Sample rate: 44,1, 48 vagy 96 kHz?

Röviden

A sample rate (mintavételi frekvencia) megmondja, másodpercenként hányszor méri meg a hangkártyád a bejövő hangot. A 44,1 és a 48 kHz minden otthoni munkához bőven elég. A 96 kHz nagyobb fájlt és több gépterhelést hoz, de nem kétszer jobb hangot.

Mit látsz a képen?

A felső sorban három kártya áll egymás mellett: 44,1, 48 és 96 kHz. Mindegyiken ugyanaz a kék szinuszhullám fut, rajta narancssárga pontokkal. A pontok a mérések, és jobbra haladva egyre sűrűbbek lesznek. A kép a pontokat csak jelképesen rajzolja, a valódi szám a kártya alján áll.

A középső sor bal kártyája a Nyquist-szabályt mutatja egy képlettel és három példával. Mellette a puffer késését számolja ki 128 mintára, jobbra pedig a fájlméretet hasonlítja össze. Alul a munkafolyamat négy jó szokása sorakozik, a narancs keretben pedig a leggyakoribb tévhit: a 96 kHz nem kétszer jobb hang.

Hogyan működik?

A mikrofonból érkező analog signal (analóg jel) folyamatosan változó feszültség. A hangkártyában lévő A/D converter (analóg-digitális átalakító) ezt szabályos időközönként megméri. Egy-egy mérés neve sample (minta), és ebből a számsorból áll a felvételed.

Olyan ez, mint egy futóverseny sorozatfotókkal. Ha másodpercenként elég sok kép készül, a futó minden lépését visszakapod. A hangnál ez a határ pontosan kiszámolható.

A mintavételi frekvencia fele a legmagasabb frekvencia, amit a rendszer hűen leír. Ezt a határt Nyquist frequency (Nyquist-frekvencia) néven találod meg. 44,1 kHz-nél ez 22,05 kHz, 48 kHz-nél 24 kHz. Az ember hallása legfeljebb nagyjából 20 kHz-ig ér, és ez a határ a korral lejjebb kerül. A két szokásos érték tehát mindent lefed, amit a füled felfog.

Ami a határ fölött van, azt a mérés előtt ki kell szűrni. A hangkártyában erre a célra ül egy anti-aliasing filter (átlapolásgátló szűrő). Nélküle a túl magas hangok hamis, mélyebb hangként jelennének meg. Ez az aliasing (átlapolódás).

Mélyebben: melyiket mire?

A kHz (kilohertz) szám mögött három gyakorlati kérdés rejlik: hová megy a dal, mennyi helyed van, és mennyit bír a géped.

Érték	Nyquist-határ	Hol szokás	Mire figyelj
44,1 kHz	22,05 kHz	Zenei CD, zenei terjesztés	Videóhoz át kell alakítani.
48 kHz	24 kHz	Videó, műsorszórás, sok mai zenei projekt	Jó alapértelmezés, ha nem tudod, hová megy a dal.
96 kHz	48 kHz	Egyes stúdiós és hangtervezői munkák	Dupla fájlméret, dupla gépterhelés.

A 44,1 kHz a Red Book (zenei CD-szabvány) értéke. A streaming (online zenelejátszás) is gyakran ezt használja. A 48 kHz a videó és a broadcast (műsorszórás) világából jön.

A fájlméret egyenesen arányos a mintavételi frekvenciával. Egy perc tömörítetlen sztereó PCM (tömörítetlen digitális hang) 48 kHz-en és 24 biten nagyjából 17 MB. Ugyanez 96 kHz-en körülbelül 35 MB. A méretet a bit depth (bitmélység) és a channel (csatorna) száma is szorozza.

A magasabb érték egy dolgot tényleg ad: nagyobb bandwidth (sávszélesség), vagyis a határ fölött is marad hely. Ez bizonyos pluginoknak és hanglassításnak jól jön. A füled viszont ebből közvetlenül semmit nem hall.

A képen a középső kártya egy fontos mellékhatást is mutat. Ugyanakkora buffer size (pufferméret) mellett a magasabb mintavételi frekvencia kisebb latency (késleltetés) értéket ad. Cserébe a CPU (processzor) kétszer annyi mintát dolgoz fel másodpercenként. Kis késést olcsóbban kapsz egy kisebb pufferrel.

Csináld így

1. Döntsd el a projekt elején, hová megy a dal. Videóhoz 48 kHz, csak zenéhez 44,1 vagy 48 kHz.
2. Állítsd be az értéket az új projekt létrehozásakor, még az első felvétel előtt.
3. Nézd meg a hangkártya beállításait is. Ugyanazon az értéken kell futnia, mint a projektnek.
4. Mielőtt régi fájlt vagy mintát húzol be, ellenőrizd a mintavételi frekvenciáját.
5. Ha eltér, hagyd, hogy a program jó minőségben alakítsa át. Egy fájlt csak egyszer alakíts át.
6. Kiírásnál kérdezd meg, mit vár a fogadó fél, és pontosan azt add.

Próbáld ki

Vegyél fel fél perc csendet vagy beszédet 48 kHz-en, aztán ugyanezt 96 kHz-en. Nyisd meg a mappát, ahová a program ment, és nézd meg a két fájl méretét. A második nagyjából kétszer akkora lesz, pedig ugyanannyi ideig tart.

Utána nyisd meg a hangbeállításokat, és hagyd ugyanazon a pufferméreten. Váltogasd a mintavételi frekvenciát, és figyeld a kiírt késést. Magasabb értéknél kisebb számot látsz, mert ugyanannyi minta rövidebb idő alatt telik meg.

Kevés pénzből

• Maradj 48 kHz-en. Egy olcsó laptopon ez a legjobb kompromisszum. Videóhoz is jó, zenéhez is.
• Kevés a hely a lemezen? A 96 kHz kétszer annyit eszik, hallható haszon nélkül. A tárhelyet inkább mentésre költsd.
• Telefonos felvétel. A legtöbb telefonos felvevő 48 kHz-en dolgozik. Ha a projekted is az, nem kell átalakítani semmit.
• Ingyenes spektrumanalizátor. Tegyél egyet egy 96 kHz-es felvételre. A legtöbb otthoni mikrofonos felvételen 20 kHz fölött alig látsz valamit.

Gyakori hibák

• A projekt és a hangkártya más értéken fut. Ettől recseghet a hang, vagy más sebességgel szól. Nézd meg mindkét beállítást, ha furcsa a lejátszás.
• A 96 kHz-től várod a jobb hangot. A mikrofon, a szoba és a gain-beállítás sokkal többet számít. Ha a géped akadozik, a magas érték többet árt, mint használ.
• Oda-vissza alakítod a fájlokat. Minden sample rate conversion (mintavételi frekvencia átalakítása) egy apró veszteség. Döntsd el az elején, és ne váltogasd.
• Rossz értékű fájlt adsz le videóhoz. A hang lassan elcsúszhat a képhez képest. Mindig kérdezd meg, mi kell.

Kapcsolódó témák

• Buffer size és latency: miért késik a hang? Itt látod, hogyan állítsd be a puffert felvételhez és keveréshez.
• Oversampling vagy magasabb sample rate? Miért elég, ha csak egy plugin dolgozik belül magasabb értéken.
• dBFS, dBu, dBV: három decibel, három jelentés A digitális hang másik tengelye: nem az idő, hanem a szint.
• Bit depth: 16, 24 vagy 32 bit float? A mintavételi frekvencia párja, ami a fájlméretet is szorozza.
• Round-trip latency: mennyit késik a hang? A teljes késés, amiben a mintavételi frekvencia csak az egyik tétel.