¿Cuál es la frecuencia de muestreo máxima para una grabación de sonido digital?

Creo que la forma de pensar en esto es en términos de frecuencia y frecuencia de Nyquist en particular. El rango de audición de los humanos es de 20-20,000 ciclos por segundo (Hertz o Hz). Entonces, para registrar con precisión frecuencias de hasta 20,000 ciclos por segundo, debe duplicar eso [Nyquist]. Piense en Nyquist como la frecuencia límite superior que desea grabar, luego duplique eso y esa es la frecuencia con la que necesita muestrear.

Entonces, para cubrir todo el rango de la capacidad auditiva humana, necesitará tomar una “muestra” 40,000 veces por segundo.

Estoy seguro de que de aquí proviene la popular frecuencia de audio de computadora de 44,100Hz.

Aumentar la frecuencia es posible, por supuesto. Muchas computadoras permiten el muestreo / reproducción de 96,000Hz o más. Luego puede grabar frecuencias que los humanos no pueden escuchar, lo cual no tiene mucho sentido si su audiencia principal son humanos.

El número de muestras que puede tomar por segundo está limitado solo por el hardware que está utilizando para grabar muestras. Cuanto mayor sea el número de muestras que puede tomar por segundo, mayor frecuencia [a la mitad] podrá grabar.

En los sistemas de videojuegos antiguos, por ejemplo, el audio era producido por elementos dentro de la CPU que se registraban a la velocidad del reloj de la CPU o cerca de ella. Por ejemplo, la CPU NES de 1.789MHz podría emitir sonido que tenía un rango perceptible mucho más alto que el humano. Especificaciones técnicas de Nintendo Entertainment System.

Aparentemente hay alguna indicación de que, aunque los humanos no pueden escuchar tonos discretos por encima de unos 20,000 Hz, pueden detectar la presencia o ausencia de componentes de hasta aproximadamente 32KHz en las señales de audio. Además, no es posible tener un rango de frecuencia restringido sin afectar la relación de tiempo de las señales dentro de ese rango: cuanto más demarcado con precisión es el rango, peor es el efecto.
Esto significa que si graba a 44KHz, para evitar respuestas espurias, debe enviar la señal a través de un filtro de “pared de ladrillo” a 20KHz más o menos, y esto tendrá un efecto significativo en las formas de onda y, por lo tanto, en la información de fase en el señal. Si graba a algo así como 96 o 192KHz, puede escapar con un filtrado mucho menos pronunciado para que el efecto en el sonido sea menos evidente.
Tenga en cuenta que si graba utilizando un medio analógico, como una grabadora de cinta, todavía tiene un filtrado de alta frecuencia debido a las limitaciones inherentes de la respuesta de alta frecuencia de la grabadora o lo que sea. Los máximos simplemente no caerán tan precipitadamente como lo hacen con un sistema digital. La grabadora analógica simplemente (generalmente) no hace nada con las frecuencias altas con las que no puede lidiar (excepto perderlas), mientras que la grabadora digital “alias” las frecuencias altas en la banda de audio donde serán extremadamente obvias y desagradable. De ahí la necesidad del filtrado empinado.

No hay una frecuencia de muestreo digital máxima per se. El máximo está limitado solo por la tecnología. Soy consciente de las frecuencias de muestreo utilizadas en el rango de 300 MHz y estoy seguro de que los ingenieros han aumentado aún más.

Sin embargo, hay un rendimiento decreciente. Investigue a Nyquist, quien dijo que puede representar con precisión una frecuencia de audio al muestrearla al doble de la frecuencia. Dado que la audición humana alcanza su punto máximo a 20 kHz, los CD están un poco por encima del doble que a 44,1 kHz.

Sin embargo, la gente descubrió rápidamente que obtienes más detalles y profundidad si usas frecuencias más altas. Por varias razones, se introdujeron 48 kHz, pero eso aún no era lo suficientemente alto. Las compañías tecnológicas decidieron duplicar ambas, razón por la cual verá 88.2 y 96 kHz como frecuencias de muestreo / grabación populares. Todavía busco compañías tecnológicas con más detalles y luego las dupliqué nuevamente para que vea 176.4 y 192 kHz como las populares tasas de muestreo / grabación.

Ostensiblemente ahora grabamos a 8 veces más que nuestra frecuencia audible máxima.

Podríamos ir más alto, pero eso requiere más potencia de computadora y memoria. Además, no obtienes mucho por tu dinero para hacerlo.

Como nota al margen, muchas personas escuchan mp3 y archivos AAC que tienen una resolución mucho más baja que incluso 44.1, entonces, ¿por qué molestarse en aumentar la frecuencia de muestreo cuando nuestra audiencia sigue reduciéndolos?

¡Espero que ayude!
Stuart
http://pyramidmusic.com