5 000 Hz. S staranjem izgubljamo sposobnost poslušanja višjih frekvenc. Nekatere živali, kot so delfini, slišijo frekvence do 100 000 Hz, druge, kot so kiti, pa infrazvočne zvoke do 7 Hz.

Čim daljša je valovna dolžina slišnega zvoka, tem nižja je njegova frekvenca. Nizkofrekvenčno valovanje z valovno dolžino do 17 metrov lahko na primer ustreza 20 Hz. Nasprotno pa so valovi najvišjih frekvenc, do 20 000 Hz, lahko majhni le 1,7 centimetra.

Frekvenčno območje, ki ga ljudje slišijo, je omejeno in jasno opredeljeno. Zato se naprave za snemanje in predvajanje zvoka osredotočajo na snemanje zvokov, ki jih človeška ušesa lahko slišijo. Vsi posneti zvoki, ki jih slišite, od vaših najljubših zgoščenk do terenskih posnetkov v dokumentarnih filmih, so narejeni z napravami, ki natančno zajemajo in predvajajo zvoke, ki jih ljudje lahko slišijo.

Tehnologija se je razvila na podlagi naših slušnih sposobnosti in potreb. Obstaja širok razpon frekvenc, ki jih naša ušesa in možgani ne zaznavajo, saj jih evolucija ni potrebovala za naše preživetje. Kljub temu imamo danes na voljo orodja za snemanje zvoka, ki omogočajo snemanje zvokov, ki jih tudi najbolj izurjeno človeško uho ne bi moglo prepoznati.

Kot bomo videli v nadaljevanju, se je izkazalo, da lahko frekvence, ki jih ne slišimo, še vedno vplivajo na frekvence v našem slišnem območju. Zato jih je pri snemanju zvoka na nek način nujno upoštevati. Po drugi strani pa je še vedno vprašanje, ali snemanje frekvenc zunaj našega slišnega spektra vpliva na kakovost zvoka.

Vzorčevalna frekvenca je pomembna, ko analogni (naravni) zvočni signal pretvorimo v digitalne podatke, da ga lahko naše elektronske naprave obdelajo in reproducirajo.

Pretvarjanje analognega zvoka v digitalni zvok

Za pretvorbo zvočnega valovanja iz analognega v digitalno je potreben snemalnik, ki lahko naravne zvoke pretvori v podatke. Zato je prehod med analognimi oblikami valovanja v digitalne informacije nujen korak, ko snemate zvok v računalnik prek digitalne zvočne delovne postaje.

Pri snemanju se posebne lastnosti zvočnega valovanja, kot sta dinamični razpon in frekvenca, pretvorijo v digitalne informacije: nekaj, kar lahko naš računalnik razume in interpretira. Za pretvorbo izvirne oblike valovanja v digitalni signal moramo obliko valovanja matematično opisati tako, da zajamemo veliko število "posnetkov" te oblike valovanja, dokler ne opišemo njene amplitude v celoti.

Ti posnetki se imenujejo vzorčne frekvence. Pomagajo nam prepoznati značilnosti, ki določajo obliko valovanja, tako da lahko računalnik ponovno ustvari digitalno različico zvočnega valovanja, ki zveni natančno (ali skoraj) enako izvirniku.

Ta postopek pretvorbe zvočnega signala iz analognega v digitalnega lahko opravi zvočni vmesnik. Glasbene instrumente poveže z računalnikom in DAW ter analogni zvok pretvori v digitalno obliko valovanja.

Podobno kot pri frekvenci sličic pri videoposnetkih velja, da več informacij, kot jih imamo, bolje je. V tem primeru velja, da višja kot je frekvenca vzorčenja, več informacij imamo o določeni frekvenčni vsebini, ki jo lahko nato odlično pretvorimo v bite informacij.

Zdaj, ko vemo, kako uporabljati digitalne zvočne delovne postaje za snemanje in urejanje zvokov, je čas, da si ogledamo pomen vzorčevalne frekvence in ugotovimo, kako vpliva na kakovost zvoka.

Hitrost vzorčenja: opredelitev

Preprosto povedano, frekvenca vzorčenja je število vzorčenj zvoka na sekundo. Na primer, pri frekvenci vzorčenja 44,1 kHz je oblika valovanja zajeta 44100-krat na sekundo.

V skladu z Nyquist-Shannonovim teoremom mora biti frekvenca vzorčenja vsaj dvakrat višja od najvišje frekvence, ki jo nameravate zajeti, da bi natančno predstavili zvočni signal. Čakajte, kaj?

