Sample rates

Tips til mastering og cd-brænding, samt info om digitalteori.
Brugeravatar
Holger
Audio Alchemist
Audio Alchemist
Indlæg: 31459
Sted: Fyn

Sample rates

Indlæg Skrevet: 2. nov 2011, 11:51

Flowchart til at vælge den korrekte sample rate når man producerer eller optager lyd:

Billede
©2017 Holger Lagerfeldt

44.1 kHz
Fordele
· Ingen sample rate konvertering nødvendig til CD og MP3
· Ingen forringelse af lydkvaliteten ved brug af 44.1 kHz samples
· Bruger mindst computerkraft og diskplads

Ulemper
· Marginal afrulning ved 19 - 20 kHz under optagelse i nogle convertere
· Potentiel aliasing i meget gamle eller dårligt programmerede plug-ins
· Sample rate konvertering nødvendig til broadcast eller film

44.1 kHz er lydmæssigt et godt kompromis, som er standarden på en audio CD. Der er lidt afrulning i den øverste top (19 - 20 kHz) pga. filtrering, men det er ikke hørbart i praksis. Hørbar afrulning kan undgås med godt converterdesign, ligesom aliasing i plug-ins kan undgås i alle nyere og godt designede plug-ins.

Brug 44.1 kHz i situationer hvor du benytter samples, som kører i 44.1 kHz - især hvis disse er trommesamples/effekter, som ofte er hårdt limiterede. I realiteten betyder det, at de fleste som laver elektronisk musik i computeren med mange samples bør køre 44.1kHz, hvis de vil undgå dårligere lyd pga. real time sample rate konvertering eller overstyring ved offline konvertering.

Real time sample rate konvertering giver en sløret eller metallisk lyd. Ved offline konvertering risikerer man i hårdt processerede lyde, at der manifesteres 0 dBFS+ inter-sample peaks (overshoots) pga. Gibbs effekten.

Fordelen ved at køre plug-ins i højere sample rates bliver således undermineret, hvis der samtidig er tale om sample rate konvertering af hårdt processerede samples. Det samme gælder software instrumenter, som benytter dynamisk komprimerede 44.1 kHz samples som kildesignal, i stedet for en waveform generator. Dette er tilfældet med såkaldte romplers som f.eks. reFX NeXus og Spectrasonics Trilian.

Ægte software synthesizere (ikke ROMplers og lign.) kan have en fordel af at køre i højere sample rates end 44.1 kHz, men det er forskelligt fra synth til synth.

48 kHz
Fordele
· Ingen afrulning ved 19 - 20 kHz under optagelse
· Ingen eller mindre aliasing i dårligt programmerede plug-ins
· Ingen sample rate konvertering nødvendig til broadcast eller film

Ulemper
· Realtime eller offline sample rate konverting nødvendig ved brug af 44.1 kHz samples, hvilket fører til sløret og metallisk lyd og/eller forvrængning pga. overstyring
· Sample rate konverting nødvendig til CD eller MP3

48 kHz er teoretisk en optimal sample rate, hvor filtreringen foregår uden for det hørbare område. Dette burde have været standarden på en CD, men af pladsmæssige årsager endte det med 44.1 kHz. 48 kHz er standarden til broadcast (radio/tv) og film. Selvom højopløsningsformater som Blu-Ray kan benytte højere sample rates, så bruges 48 kHz oftere.

Kører man primært med hardware samplere/synths og optager analogt, så er 48 kHz en bedre løsning. Benytter man samples, hvis originale sample rate er 48 kHz, så bør man ligeledes køre 48 kHz.

I mindre godt designede plug-ins kan der være en fordel ved at køre 48 kHz fremfor 44.1 kHz fordi aliasing er mindre problematisk, men reglen om at køre samples i original sample rate er stadig vigtigere (dvs. f.eks. 44.1 kHz).

Hvis mixet er lavet i 48 kHz, så leverer man en 24 bit 48 kHz fil, også selvom masteren ender i 16 bit 44.1 kHz. Fordelen undervejs opvejer teoretisk sample rate konverteringen til slut. Under alle omstændigheder bør man lade mastering engineeren foretage sample rate konverteringen med den optimale algoritme. Aflever aldrig i 48 kHz, hvis mixet er lavet i 44.1 kHz.

88.2 kHz
Samme fordele og ulemper som 96 kHz (se nedenstående).

