Een samplefrequentie legt frequenties vast tot de helft van zichzelf, de Nyquist-grens, dus 44,1 kHz reikt tot 22,05 kHz, ruim boven de bovengrens van het menselijk gehoor. Verdubbelen naar 96 kHz kost twee keer de opslag en levert ruimte op die niemand rechtstreeks hoort. Ongecomprimeerde bitrate is samplefrequentie × bitdiepte × kanalen, dus 48 kHz 24-bits stereo is 2.304 kbps en een uur daarvan is ongeveer een gigabyte.
Dat maakt hoge frequenties niet zinloos. Het maakt het voordeel indirect, en het waard om precies te benoemen in plaats van aan te nemen.
Wat zegt de rekensom?
Ongecomprimeerde grootte is samplefrequentie × bitdiepte × kanalen × seconden ÷ 8. De getallen rekenen de megabyte als 1.048.576 bytes, net als de calculator.
| Formaat | Bitrate | Eén uur |
|---|---|---|
| 44,1 kHz, 16-bits, stereo | 1.411 kbps | ~605 MB |
| 44,1 kHz, 24-bits, stereo | 2.117 kbps | ~908 MB |
| 48 kHz, 24-bits, stereo | 2.304 kbps | ~988 MB |
| 96 kHz, 24-bits, stereo | 4.608 kbps | ~1,93 GB |
| 320 kbps gecomprimeerd | 320 kbps | ~137 MB |
Opslag groeit lineair met alle drie de factoren, en dat maakt de keuze makkelijk te overzien en makkelijk een factor vier mis te hebben zonder het te merken.
Wat is het echte argument voor hogere frequenties?
Ruimte voor het filter. Een converter heeft een anti-aliasingfilter onder de halve samplefrequentie nodig, en dat filter kan niet oneindig steil zijn, dus bij 44,1 kHz moet het zijn werk doen in de smalle strook tussen ongeveer 20 en 22 kHz.
Een hogere frequentie legt dat filter ver boven het hoorbare bereik, waar zijn fasegedrag en rimpel niets kunnen raken wat je hoort. Voor bewerking geldt hetzelfde: sommige niet-lineaire plug-ins maken harmonischen boven Nyquist die als aliasing terugvouwen, en op een hogere frequentie werken duwt die artefacten uit de weg.
Beide gaan over de productieketen, niet over het afgeleverde bestand. Daarom is de professionele gewoonte hoog opnemen en mixen en afleveren op 44,1 of 48 kHz.
Wat verandert de bitdiepte?
Het dynamisch bereik, niet de frequentie. Elke bit is ongeveer 6 dB, dus 16-bits geeft zo’n 96 dB bereik en 24-bits ongeveer 144.
Zesennegentig decibel is ruim voldoende voor een afgewerkte master. Waar 24-bits zijn geld waard is, is bij de opname, waar je flink wat ruimte onder de clipgrens wilt laten en toch een lage ruisvloer wilt houden: met 24 bits kun je 20 dB zachter opnemen en niets verliezen wat ertoe doet.
Het is dezelfde ruil als een foto met ruimte om op te trekken belichten: de extra diepte is een verzekering tijdens de opname, geen kwaliteit bij de aflevering.
Het aantal kanalen vermenigvuldigt alles en is de factor die je het makkelijkst vergeet. Een stereopaar is twee keer een monobestand; een 5.1-mix zes keer; en een ambisonische of objectgebaseerde sessie kan tientallen kanalen hebben, en dan is de opslagsom geen bijzaak meer maar gaat hij de opzet van het project bepalen.
Welke frequentie moet een project gebruiken?
Die van de bestemming, en daar blijven. Video is vrijwel overal 48 kHz; muziekdistributie is 44,1 kHz; beide worden omgezet vanuit de frequentie waarop de sessie liep, en elke omzetting is een resample.
Wat je wilt vermijden zijn herhaalde frequentiewisselingen. Elke resample is een interpolatie, en al is een goede transparant, een keten van vier in één workflow doet het materiaal geen goed.
Wat haalt compressie eigenlijk weg?
Detail waarvan de encoder voorspelt dat je het niet mist, gekozen door een psychoakoestisch model en niet op frequentie. Harde geluiden maskeren zachtere dichtbij in frequentie en in tijd, en een lossy codec besteedt zijn bits aan wat na die maskering nog hoorbaar is.
Daarom klinkt dezelfde bitrate op verschillend materiaal heel anders. Een volle mix verbergt veel; een solo-instrument met stilte eromheen verbergt bijna niets, en daar hoor je artefacten van een lage bitrate het makkelijkst.
Vragen die mensen stellen
Is 320 kbps transparant? Voor de meeste luisteraars bij het meeste materiaal wel. De hoorbare verschillen die overblijven zitten in specifiek lastig materiaal, applaus, bekkens, sommige synthese, niet over de hele linie.
Verbetert een hogere samplefrequentie de bas? Nee. Bas zit bij geen enkele gangbare frequentie in de buurt van de Nyquist-grens. Laag goed weergeven is een kwestie van monitoren en ruimte, niet van samplen.
Wat is Nyquist precies? De stelling dat een signaal dat in band beperkt is tot onder de halve samplefrequentie exact uit zijn samples te reconstrueren is. Het praktische voorbehoud zit in ‘in band beperkt’: alles boven de grens moet vóór het samplen worden weggefilterd, niet erna.
Waarom 44,1 en niet 44? Het komt voort uit het opslaan van digitale audio op videoband in de begintijd van de cd, waar de beschikbare lijn- en beeldsnelheden precies dat getal opleverden. Het is een overblijfsel van hardware uit de jaren zeventig dat die hardware een halve eeuw heeft overleefd.
Moet ik een oude opname upsamplen? Het levert niets op wat niet is vastgelegd. Upsamplen kan een latere bewerkingsstap beter laten werken, maar geen bandbreedte terugbrengen die het origineel nooit had.
Doet dithering ertoe? Bij het verlagen van de bitdiepte wel. 24 bits afkappen tot 16 geeft een gecorreleerde kwantisatiefout die slechter klinkt dan de ruis waarmee dither hem vervangt, en daarom is het de laatste stap van een master en geen optie.
De frequentie bepaalt de bandbreedte, de diepte het dynamisch bereik, en geen van beide is de reden dat een opname goed klinkt. Beide sommen komen van één pagina: bestandsgrootte berekenen neemt een frequentie, een diepte en een aantal kanalen, geeft de ongecomprimeerde bitrate, en zet die om in megabytes per minuut en per uur. De Nyquist-grens doe je uit je hoofd: het is de helft van de frequentie.