Če želite izmeriti frekvenco zvočnega valovanja, morate najprej določiti njegov celoten cikel. Ta je sestavljen iz pozitivne in negativne faze. Obe fazi je treba zaznati in vzorčiti, če želite natančno zajeti in ponovno ustvariti frekvenco.

S standardno vzorčno frekvenco 44,1 kHz boste popolnoma posneli frekvence, ki so nekoliko višje od 20 000 Hz, kar je najvišja frekvenčna raven, ki jo ljudje lahko slišijo. Zato 44,1 kHz še vedno velja za standardno kakovost za zgoščenke. Vsa glasba, ki jo poslušate na zgoščenki, ima to standardno vzorčno frekvenco.

Zakaj 44,1 kHz in ne 40 kHz? Ker se pri pretvorbi signala v digitalno obliko frekvence nad tistimi, ki jih slišimo ljudje, filtrirajo skozi nizkoprepustni filter. Dodatnih 4,1 kHz daje nizkoprepustnemu filtru dovolj prostora, tako da ne vpliva na visokofrekvenčno vsebino.

Z višjo vzorčno frekvenco 96 000 Hz boste dobili frekvenčni razpon do 48 000 Hz, kar je precej nad spektrom človeškega sluha. Dandanes kakovostna oprema za snemanje glasbe omogoča snemanje s še višjo vzorčno frekvenco 192 000 Hz, s čimer zajamete zvočne frekvence do 96 000 Hz.

Zakaj imamo možnost snemanja tako visokih frekvenc, če jih sploh ne moremo slišati? Številni strokovnjaki za zvok in inženirji se strinjajo, da lahko frekvence nad slišnim spektrom še vedno vplivajo na splošno kakovost zvoka posnetka. Subtilne motnje teh ultrazvočnih zvokov, če niso pravilno zajete, lahko povzročijo popačenje, ki vpliva na frekvencev spektru od 20 Hz do 20.000 Hz.

Po mojem mnenju je negativni vpliv teh ultrazvočnih frekvenc na splošno kakovost zvoka zanemarljiv. Kljub temu je vredno analizirati najpogostejšo težavo, na katero lahko naletite pri snemanju zvokov. To vam bo pomagalo pri odločitvi, ali bi povečanje vzorčevalne frekvence izboljšalo kakovost vaših posnetkov.

Aliasing

Aliasing je pojav, ki se pojavi, kadar se zvok ne interpretira pravilno glede na uporabljeno vzorčno frekvenco. To je velik problem za oblikovalce zvoka in avdio inženirje. Zaradi tega se mnogi odločijo za višjo vzorčno frekvenco, da bi se izognili tej težavi.

Kadar so višje frekvence previsoke, da bi jih zajela vzorčna frekvenca, se lahko reproducirajo kot nižje frekvence. To je zato, ker se vsaka frekvenca nad Nyquistovo frekvenčno mejo (ki je pri snemanju s frekvenco 44,1 kHz 2 050 Hz) odbije nazaj in postane "alias" nižjih frekvenc.

Če posnamete zvok s frekvenco vzorčenja 44 100 Hz in v fazi mešanja dodate učinke, ki višje frekvence potisnejo na 26 000 Hz, se dodatnih 3 950 Hz odbije nazaj in ustvari zvočni signal 18 100 Hz, ki bi motil naravne frekvence.

Tej težavi se lahko izognete tako, da v digitalni zvočni delovni postaji uporabljate višje frekvence vzorčenja. Tako se boste prepričali, da so frekvence nad 20 000 Hz pravilno zajete. Nato jih boste lahko uporabili, če bo to potrebno.

Na voljo so tudi nizkoprepustni filtri, ki zavržejo frekvence nad Nyquistovo frekvenčno mejo in tako preprečijo pojavljanje aliasinga. Nazadnje je veljavna možnost tudi povečanje vzorčenja z namenskimi vtičniki. Poraba procesorja bo veliko večja kot prej, vendar bo pojavljanje aliasinga manj verjetno.

Najpogostejše stopnje vzorčenja

Višja kot je frekvenca vzorčenja, bolj natančna je predstavitev zvočnega valovanja. Nižja frekvenca vzorčenja pomeni manj vzorcev na sekundo. Pri manjši količini zvočnih podatkov bo predstavitev zvoka do neke mere približna.

