Вступ

У наш час увійти у світ професійного аудіо- та музичного продакшну відносно легко. Все, що вам потрібно зробити, це завантажити цифрову аудіо робочу станцію (DAW) і почати працювати над своїм новим проектом. Часто ці DAW виконують більшу частину роботи самостійно, створюючи ідеальне творче середовище для вашого аудіопроекту.

Однак, коли ви почнете глибше вивчати потенціал вашого програмного забезпечення, ви зрозумієте, що є налаштування звуку, які можна змінювати, щоб покращити якість вашого контенту. Одним з таких налаштувань, безсумнівно, є частота дискретизації.

Знання того, що таке частота дискретизації і яка частота найкраще підходить для вашого проекту, є фундаментальним аспектом аудіовиробництва. Він може кардинально змінити якість ваших творінь. Універсальної відповіді на питання про частоту дискретизації не існує. Залежно від контенту, який ви створюєте, вам доведеться вибрати відповідні налаштування, щоб гарантувати оптимальні результати.

У цій статті я поясню, що таке частота дискретизації і чому вона важлива. Я також розповім, яку частоту дискретизації слід використовувати залежно від того, чи є ви музичним продюсером, звукорежисером, що працює з відео, або актором озвучування.

Неможливо пояснити важливість частоти дискретизації без огляду людського слуху і того, як звук перетворюється з аналогового в цифровий. Тому я почну статтю з короткого вступу до цих тем.

Це складна тема і досить технічно складна. Я намагатимусь викласти її якомога простіше. Однак базове розуміння звукових частот і того, як звук подорожує у просторі, не завадить. Ця стаття також може допомогти новачкам вибрати оптимальне налаштування для своїх сесій звукозапису.

Давайте зануримося!

Дещо про людський слух

Перш ніж ми заглибимося в тонкощі частоти дискретизації, я хочу пояснити кілька речей про те, як ми чуємо та інтерпретуємо звуки. Це допоможе нам зрозуміти, як звуки записуються і відтворюються. Це дасть вам інформацію, необхідну для того, щоб підкреслити важливість частоти дискретизації.

Коли звукова хвиля потрапляє у вушний канал і досягає барабанної перетинки, остання вібрує і передає ці коливання трьом крихітним кісточкам, які називаються молоточок, коваделко і стремінце.

Внутрішнє вухо перетворює вібрації на електричну енергію, а мозок інтерпретує сигнал. Кожен звук вібрує на певній частоті синусоїди, що робить його унікальним, наче звуковий відбиток пальця. Частота звукової хвилі визначає її висоту.

Люди сприймають частоту звукових хвиль як висоту звуку. Ми можемо чути звуки від 20 до 20 000 Гц і найбільш чутливі до частот від 2 000 до 5 000 Гц. З віком ми втрачаємо здатність слухати вищі частоти. Деякі тварини, наприклад, дельфіни, можуть чути частоти до 100 000 Гц; інші, наприклад, кити, можуть чути інфразвуки до 7 Гц.

Чим більша довжина хвилі чутного звуку, тим нижча його частота. Наприклад, низькочастотна хвиля з довжиною хвилі до 17 метрів може відповідати 20 Гц. І навпаки, хвилі найвищої частоти, до 20 000 Гц, можуть мати довжину всього 1,7 сантиметра.

Діапазон частот, чутних для людини, обмежений і чітко визначений. Тому пристрої для запису та відтворення звуку зосереджені на захопленні звуків, які можуть чути людські вуха. Усі записані звуки, які ви чуєте, від ваших улюблених компакт-дисків до польових записів у документальних фільмах, зроблені за допомогою пристроїв, які точно захоплюють і відтворюють звуки, які може чути людина.

Технології розвивалися на основі наших слухових можливостей і потреб. Існує широкий спектр частот, які наші вуха і мозок не реєструють, оскільки еволюція визначила, що вони не є необхідними для нашого виживання. Тим не менш, сьогодні в нашому розпорядженні є засоби аудіозапису, які дозволяють вловлювати звуки, які навіть найбільш треноване людське вухо не змогло б розпізнати.

Як ми побачимо нижче, виявляється, що частоти, які ми не чуємо, все ще можуть впливати на ті, що знаходяться в межах нашого чутного діапазону. Тому, в певному сенсі, важливо враховувати їх під час запису звуку. З іншого боку, питання про те, чи впливає запис частот за межами нашого чутного діапазону на якість звуку, все ще залишається дискусійним.

Частота дискретизації має значення, коли ми перетворюємо аналоговий сигнал (природний звук) на цифрові дані, щоб наші електронні пристрої могли його обробити і відтворити.

