Звукорежиссер души. Полный музыкальный продакшен самостоятельно от и до

Стандарт CD подразумевает сэмпл-рэйт 44,1 кГц с сохранением каждого сэмпла в 16 бит. Но вы наверняка заметили, что нам доступны гораздо более высокие значения в наших секвенсорах. И когда я это поняла впервые, я ожидала, что при работе с Hi-res audio (96000 кГц / 24 бит) улучшение сигнала будет заметно так же или даже гораздо больше, чем разница в фото с камер старого и нового телефона. Однако не все так просто.

Если в вашем секвенсоре с выбранным параметром проекта в 44,1 кГц максимально приблизить зумом синусоидальную волну 100 Гц, то можно наблюдать достаточно большое количество точек-сэмплов, объединенных линией и образующих четкую синусоиду. Если в таком же приближении рассмотреть волну 10 кГц, то можно увидеть ступенчатый или угловатый рисунок. Количество точек будет значительно меньше, чем на волне 100 Гц. И вы, возможно, подумаете, что с таким небольшим количеством сэмплов аудиосистема просто не может корректно воссоздать синусоиду. Но послушайте ее, и вы услышите именно синусоиду без каких-либо искажений.

Это обусловлено тем, что наши аудиоредакторы не совсем корректно отображают результирующую форму волны. На самом деле системе достаточно всего пары точек на одной стороне волны для восстановления синусоиды. Цифровая система может точно представить все частоты при условии, что они меньше половины частоты дискретизации (теорема Найквиста). Таким образом, в стандарте CD (44 100 Гц) мы увидим идеальное воссоздание синусоиды даже для частоты 20 кГц, еще и остается запас. При этом если мы увеличим сэмпл-рэйт проекта до 96 кГц, то частота 20 кГц не станет воспроизводиться лучше – она не изменится. А как вы помните, именно частота 20 кГц – верхний предел человеческого слуха, да и то, скорее всего, только в детстве, потому что органы слуха теряют свою чувствительность в течение жизни.

Наверное, поэтому большинство акустических систем вообще не могут воспроизводить частоты выше 20 кГц. Но разговоры о пользе высоких значений сэмпл-рэйта не утихают. Хотя в большинстве своем они имеют маркетинговый или рекламный подтекст.

Здесь есть совершенно другой вопрос, актуальный для всех, кто занимается музыкальным производством: различные искажения, связанные со сверхвысокочастотными сигналами. Сейчас расскажу, при чем тут эти частоты и как это связано с сэмпл-рэйтом.

Один из видов получения сверхвысоких частот – интермодуляции. Это нелинейные искажения, которые появляются при взаимодействии сигналов разных частот. Его результатом становятся новые составляющие спектра, попросту – шум.

Интермодуляции генерируют гармоники как суммы, так и разницы сигналов. Например: 10 кГц и 12 кГц дадут интермодуляции на 22 кГц и 2 кГц (10 + 12 = 22 и 12–10 = 2). Таким образом, получить у себя в проекте частоты выше предела Найквиста (22,05 кГц для проекта 44,1 кГц) совсем несложно. И это происходит не обязательно только за счет интермодуляций. Ведь мы все используем такие приборы, как компрессоры или сатураторы, которые создают дополнительные гармоники.

Проблема в том, что частоты выше предела Найквиста не прекращаются на нем, не исчезают, а отражаются вниз в виде цифрового искажения – aliasing (алиасинг). Соответственно, он грозит и имеющимся в проекте интермодуляциям, которые сами по себе шум, а тут еще будут дополнительно зашумляться.

Пример: частота 13 кГц в проекте с сэмпл-рэйтом 44,1 кГц при легкой сатурации достигнет предела Найквиста в области 22,05 кГц, но не исчезнет, а отразится вниз. При этом искажение будет гармонически не связано с исходной синусоидой в 13 кГц, а значит, может звучать дисгармонично. Чем выше величина сатурации, чем больше гармоник, тем больше создается и отражаемых искажений.

Также и в компрессии: чем жестче будут параметры работы прибора, тем больше вокруг компрессируемой частоты возникнет дополнительных обертонов. Самый очевидный для нас пример – дисторшн при минимальном уровне атаки и релиза. Но и при менее агрессивных параметрах сжатия обертоны тоже возникают, а значит, на каких-то сигналах могут создать алиасинг.

Если мы увеличим частоту дискретизации проекта до 96 кГц, то предел Найквиста расширится вверх, и можно подумать, что тогда сатурация всех высоких частот будет проходить безболезненно. Да, ситуация будет лучше, но алиасинг не уйдет до конца.