Najpogostejši vrednosti hitrosti vzorčenja sta 44,1 kHz in 48 kHz. 44,1 kHz je standardna hitrost za zvočne CD-je. V filmih se običajno uporablja 48 kHz. Čeprav lahko obe hitrosti vzorčenja natančno zajameta celoten frekvenčni spekter človeškega sluha, se glasbeni producenti in inženirji pogosto odločijo za uporabo višjih hitrosti vzorčenja, da ustvarijo posnetke visoke ločljivosti.

Pri mešanju in masteringu glasbe je na primer nujno imeti čim več podatkov in zajeti vse frekvence, ki jih lahko inženirji uporabijo za zagotavljanje popolnega zvoka. Čeprav teh ultrazvočnih frekvenc ni mogoče slišati, še vedno medsebojno delujejo in ustvarjajo intermodulacijsko popačenje, ki je jasno slišno.

Če želite raziskati visoke stopnje vzorčenja, so na voljo naslednje možnosti:

• 88,2 kHz

  Kot sem že omenil, frekvence, ki jih ljudje ne slišimo, še vedno manipulirajo in vplivajo na slišne. Ta vzorčna frekvenca je odlična možnost za mešanje in mastering glasbe. Pri pretvorbi iz digitalne v analogno frekvenco povzroča manj aliasinga (zvokov, ki jih ni mogoče pravilno predstaviti znotraj uporabljene vzorčne frekvence).

• 96 kHz

  Podobno kot 88,2 kHz je snemanje glasbe pri 96 kHz idealno za mešanje in mastering. Vendar se prepričajte, da vaš računalnik to zmore, saj bo vsak posnetek zahteval več procesorske moči in prostora za shranjevanje.

• 192 kHz

  Sodobni zvočni vmesniki studijske kakovosti podpirajo hitrosti vzorčenja do 192 kHz. To je štirikrat več kot standardna kakovost CD-ja, kar se morda zdi nekoliko pretirano. Vendar je uporaba te hitrosti vzorčenja lahko koristna, če nameravate znatno upočasniti svoje posnetke, saj bodo ohranili kakovost zvoka visoke ločljivosti tudi pri polovični hitrosti.

Razlika med temi vzorčevalnimi hitrostmi je lahko zelo subtilna. Čeprav številni zvočni inženirji menijo, da je temeljnega pomena pridobiti čim več informacij iz izvirnega posnetka, da bi poustvarili resnično pristen zvok.

Ta pristop je mogoč tudi zaradi velikega tehnološkega napredka, ki smo ga doživeli v zadnjem desetletju. Prostor za shranjevanje in zmožnosti obdelave podatkov v domačih računalnikih so močno povečale možnosti, ki jih lahko z njimi naredimo. Zakaj torej ne bi kar najbolje izkoristili vsega, kar imamo na voljo?

Obstaja nevarnost, da preobremenite računalnik in po nepotrebnem povečate obremenitev procesorja. Če torej ne slišite jasne razlike v kakovosti posnetkov, priporočam, da se odločite za standardne vzorčevalne frekvence, ki se uporabljajo že leta in zagotavljajo brezhibne rezultate.

Katero frekvenco vzorčenja morate uporabiti pri snemanju?

Na to vprašanje obstajata dva odgovora, preprost in bolj zapleten. Začnimo s prvim.

Na splošno je snemanje s frekvenco 44,1 kHz varna možnost, ki vam bo zagotovila visokokakovostne posnetke, ne glede na vrsto zvočnega projekta, ki ga pripravljate. 44,1 kHz je najpogostejša frekvenca vzorčenja za glasbene CD-je. Natančno zajame celoten slišni frekvenčni spekter.

Ta vzorčna frekvenca je idealna, ker ne bo porabila veliko prostora na disku ali več procesorske moči. Kljub temu bo še vedno zagotavljala pristen zvok, ki ga potrebujete za svoje profesionalne posnetke.

Če delate v filmski industriji, je najboljša vzorčna frekvenca 48 kHz, saj je to industrijski standard. Glede kakovosti zvoka med tema dvema vzorčnima frekvencama ni razlike.

Zdaj pa sledi bolj zapleten odgovor. S snemanjem vsake podrobnosti posnetka boste zagotovili, da je zvok identičen izvirnemu zvoku. Če snemate album, je mogoče zvočne frekvence modulirati in prilagoditi do te mere, da lahko ultrazvočne frekvence subtilno vplivajo na slišane frekvence.

