Abtastrate
Im separaten Artikel „Bitrate und Busbreite“ und „Hinweise zur Reduzierung der Bitrate“ haben wir die Historie der „Bitrate“, die die vertikale Achse des Millimeterpapiers beim PCM-Sampling darstellt, vorgestellt.
Dieser Abschnitt betrachtet die “Abtastrate” der horizontalen Achse.
Maximale abzutastende Frequenz (Nyquist-Frequenz)
Bei der PCM-Methode ist genau die Hälfte der Abtastrate die maximal aufnehmbare Rate. Dieser Wert wird auch als “Nyquist-Frequenz” bezeichnet.
Bei CDs, die mit einer Abtastfrequenz von 44,1 kHz aufgenommen wurden, ist die Hälfte, 22,05 kHz, die theoretisch maximal aufnehmbare Frequenz.
Jetzt ist die halbe Abtastrate die maximal aufnehmbare Rate, und der Grund ist … Sehen ist Glauben, siehe Abbildung rechts.
Um einen Zyklus einer Sinuswelle darzustellen, müssen Sie mit mindestens zwei Stichproben auf- und abwärts Rundreisen zeichnen.
Aliasrauschen: Frequenzen höher als aufnehmbar
Was aber, wenn ein Signal mit einer höheren Frequenz als der Nyquist-Frequenz in den A/D-Wandler gelangt?
Siehe die Grafik rechts.
Während das Eingangssignal “3 Roundtrips mit 4 Samples” durchführt, ist die Auflösung der horizontalen Achse (Messfrequenz) des A/D-Wandlers zu gering, um der Bewegung des Signals korrekt zu folgen. Die abgetasteten Werte zeichnen eine „One Round Trip with Four Samples“-Wellenform, die deutlich niedriger ist als die Eingangsfrequenz. Auch hier wird das Originalsignal im digitalen Bereich “hergestellt”.
Auf diese Weise ist ein Eingangssignal mit einer höheren Frequenz als die Nyquist-Frequenz die Quelle eines Signals mit einer niedrigeren Frequenz als sie sein sollte, das sogenannte “Aliasrauschen”.
Alias-Rauschen wird auch als “Hüllkurvenrauschen” bezeichnet, da es bei einer Frequenz auftritt, die um den Betrag niedriger als die Nyquist-Frequenz ist, um den das Originalsignal die Nyquist-Frequenz überschreitet, wie in der Grafik rechts gezeigt. Das Alias-Rauschen, das sich umwickelt und 0 Hz erreicht, wird weiterhin zwischen 0 Hz und der Nyquist-Frequenz gewickelt, so dass es zurückreflektiert wird.
Tatsächlich enthält der A/D-Wandler einen Tiefpassfilter, um solches Alias-Rauschen zu verhindern, so dass Alias-Rauschen bei der Aufnahme analoger Signale kein Problem darstellt.
Der Umgang mit Alias-Rauschen kann jedoch bei der Verwendung von Plugins wichtig sein. Der nächste Abschnitt erläutert diesen Punkt.
Benötigen Sie eine hohe Abtastrate?
Wenn Sie mit der Aufnahme oder dem Komponieren mit einer DAW beginnen, ist es schwierig, die Sample-Rate des Projekts einzustellen. Im Gegensatz zur obigen Bitrate ist es schwierig, sie später zu ändern, wenn die Abtastrate einmal eingestellt ist.
Allgemein gilt: Je höher die Samplerate, desto höher ist die Qualität des Masters, die ohne Beeinträchtigung des Originalklangs erzeugt werden kann, aber auch die während der Arbeit erforderlichen PC-Spezifikationen werden sich dramatisch verbessern.
Aber ist es sinnvoll, mit einer hohen Abtastrate zu bearbeiten, wenn das endgültige Medium eine 44,1 kHz-CD ist? Können Sie auch den Unterschied in der Abtastrate basierend auf dem Trend des gesuchten Sounds ignorieren, z. B. dem Genre, mit dem Sie es zu tun haben?
Die Quintessenz ist, dass die Sample-Rate-Einstellung einen erheblichen Einfluss haben kann, wenn Sie harmonische Effekte wie Saturators und Kompressoren in Ihrer DAW verwenden.
Als Nächstes verwenden wir einen Ultraschall, um zu prüfen, wie sich die Abtastrate des Projekts ändert.
Das erste ist ein Einzelscan-Signalsonogramm. Sie können sehen, dass die Frequenz der Sinuswelle allmählich von 0 auf 22 kHz ansteigt.
Fügen wir dazu einen Verzerrungseffekt hinzu.
In jedem Fall wird das Signal mit dem angewendeten Effekt in Projekte mit unterschiedlichen Sampleraten exportiert und dann die Datei in 44,1 kHz konvertiert.
Alle Effekte verwenden dasselbe Preset.
Beachten Sie, dass die Dateien selbst, die Sonogramme vergleichen, alle 44,1 kHz haben.