Pro nováčky může být technický slovník a požadavky, které tvoří svět digitálního záznamu zvuku, matoucí. Vzorkovací frekvence je jedním z nejdůležitějších faktorů, které je třeba v této oblasti brát v úvahu, protože přímo ovlivňuje kvalitu zvuku. V tomto článku se budeme zabývat funkcí vzorkovací frekvence při záznamu zvuku a odpovíme na často kladené otázky, například zda je vždy vhodnější větší vzorkovací frekvence, jaké jsou rozdíly mezi 44,1 kHz a 48 kHz, zda je 44,1 kHz skutečně kvalita CD a jak spolu souvisí vzorkovací frekvence a bitová rychlost.
Počet vzorků zvuku pořízených každou sekundu při nahrávání se označuje jako vzorkovací frekvence. Digitální zvuk se obvykle nahrává se vzorkovací frekvencí 44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz a 192 kHz. Původní analogový zvuk je v digitální oblasti replikován tím věrněji, čím vyšší je vzorkovací frekvence. Výsledkem je, že vyšší vzorkovací frekvence může zachytit jemnější nuance a detailní rysy zvuku, čímž vzniká zvuk vyšší kvality.
Je důležité si uvědomit, že vyšší vzorkovací frekvence nepřináší vždy zjevné nebo potřebné výhody. Například běžný posluchač nemusí zaznamenat velký rozdíl v kvalitě zvuku mezi vzorkovací frekvencí 48 kHz a 96 kHz. Je to způsobeno tím, že vzorkovací frekvence 44,1 kHz je často považována za dostatečnou pro přesné zachycení a reprodukci zvuku v rozsahu lidského sluchu, který obvykle sahá do cca 20 kHz.
Pro zodpovězení otázky, zda je 192 kHz lepší než 96 kHz, je nezbytné pochopit, že výhody takto vysokých vzorkovacích frekvencí silně závisí na přesném záznamovém a přehrávacím zařízení a také na kvalitě zdrojového materiálu. I když někteří tvrdí, že vyšší vzorkovací frekvence mohou hudbu vykreslit přesněji a precizněji, rozdíly mohou být pro většinu praktických aplikací nevýznamné a dodatečné náklady na ukládání a zpracování spojené s vyššími vzorkovacími frekvencemi mohou převýšit případné výhody.
Při rozhodování mezi nahráváním na frekvenci 44,1 kHz a 48 kHz je třeba vzít v úvahu historickou složku. Vzorkovací frekvence pro standard CD, který byl vytvořen v 80. letech 20. století, je 44,1 kHz. Vzhledem k tomu, že se tato vzorkovací frekvence často používá, mnoho zvukových profesionálů a hudebníků si na ni zvyklo. Na druhou stranu, protože více odpovídá typickým snímkovým frekvencím používaným v těchto odvětvích, je při výrobě a přenosu videa často upřednostňována vzorkovací frekvence 48 kHz. Rozhodnutí mezi 44,1 kHz a 48 kHz nakonec závisí na konkrétních potřebách produkce a zamýšleném distribučním médiu.
Na rozdíl od všeobecného předpokladu není kvalita CD určena pouze vzorkovací frekvencí 44,1 kHz. Kvalita CD navíc zahrnuje bitovou hloubku 16 bitů. Dynamický rozsah a rozlišení zvuku jsou určeny bitovou hloubkou, ale frekvenční rozsah je určen vzorkovací frekvencí. V důsledku toho se zvuk v kvalitě CD běžně nahrává při frekvenci 44,1 kHz s 16bitovou bitovou hloubkou.
V neposlední řadě je důležité pochopit, jak spolu souvisí vzorkovací frekvence a bitová rychlost. V digitálním zvuku jsou vzorkovací frekvence a bitová rychlost dvě různé charakteristiky. Rozdíl mezi vzorkovací frekvencí a bitovou rychlostí spočívá v tom, kolik zvukových vzorků je pořízeno za sekundu a kolik dat je použito k popisu každého vzorku. Bitová rychlost se často vyjadřuje v kilobitech za sekundu (kb/s) a často se s ní spojují komprimované hudební formáty, jako je MP3. Bitová rychlost je řízena řadou proměnných, včetně nastavení kódování a kompresních algoritmů, proto není přímo určena vzorkovací frekvencí. Proto je nesprávné srovnávat určitou bitovou rychlost, například 320 kb/s, s určitou vzorkovací frekvencí, například 44,1 kHz.
Závěrem lze říci, že vzorkovací frekvence má významný vliv na kvalitu zvuku digitálních zvukových nahrávek. Vyšší vzorkovací frekvence by mohla být schopna zachytit více detailů, i když výhody nemusí být vždy zřejmé nebo potřebné. Konkrétní potřeby projektu a distribuční formát, který má být použit, určí vzorkovací frekvenci, která má být použita. Při bitové hloubce 16 bitů a vzorkovací frekvenci 44,1 kHz se běžně nahrává zvuk ve kvalitě CD. Bitová rychlost je řízena řadou jiných faktorů než vzorkovací frekvencí, proto je zásadní si uvědomit, že vzorkovací frekvence a bitová rychlost jsou oddělené prvky.
Množství bitů při odkazu na vzorkovací frekvenci je bitová hloubka, která stanovuje dynamický rozsah a rozlišení zvuku. Pokud jde o kvalitu zvuku, je 24bitový zvuk obvykle považován za lepší než 16bitový.
Dynamický rozsah 16bitového zvukového vzorku je 96 dB, což často stačí pro většinu spotřebitelských aplikací. 24bitový zvuk má však dynamický rozsah 144 dB, který je podstatně širší a umožňuje větší jemnost a detailnost zvukového podání.
I když ne každý dokáže rozlišit 16bitový a 24bitový zvuk, pro osoby pracující v profesionální zvukové produkci nebo používající špičkové zvukové vybavení to může být zásadní. Protože 24bitový zvuk má vyšší bitovou hloubku než 16bitový zvuk, dokáže zachytit jemnosti a tišší prvky, které nemusí být v 16bitovém zvuku tak dobře slyšitelné, a poskytuje tak přesnější zobrazení původního zvuku.
Je důležité si uvědomit, že na to, jak bitová hloubka ovlivňuje kvalitu zvuku, mají vliv i další prvky, například kalibr nahrávky, zdrojový materiál a přehrávací zařízení. Nicméně 24bitový zvuk je obvykle považován za zvuk s lepší kvalitou než 16bitový.