Če imate dovolj izkušenj in vam oprema omogoča snemanje z visoko vzorčno frekvenco brez težav, jo preizkusite. Vprašanje, ali se kakovost zvoka z višjo vzorčno frekvenco izboljša, je še vedno sporno. Morda ne boste slišali nobene razlike ali pa boste ugotovili, da je vaša glasba zdaj globlja in bogatejša. Predlagam, da preizkusite vse vzorčne frekvence in sami presodite, ali se kaj spremeni.

Če nameravate znatno upočasniti svoje posnetke, vsekakor poskusite z višjimi frekvencami vzorčenja. Nekateri inženirji trdijo, da slišijo razliko med standardnimi in višjimi frekvencami vzorčenja. A tudi če bi jo, je razlika v kakovosti tako zanemarljiva, da je 99,9 % poslušalcev ne bo opazilo.

Kako prilagoditi frekvenco vzorčenja v programu DAW

Vsak DAW je drugačen, vendar tisti, ki ponujajo možnost spreminjanja vzorčne frekvence, to počnejo na nekoliko podoben način. Kolikor vem, lahko vzorčno frekvenco spreminjate v vseh najbolj priljubljenih digitalnih zvočnih delovnih postajah, kot so Ableton, FL Studio, Studio One, Cubase, Pro Tools in Reaper. Celo brezplačni program Audacity omogoča spreminjanje vzorčne frekvence.

V večini primerov boste lahko vzorčno frekvenco svojega DAW prilagodili v nastavitvah zvoka. Od tam lahko ročno spremenite vzorčno frekvenco in shranite posodobljene nastavitve. Nekateri DAW samodejno zaznajo optimalno vzorčno frekvenco, običajno 44,1 kHz ali 96 kHz.

Priporočam vam, da pred začetkom snemanja opravite nekaj preizkusov. Povečanje vzorčevalne frekvence bo nedvomno zmanjšalo zakasnitve in možnost nastanka aliasinga. Vendar pa bo dodatno obremenilo procesor. Na koncu boste imeli tudi veliko večje datoteke. Dolgoročno lahko to vpliva na delovanje računalnika, saj se zmanjša prostor na disku.

Če želite znižati frekvenco vzorčenja, poskrbite, da ne boste šli pod 44,1 kHz v skladu z zgoraj opisanim teoremom o Nyquistovi frekvenci.

Ne glede na to, kaj počnete, morate zagotoviti, da so vse slišne frekvence natančno zajete. Vse drugo ima minimalen vpliv na zvok ali pa se lahko popravi med postprodukcijo.

Morda vam bo všeč tudi: Najboljši DAW za iPad

Končne misli

Če imate domači snemalni studio, je izbira vzorčevalne frekvence ena prvih odločitev, ki jih boste morali sprejeti pred snemanjem zvokov.

Kot glasbenik predlagam, da začnete z najlažjo in najpogostejšo frekvenco: 44,1 kHz. Ta frekvenca vzorčenja zajame celoten spekter človeškega sluha, ne zaseda veliko prostora na disku in ne obremenjuje procesorja. Toda po drugi strani je snemanje pri 192 kHz in zamrzovanje prenosnika vsaki dve minuti nesmiselno, kajne?

Profesionalni snemalni studii lahko snemajo s frekvenco 96 kHz ali celo 192 kHz. Pozneje lahko zaradi skladnosti z industrijskimi standardi vzorčijo na 44,1 kHz. Tudi zvočni vmesniki, ki se uporabljajo za domače snemanje, omogočajo vzorčenje do 192 kHz. Poleg tega večina DAW ponuja možnost ustrezne prilagoditve vzorčne frekvence, preden začnete snemati.

Z razvojem tehnologije bodo morda postale bolj priljubljene višje stopnje vzorčenja. Vendar pa je splošno izboljšanje kakovosti zvoka še vedno vprašljivo. Če ne boste uporabljali nižje frekvence od 44,1 kHz, bo z vami vse v najlepšem redu.

Če ste šele začeli delati z zvokom, vam priporočam, da ostanete pri najpogostejših vzorčnih frekvencah. Ko boste napredovali in postali bolj samozavestni glede svoje opreme, poskusite z višjimi vzorčnimi frekvencami. Preverite, ali njihova uporaba dejansko in merljivo vpliva na kakovost zvoka.

Če ne, si prihranite težave in izberite 44,1 kHz. Če se standardi kakovosti zvoka spremenijo, lahko v prihodnosti vedno povečate vzorčenje zvočnega gradiva. Povečanje vzorčenja je večinoma avtomatiziran postopek, ki nima negativnega vpliva na splošno kakovost zvoka.

Veliko sreče!