티스토리 뷰
'Sample rate'란?
Sample rate는 말 그대로 샘플이 취득되는 속도입니다. "샘플"은 오디오 트랙 내의 어느 특정 시간에 측정값으로, 1과 0의 바이너리 언어로 기술되어 있습니다" 이 측정을 매초 수천 수만 번 반복합니다.스냅샷의 촬영 빈도는, 샘플 레이트 또는 샘플링 빈도를 나타냅니다. 단위는 '샘플초'로 초당 1,000회를 의미하는 킬로헤르츠(kHz)로 나타납니다. 예를 들어 음악CD의 샘플레이트는 44.1kHz로 아날로그 신호는 초당 44,100회 샘플링됩니다.
1940년대로 거슬러 올라가 Nyquist–Shannon의 정리가 발전했습니다. 샘플링 주파수가 샘플링되는 신호의 최대주파수의 2배를 넘을 경우 원래의 신호를 충실히 재구축할 수 있다고 정리는 설명하고 있습니다. 나이키스트 제한이 샘플링되는 신호의 최고 주파수를 넘는 한 원래의 아날로그 신호를 손실 없이 재구성할 수 있습니다. 낮은 샘플링 레이트를 사용하면 원래 신호의 정보가 샘플링된 신호에서 완전히 회복되지 않거나 "에일리어스"라고 불리는 가청 영역이 생성될 수 있습니다.
Sample rate가 44.1kHz일 경우 캡처하여 저장할 수 있는 최고 주파수는 샘플링 주파수의 절반 이하 즉 약 22kHz입니다. 인간의 가청 범위의 표준은 20~20,000Hz이지만 실제로는 그렇게 높은 주파수가 아닙니다. 연령, v평소 환경 문제에 의해 고주파에 대한 감도가 저하됩니다. 샘플레이트를 48kHz로 올리면 나이키스트 주파수는 24kHz 미만으로 상승하며 96kHz로 녹음하면 나이키스트 주파수는 48kHz 미만이 됩니다.가청 범위를 1옥타브 넘습니다.
Sample Rate의 목적
Sample Rate를 측정하거나 많은 것을 캡처한다고 알려져 있지만 실제로는 주파수를 측정하는 것뿐입니다.
44.1kHz의 이유
그럼 많은 디지털 형식의 '표준' 샘플 레이트로 44.1kHz가 된 이유는 무엇일까요? 제가 들은 바로는 디지털 오디오가 보급될 당시에는 48kHz가 '프로' 규격이었습니다. 제조사는 디지털 카피를 방지하기 위해 컨슈머디바이스에 다른 레이트를 사용하기를 원했습니다. 디지털오디오를 샘플레이트 4만8000에서 4만4100으로 수학적으로 바꾸기는 쉽지 않고 호환되지 않아 컨슈머기어로 선택했습니다.
높은 Sample rate를 사용하는 이유
샘플링 레이트가 높은 것이 장점이 되는 이유에는 여러 가지가 있습니다.첫 번째는 음악 CD의 표준은 44.1kHz이지만 비디오의 표준은 48kHz입니다. 통상, 영화나 텔레비전의 일을 하고 있는 스튜디오는, 사내 표준으로서 48 kHz를 사용할 수 있습니다. 그러나 88.2kHz, 96kHz, 192kHz 등의 높은 샘플 레이트에는 목적이 있을 수 있으나 그렇지 않을 수도 있습니다.
나이키스트의 정리가 나타내는 것을 생각해보면 샘플 레이트의 절반 이하의 주파수는 재구축할 수 있습니다. 그럼 샘플 레이트의 절반 이상의 주파수는 어떻게 되는 것일까요? 이 정리는 나이키스트 제한을 초과하는 주파수가 적절히 표시되지 않음을 나타내고 있으며 사실임이 증명되었습니다. 이 제한을 넘는 주파수는 오디오 오디오 스펙트럼에서 스플리어스 신호로서 나타날 수 있습니다. 이는 '에일리어스'라고 불리며 아날로그 오디오를 디지털 형식으로 변환하기 전에 대역 제한(필터링)에 의해 방지해야 합니다. 즉, ADC에는 나이키스트 제한에 로우패스 필터가 있어 대역 밖의 주파수가 컨버터에 도달하는 것을 저지합니다. 이것은 초기 ADC에서의 큰 문제로 필터는 신호를 가청적으로 열화시킵니다. 하지만 요즘 시대의 샘플링 속도 변환 기술은 놀라운 효과를 발휘하므로 변환이 있다고 해서 음질이 크게 저하되지는 않을 것입니다.