Co to jest częstotliwość próbkowania? (Sample Rate)
Częstotliwość próbkowania (ang. Sample Rate) to liczba próbek dźwięku pobieranych na sekundę podczas konwersji sygnału analogowego na cyfrowy. Wyrażana jest w hercach (Hz) lub kilohercach (kHz) i określa, jak często rejestrowane są dane audio w jednostce czasu.
W kontekście nagrań dźwiękowych i cyfrowego przetwarzania audio, częstotliwość próbkowania ma kluczowy wpływ na jakość i szczegółowość dźwięku, a jej wartość zależy od zastosowania danego nagrania.
Jak działa częstotliwość próbkowania?
Podczas nagrywania dźwięku w postaci cyfrowej analogowy sygnał akustyczny jest przekształcany w postać cyfrową poprzez proces próbkowania (sampling). Im wyższa częstotliwość próbkowania, tym więcej informacji o dźwięku jest rejestrowanych, co prowadzi do większej precyzji i lepszej jakości nagrania.
Przykładowo:
- 44,1 kHz oznacza, że na każdą sekundę nagrania pobierane jest 44 100 próbek sygnału dźwiękowego.
- 96 kHz oznacza, że każda sekunda dźwięku jest reprezentowana przez 96 000 próbek, co zapewnia wyższą dokładność odtwarzania dźwięku.
Podstawą teorii próbkowania jest twierdzenie Nyquista-Shannona, które mówi, że częstotliwość próbkowania powinna być co najmniej dwukrotnie większa niż najwyższa częstotliwość dźwięku, który ma być dokładnie odwzorowany.
Standardowe częstotliwości próbkowania w audio
Różne standardy częstotliwości próbkowania są stosowane w różnych zastosowaniach:
- 8 kHz - Telefonia analogowa, VoIP, kompresja głosu
- 16 kHz - Radiokomunikacja, transmisje głosowe
- 22,05 kHz - Niskiej jakości nagrania internetowe
- 32 kHz - Radio FM, telewizja analogowa
- 44,1 kHz - Standard dla płyt CD i formatów MP3
- 48 kHz - Standardowe nagrania filmowe, DVD, telewizja cyfrowa
- 96 kHz - Profesjonalne nagrania studyjne, formaty HD Audio
- 192 kHz - Zaawansowane nagrania studyjne, mastering muzyczny
Wpływ częstotliwości próbkowania na jakość dźwięku
- Wyższa częstotliwość próbkowania → lepsza jakość, większa szczegółowość dźwięku, ale też większy rozmiar pliku.
- Niższa częstotliwość próbkowania → gorsza jakość dźwięku, mniej szczegółów, mniejsze pliki.
W praktyce dla muzyki i nagrań studyjnych stosuje się standardy 44,1 kHz, 48 kHz i wyższe, natomiast w transmisjach głosu i komunikacji (np. VoIP, radio) częściej stosowane są niższe wartości, jak 8–16 kHz, które są wystarczające do rozpoznawalności mowy.
Częstotliwość próbkowania to kluczowy parametr w cyfrowym dźwięku, określający, jak dokładnie sygnał audio jest zapisywany i odtwarzany. Wyższa częstotliwość oznacza lepszą jakość dźwięku, ale też większe wymagania dotyczące pamięci i przepustowości. Wybór odpowiedniej wartości zależy od zastosowania nagrania, przy czym standardy 44,1 kHz i 48 kHz są najczęściej stosowane w muzyce i produkcjach multimedialnych.