Перетворення аналогового аудіо на цифрове

Перетворення звукової хвилі з аналогової в цифрову вимагає записуючого пристрою, який може перетворити природні звуки в дані. Тому перехід від аналогових форм хвиль до цифрової інформації є необхідним етапом, коли ви записуєте аудіо на комп'ютері за допомогою цифрової аудіо робочої станції.

Під час запису специфічні характеристики звукової хвилі, такі як її динамічний діапазон і частота, перетворюються на цифрову інформацію, яку наш комп'ютер може зрозуміти та інтерпретувати. Щоб перетворити оригінальну форму хвилі на цифровий сигнал, нам потрібно описати форму хвилі математично, зробивши велику кількість "знімків" цієї форми хвилі, поки ми не зможемо повністю описати її амплітуду.

Ці знімки називаються частотами дискретизації. Вони допомагають нам визначити особливості, які визначають форму хвилі, щоб комп'ютер міг відтворити цифрову версію звукової хвилі, яка звучить точно (або майже) як оригінал.

Цей процес перетворення аудіосигналу з аналогового в цифровий здійснюється за допомогою аудіоінтерфейсу. Він з'єднує музичні інструменти з вашим комп'ютером і DAW, відтворюючи аналоговий звук у вигляді цифрової форми сигналу.

Подібно до частоти кадрів у відео, чим більше інформації ви маєте, тим краще. У цьому випадку, чим вища частота дискретизації, тим більше інформації ми маємо про конкретний частотний вміст, який потім може бути ідеально перетворений у біти інформації.

Тепер, коли ми знаємо, як використовувати наші цифрові аудіо робочі станції для запису та редагування звуку, настав час розглянути важливість частоти дискретизації і подивитися, як вона впливає на якість звуку.

Частота дискретизації: визначення

Простіше кажучи, частота дискретизації - це кількість разів на секунду, коли відбувається вибірка звуку. Наприклад, при частоті дискретизації 44,1 кГц форма сигналу захоплюється 44100 разів на секунду.

Згідно з теоремою Найквіста-Шеннона, частота дискретизації повинна бути принаймні вдвічі вищою за найвищу частоту, яку ви збираєтеся захопити, щоб точно відтворити аудіосигнал. Зачекайте, що?

Якщо коротко, якщо ви хочете виміряти частоту звукової хвилі, ви повинні спочатку визначити її повний цикл. Він складається з позитивної і негативної стадії. Обидві стадії необхідно виявити і записати, якщо ви хочете точно зафіксувати і відтворити частоту.

Використовуючи стандартну частоту дискретизації 44,1 кГц, ви зможете ідеально записати частоти трохи вище 20 000 Гц, що є найвищим рівнем частот, які може чути людина. Саме тому 44,1 кГц все ще вважається стандартною якістю для компакт-дисків. Вся музика, яку ви слухаєте на компакт-дисках, має цю стандартну частоту дискретизації.

Чому 44,1 кГц, а не 40 кГц? Тому що, коли сигнал перетворюється на цифровий, частоти, вищі за ті, які чує людина, відфільтровуються через фільтр нижніх частот. Додаткові 4,1 кГц дають фільтру нижніх частот достатньо місця, тому він не впливає на високочастотний контент.

Використання більш високої частоти дискретизації 96 000 Гц забезпечить вам діапазон частот до 48 000 Гц, що набагато вище спектру людського слуху. Сьогодні високоякісне обладнання для запису музики дозволяє записувати з ще вищою частотою дискретизації 192 000 Гц, таким чином, захоплюючи звукові частоти до 96 000 Гц.

Чому ми маємо можливість записувати такі високі частоти, якщо ми їх не чуємо? Багато аудіо професіоналів та інженерів погоджуються з тим, що частоти вище чутного спектру все ще можуть впливати на загальну якість звуку запису. Тонкі інтерференції цих ультразвукових звуків, якщо їх неправильно зафіксувати, можуть створювати спотворення, які заважають частотам.в діапазоні 20 Гц - 20 000 Гц.

На мою думку, негативний вплив цих ультразвукових частот на загальну якість звуку незначний. Тим не менш, варто проаналізувати найпоширенішу проблему, з якою ви можете зіткнутися під час запису звуку. Це допоможе вам вирішити, чи покращить якість ваших записів збільшення частоти дискретизації.

Аліасинг

Аліасинг - це явище, яке виникає, коли звук неправильно інтерпретується частотою дискретизації, яку ви використовуєте. Це серйозне занепокоєння для саунд-дизайнерів та звукорежисерів. Це причина, чому багато хто з них обирає вищу частоту дискретизації, щоб уникнути цієї проблеми.

Коли вищі частоти занадто високі, щоб захопити частоту дискретизації, вони можуть відтворюватися як нижчі частоти. Це відбувається тому, що кожна частота, що перевищує межу частоти Найквіста (яка, якщо ви записуєте з частотою 44,1 кГц, дорівнює 2050 Гц), буде відбиватися назад, стаючи "псевдонімом" нижчих частот.

