ما هو معدل أخذ العينات؟ ولماذا يهم الموسيقى؟

30

هل تسمع باستمرار الناس يتحدثون عن معدل أخذ العينات في الموسيقى؟ ولكن لست متأكدا ما هو هذا في الواقع؟؟ حسنًا يا صديقي ، لقد أتيت إلى المكان الصحيح.

على المستوى الأساسي ، يكون معدل أخذ العينات نتيجة لرقمنة الصوت. بينما تكون موجات الصوت التناظرية مستمرة ، تتكون الموسيقى الرقمية من الكثير من نقاط البيانات الصغيرة التي يتم تشغيلها واحدة تلو الأخرى.

لكننا نتقدم على أنفسنا.

معدل أخذ العينات في الصوت هو حرفياً عدد “العينات” المأخوذة في الثانية. يقاس هذا بالهرتز (هرتز).

الآن ، المعدل الشائع هو معدل الأقراص المضغوطة أو FLAC ، وهو ملف صوتي غير ضائع. هذه الساعات في 44.1 كيلو هرتز. ما يعنيه هذا عمليًا هو أنه لكل ثانية من الموسيقى ، يتم أخذ 44100 عينة من إشارة تناظرية مستمرة من أجل إنشاء ملف رقمي.

كلما زاد هذا الرقم ، زادت جودة الصوت – إلى حد ما ، لكننا سنصل إلى ذلك قريبًا. هذا الرسم البياني هو أداة تصور جيدة لكيفية عمل ذلك:

هذه أداة تصور مفيدة ، لأنها توضح بوضوح كيف أن معدل أخذ العينات المرتفع (الموجة الموجودة أسفل المحور السيني) ينتج موجة أكثر دقة. ملاحظة سريعة هنا: الرسوم البيانية مثل هذا يمكن أن تكون مضللة لأن هذه الموجة الصوتية الخشنة لا تحدث. في الواقع ، تعمل عملية تحويل الملف الرقمي إلى صوت تناظري على تسهيل ذلك.

كل هذا كان يجب أن يوضح لك ما هو معدل أخذ العينات في الصوت ، ولكن لدينا الآن سؤال آخر …

ما هو تأثير معدل أخذ العينات على الموسيقى؟

لقد تطرقنا بالفعل إلى مشكلة الدقة (أي كلما زاد معدل أخذ العينات ، زادت الجودة) ، ولكن الأمر ليس بهذه البساطة. يرتبط معدل أخذ العينات مباشرة بالتردد ، أي أعلى صوت يمكن إعادة إنتاجه بدقة.

لنلقِ نظرة على الرقم الشائع 44.1 كيلو هرتز الذي ناقشناه سابقًا.

يسمح هذا بتشغيل أصوات تصل إلى 22 كيلو هرتز. السبب في أن هذا التردد وليس 44.1 كيلو هرتز يعود إلى نظرية نيكويست شانون. كان لدى هؤلاء الأشخاص ما يقولونه عن ذلك:

“إذا قام النظام بتجميع عينات إشارة تناظرية بشكل موحد بمعدل يتجاوز أعلى تردد للإشارة بمعامل اثنين على الأقل ، فيمكن استرداد الإشارة التناظرية الأصلية تمامًا من القيم المنفصلة الناتجة عن أخذ العينات.”

إذا كنت تريد أن تعرف أكثر، يمكنك الذهاب والقراءة عنها هنا. أسهل طريقة لتذكرها هي أن معدل أخذ العينات من الصوت يحتاج إلى ضعف معدل أعلى تردد يجب إعادة إنتاجه.

هذه صورة فلماذا لا؟

ما هي ترددات معدل أخذ العينات
طريقة سهلة لتذكر تأثيرها على الصوت.

هل تتذكر سابقًا عندما قلت إن معدل أخذ العينات يؤثر على الجودة ، ولكن إلى حد معين فقط؟ حان الوقت لحل ذلك.

تمتد حدود سمع الإنسان من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز. الحقيقة هي أن غالبية الناس لا يسمعون في أي مكان بالقرب من هذه المرتفعات. متوسط ​​الحد الأقصى للبالغين بين بين 15 كيلو هرتز و 17 كيلو هرتز.

ما يعنيه هذا هو أن الأقراص المضغوطة والعديد من ملفات FLAC تقوم بتشغيل الموسيقى بترددات أبعد مما يمكن أن يسمعه البشر.

بالطبع ، هذا موضوع مثير للجدل. إذا كنت تتصفح المنتديات ، فستجد الكثير من الأشخاص يجادلون في قضية 48 كيلو هرتز (وهو ما أعتقد أنه منطقي) ، و 96 كيلو هرتز ، وحتى معدلات أخذ العينات 192 كيلو هرتز.

لن أتطرق إلى هذا كثيرًا (الكثير من وجهة نظري مع الموسيقى هي أنه إذا كانت تجعلك سعيدًا ، فلا بأس – من أنا لأحكم؟) ، لكن العلم الذي يدعم أهمية معدلات أخذ العينات العالية المستمعين مهتزون في أحسن الأحوال ، وغير موجودين في أسوأ الأحوال.

سأقول هذا رغم ذلك: أنا أتحدث عن هذا من منظور مستهلك الموسيقى. للتسجيل ، معدلات عالية لأخذ العينات علبةيمكنك قراءة المزيد عنها هنا أن تكون أداة مفيدة ، ويرجع ذلك أساسًا إلى مجموعة كاملة من التفاصيل الفنية.

TL ؛ DR

يمكن اعتبار معدل أخذ العينات كإصدار صوتي من الإطارات في الثانية. هو عدد “المقاطع” المأخوذة من موجة صوتية تناظرية لجعلها ملفًا رقميًا.

علاوة على ذلك ، يتحكم معدل أخذ العينات أيضًا في أعلى تردد يمكن إعادة إنتاجه بدقة بواسطة ملف رقمي.

ها نحن يا ناس! بعض التحليلات حول ماهية معدل أخذ العينات ، فقط لك.

تم النشر في ٣ مارس ٢٠٢١ – ١٠:٤٠ بالتوقيت العالمي المنسق