Vzorkovací frekvence (Sampling Rate)

Vzorkovací frekvence udává počet vzorků (snímků) zvuku, které jsou zachyceny za jednu sekundu při převodu analogového signálu na digitální. Měří se v hertzech (Hz) nebo kilohertzech (kHz).

Čím vyšší je vzorkovací frekvence, tím jemnější je časové rozlišení záznamu a tím vyšší frekvence (výšky) je systém schopen věrně zaznamenat.

Nyquistův–Shannonův teorém

Tento fyzikální zákon je základem digitálního audia. Praví, že pro věrné zachycení určité frekvence musí být vzorkovací frekvence alespoň dvakrát vyšší než nejvyšší zaznamenávaný kmitočet.

Lidské ucho slyší zvuky do cca 20 kHz.

Abychom slyšeli vše, co ucho zvládne, potřebujeme vzorkovací frekvenci alespoň 40 kHz.

Proto je standard pro CD nastaven na 44,1 kHz (s malou rezervou pro filtry).

Běžně používané hodnoty

Frekvence	Použití	Charakteristika
8 kHz	Telefonní hovory	Stačí pro srozumitelnost řeči, ale zvuk je „pod dekou“.
44,1 kHz	Audio CD	Standard pro hudbu, MP3, FLAC. Pokrývá celé lidské slyšení.
48 kHz	Video a film	Standard pro DVD, Blu-ray a televizní vysílání. Snazší synchronizace s obrazem.
88,2 / 96 kHz	Hi-Res Audio	Používá se v profi studiích a pro audiofilské nahrávky.
192 kHz	Mastering	Extrémně vysoké rozlišení pro náročné studiové úpravy.

Aliasing a Anti-aliasing filtr

Pokud by se do systému dostala frekvence vyšší, než je polovina vzorkovací frekvence (tzv. Nyquistův kmitočet), došlo by k jevu zvanému aliasing. Ten vytváří falešné, nepříjemné pazvuky. Proto je každý převodník vybaven filtrem, který vše nad hranicí slyšitelnosti předem odřízne.

[Image showing aliasing effect: high-frequency wave appearing as a low-frequency ghost wave]

Má smysl používat více než 44,1 kHz?

Tato otázka je v audio komunitě předmětem debat:

Ve studiu (Ano)

Při práci v DAW má vyšší frekvence (např. 96 kHz) smysl. Efekty jako ekvalizéry nebo kompresory pracují přesněji a předchází se vzniku digitálních chyb při složitých výpočtech.

Pro poslech (Sporné)

Protože lidé nad 20 kHz neslyší, většina posluchačů rozdíl mezi 44,1 kHz a 192 kHz na běžné aparatuře nepozná. Vyšší frekvence navíc znamenají mnohem větší soubory. Hi-Res audio (96+ kHz) je tedy určeno především pro majitele špičkové Hi-Fi techniky.

Srovnání velikosti souborů (nekomprimovaně)

* 1 minuta (16-bit, 44,1 kHz): 10,1 MB * 1 minuta (16-bit, 96 kHz): 22,0 MB * 1 minuta (16-bit, 192 kHz): 43,9 MB

Tip pro praxi: Pokud tvoříte hudbu pro YouTube nebo film, nastavte si v DAW vzorkovací frekvenci na 48 kHz. Vyhnete se tak nutnosti převodu (resamplingu) při exportu videa, který může v některých případech mírně degradovat kvalitu.

— Viz také: Bitová hloubka, Audio Kodeky, DAW, Psychoakustika