88.2 kHz er ikke nødvendigvis et bedre valg end 96 kHz, selvom det er deleligt med 44.1 kHz. Denne myte er opstået fordi nogle ikke forstår, at i asynkron sample rate konvertering bliver signalet først opskaleret til mindste fællesnævner. Der er således ingen fordel ved 88.2 kHz på den front med mindre man bruger ældre eller synkrone sample rate convertere.

Hvis man ikke ved hvad modtageren bruger til SRC,så kan det muligvis være en fordel at bruge 88.2 kHz fremfor 96 kHz, da man så er sikret at man i tilfælde af mindre optimalt SRC ender ud med mindre støj.

96 kHz
Fordele
· Ingen afrulning ved 19 - 20 kHz under optagelse
· Ingen eller mindre aliasing i dårligt programmerede plug-ins

Ulemper
· Realtime eller offline sample rate konverting nødvendig ved brug af 44.1 kHz samples, hvilket fører til sløret og metallisk lyd og/eller forvrængning pga. overstyring
· Sample rate konverting nødvendig til CD eller MP3
· Bruger væsentligt mere diskplads og kræver en langt kraftigere computer

96 kHz er den højeste brugbare sample rate. Fordelene ved 96 kHz og 88.2 kHz er de samme som ved 48 kHz, men teoretisk set lidt større. I praksis kan de færreste selv trænede lydteknikere høre forskel på 48 kHz og 96 kHz i en blindtest, og da højere sample rates optager meget mere plads og kræver mere CPU, så er fordelene minimale.

Til mastering leverer man en 24 bit 96 kHz fil, også selvom masteren ender i 16 bit 44.1 kHz. Fordelen undervejs kan teoretisk opveje sample rate konverteringen til slut.

>96 kHz
Sample rates over 96 kHz er i de fleste convertere praktisk umulige at få til at lyde bedre, da præcisionen af de samplede bits risikerer at dale kraftigt. Det betyder at du godt nok får en højere sample rate, men dit signals bitkvalitet forringes betydeligt, hvilket fører til forvrængning. Man kan sammenligne det med at lave burst-optagelse med et kamera: du får flere billeder pr. sekund, men eksponeringen bliver så kort at detaljegraden i hvert billede mindskes.

Grundlæggende er der tale om falsk markedsføring eller hype.

Når nogle - selv dygtige teknikere - tror at 192 kHz lydere bedre, så skyldes det sandsynligvis, at de foretrækker en mere beskidt lyd eller at de anser der ører for specielt magiske. Denne lyd kunne med fordel være opnået på en anden og mere kontrollabel facon i mixet eller masteringen.

Det eneste argument for at bruge 192 kHz er til lyddesign hvor man nemt ønsker at kunne real-time pitche optagelser ned. Der er ingen lydkvalitetsforbedring.

Visse convertere kan noise-shape den ekstra støj op i det uhørbare område for at mindske eller fjerne den ekstra støj i det hørbare område igen. Alt i alt er der tale om ligegyldige krumspring, da sample rates over 96 kHz ikke har en fordel rent lydkvalitetsmæssigt.

DSD
Direct-Stream Digital er et format der adskiller sig fra det gængse PCM format og i stedet benytter 1 bit sampling ved 2.8224 MHz. Formatet og sample raten er derfor ikke direkte sammenligneligt med de ovenstående. DSD konceptet bruges primært til det esoteriske SACD format, som er mest udbredt blandt audiofile i Asien.

Links til artikler på engelsk
Sample Rate Conversion (SRC) grafiske sammenligninger af kvaliteten
http://src.infinitewave.ca/

The Science Of Sample Rates - When Higher Is Better and When It Isn't
http://www.trustmeimascientist.com/2013 ... n-it-isnt/

Why Very High Sample Rates Do Not Sound Better
http://www.gearslutz.com/board/1234224-post72.html

The Optimal Sample Rate For Quality Audio (white paper af Dan Lavry baseret på ovenstående Gearslutz indlæg)
http://www.lavryengineering.com/pdfs/la ... _audio.pdf

24/192 Music Downloads ...and why they make no sense (om bl.a. Pono)
http://people.xiph.org/~xiphmont/demo/neil-young.html

Sample Rate Theory
http://www.gearslutz.com/board/music-co ... rates.html

Inter-sample peaks
http://www.gearslutz.com/board/tips-tec ... peaks.html

Flere artikler
Du kan læse flere relaterede artikler om digital audio i denne tråd:
http://www.lydmaskinen.dk/viewtopic.php?f=34&t=1375

Tilbage til "Mastering"

Hvem er online

Brugere der læser dette forum: Ingen og 1 gæst