Якщо ви записуєте аудіо з частотою дискретизації 44 100 Гц і під час мікшування додаєте деякі ефекти, які піднімають вищі частоти до 26 000 Гц, то додаткові 3950 Гц відскакують назад і створюють аудіосигнал з частотою 18 100 Гц, який буде заважати природним частотам.

Найкращий спосіб уникнути цієї проблеми - використовувати вищу частоту дискретизації на вашій цифровій аудіостанції. Таким чином, ви забезпечите правильне захоплення певних частот вище 20 000 Гц. Тоді ви зможете використовувати їх, якщо це буде необхідно.

Існують також фільтри низьких частот, які відкидають частоти, що перевищують частотну межу Найквіста, і таким чином запобігають виникненню аліасингу. Нарешті, апсемплінг за допомогою спеціальних плагінів також є прийнятним варіантом. Використання процесора буде набагато вищим, ніж раніше, але ймовірність виникнення аліасингу буде меншою.

Найпоширеніші показники вибірки

Чим вища частота дискретизації, тим точнішим буде представлення звукової хвилі. Нижча частота дискретизації означає меншу кількість відліків за секунду. При меншій кількості звукових даних представлення звуку буде до певної міри приблизним.

Найпоширеніші значення частоти дискретизації - 44,1 кГц і 48 кГц. 44,1 кГц - це стандартна частота для аудіо компакт-дисків. Зазвичай у фільмах використовується звук 48 кГц. Хоча обидві частоти дискретизації можуть точно передавати весь частотний спектр людського слуху, музичні продюсери та інженери часто обирають вищі частоти дискретизації для створення записів у форматі hi-res.

Наприклад, коли йдеться про зведення та мастеринг музики, важливо мати якомога більше даних і зафіксувати кожну частоту, яку інженери можуть використати для створення ідеального звуку. Навіть якщо ці ультразвукові частоти не можна почути, вони все одно взаємодіють і створюють інтермодуляційні спотворення, які можна чітко почути.

Ось варіанти, якщо ви хочете дослідити високі частоти дискретизації:

• 88,2 кГц

  Як я вже згадував раніше, частоти, які людина не чує, все ще впливають на чутні частоти. Ця частота дискретизації є чудовим варіантом для зведення та мастерингу музики. Вона створює менше аліасів (звуків, які не можуть бути правильно представлені в межах використовуваної частоти дискретизації) при перетворенні з цифрового в аналоговий формат.

• 96 кГц

  Як і 88,2 кГц, запис музики з частотою 96 кГц ідеально підходить для зведення та мастерингу. Однак переконайтеся, що ваш комп'ютер може з цим впоратися, оскільки кожен запис вимагатиме більше обчислювальної потужності і місця для зберігання.

• 192 кГц

  Сучасні аудіоінтерфейси студійної якості підтримують частоту дискретизації до 192 кГц. Це в чотири рази перевищує стандартну якість CD, що може здатися дещо перебільшеним. Однак використання такої частоти дискретизації може бути корисним, якщо ви плануєте значно сповільнити запис, оскільки вони збережуть якість звуку у форматі hi-res навіть на половинній швидкості.

Знову ж таки, різниця між цими частотами дискретизації може бути дуже малопомітною. Хоча багато звукорежисерів вважають, що дуже важливо отримати якомога більше інформації з оригінального запису, щоб відтворити справді автентичне звучання.

Такий підхід також можливий завдяки значному вдосконаленню технологій, яке ми спостерігаємо протягом останнього десятиліття. Обсяг пам'яті та обчислювальні можливості домашніх комп'ютерів значно збільшили потенціал того, що ми можемо з ними робити. Тож чому б не використати максимум з того, що ми маємо в своєму розпорядженні?

Ось у чому підступ: існує ризик перевантаження комп'ютера і непотрібного навантаження на процесор. Тому, якщо ви не відчуваєте явної різниці в якості записів, я рекомендую використовувати стандартні частоти дискретизації, які використовувалися роками і забезпечують бездоганний результат.

Яку частоту дискретизації використовувати під час запису?

На це питання є дві відповіді: проста і складніша. Почнемо з першої.

Загалом, запис з частотою 44,1 кГц - це безпечний варіант, який забезпечить вам високоякісний запис, незалежно від типу аудіопроекту, над яким ви працюєте. 44,1 кГц - це найпоширеніша частота дискретизації для музичних компакт-дисків. Вона точно захоплює весь чутний частотний спектр.

Ця частота дискретизації є ідеальною, оскільки вона не займає багато місця на диску і не вимагає великої потужності процесора, але при цьому забезпечує автентичне звучання, необхідне для професійних записів.

Якщо ви працюєте в кіноіндустрії, то найкраща частота дискретизації - 48 кГц, оскільки це галузевий стандарт. З точки зору якості звуку, різниці між цими двома частотами дискретизації немає.

А тепер більш складна відповідь. Зафіксувавши кожну деталь запису, ви гарантуєте, що аудіо буде ідентичним оригінальному звуку. Якщо ви записуєте альбом, звукові частоти можуть бути модульовані і відрегульовані до такої міри, що ультразвукові частоти можуть ледь помітно впливати на чутні частоти.

Якщо у вас достатньо досвіду і ваше обладнання дозволяє без проблем записувати з високою частотою дискретизації, варто спробувати. Питання про те, чи покращується якість звуку з підвищенням частоти дискретизації, все ще залишається дискусійним. Ви можете не почути ніякої різниці, а можете зрозуміти, що ваша музика стала глибшою і багатшою. Я пропоную вам спробувати всі частоти дискретизації і почути, чи змінюється що-небудь.

Якщо ви плануєте значно сповільнити запис, вам обов'язково варто спробувати вищу частоту дискретизації. Деякі інженери стверджують, що чують різницю між стандартною і високою частотою дискретизації. Але навіть якщо це так, то різниця в якості настільки незначна, що 99,9% слухачів її не помітять.

Як налаштувати частоту дискретизації у вашій DAW

Кожна DAW відрізняється від інших, але ті, що пропонують можливість змінювати частоту дискретизації, роблять це приблизно однаково. Наскільки мені відомо, ви можете змінювати частоту дискретизації на всіх найпопулярніших цифрових аудіо робочих станціях, таких як Ableton, FL Studio, Studio One, Cubase, Pro Tools і Reaper. Навіть безкоштовне програмне забезпечення Audacity дозволяє змінювати частоту дискретизації.

У більшості випадків ви зможете налаштувати частоту дискретизації вашої DAW у налаштуваннях звуку. Звідти ви можете вручну змінити частоту дискретизації і зберегти оновлені налаштування. Деякі DAW автоматично визначають оптимальну частоту дискретизації, зазвичай це 44,1 кГц або 96 кГц.

Я рекомендую вам зробити кілька тестів перед початком запису. Збільшення частоти дискретизації, безсумнівно, зменшить затримку і ймовірність аліасингу. Але це також створить додаткове навантаження на ваш процесор. Ви також отримаєте набагато більші розміри файлів. У довгостроковій перспективі це може вплинути на продуктивність вашого комп'ютера, оскільки зменшить місце на диску.

Якщо ви хочете знизити частоту дискретизації, переконайтеся, що вона не опускається нижче 44,1 кГц відповідно до частотної теореми Найквіста, про яку йшлося вище.

Що б ви не робили, вам потрібно переконатися, що всі чутні частоти точно захоплені. Все інше має мінімальний вплив на ваш звук або може бути виправлено на етапі постпродакшну.

Вам також може сподобатися: Найкраща DAW для iPad

Заключні думки

Якщо у вас є домашня студія звукозапису, вибір частоти дискретизації - одне з перших рішень, яке вам доведеться прийняти перед записом звуку.

Як музикант, я пропоную почати з найпростішої, найпоширенішої частоти: 44,1 кГц. Ця частота дискретизації охоплює весь спектр людського слуху, не займає багато місця на диску і не перевантажує ваш процесор. Але, з іншого боку, записувати з частотою 192 кГц і мати ноутбук, що зависає кожні дві хвилини, не має сенсу, чи не так?

Професійні студії звукозапису можуть записувати з частотою дискретизації 96 кГц або навіть 192 кГц, а потім передискретизувати до 44,1 кГц, щоб відповідати галузевим стандартам. Навіть аудіоінтерфейси, які використовуються для домашнього запису, допускають частоту дискретизації до 192 кГц. Крім того, більшість DAW пропонують можливість налаштувати частоту дискретизації відповідно до вимог перед початком запису.

З розвитком технологій вищі частоти дискретизації можуть стати більш популярними. Однак загальне покращення якості звуку залишається дискусійним. В принципі, якщо ви не опускаєтесь нижче 44,1 кГц, то все буде абсолютно добре.

Якщо ви тільки починаєте працювати з аудіо, я б рекомендував дотримуватися найпоширеніших частот дискретизації. Потім, коли ви просунетеся вперед і станете більш впевненими у своєму обладнанні, спробуйте більш високі частоти дискретизації. Подивіться, чи має їх використання реальний, кількісно вимірюваний вплив на якість звуку.

Якщо ж ні, не турбуйтеся і використовуйте частоту 44,1 кГц. Якщо стандарти якості звуку зміняться, ви завжди зможете підвищити частоту дискретизації вашого аудіоматеріалу в майбутньому. Підвищення частоти дискретизації - це здебільшого автоматизований процес, який не має негативного впливу на загальну якість вашого звуку.

Щасти вам!