ความสำคัญของ Sample Rate กับ Bit Depth

6 เมษายน 2020

Google+
Line

44.1k, 48k, 96k เลขเหล่านี้คงเป็นที่รู้จัก และคุ้นหูกันดีอยู่แล้วสำหรับเหล่านักทำเพลงทั้งหลาย รวมถึงนักฟังเพลงหลายๆ คนที่ยังเกิดทันยุด Hi-Res DAP (Digital Audio Player) เฟื่องฟูก่อนที่จะมาเป็นยุด Streaming ในปัจจุบันก็คงจะรู้จักกันเป็นอย่างดี

เรารู้อยู่แล้วว่าตัวเลขเหล่านี้เป็นค่าที่บ่งบอกได้ถึงความละเอียดของ File เพลง ยิ่งเลขเยอะยิ่งละเอียด เสียงต้องยิ่งดีเป็นเรื่องธรรมดา แต่เราจะรู้หรือไม่ว่า ความละเอียดสูงไม่ได้ดีต่อทุกการใช้เสมอไป แล้วเราจะเลือกใช้ยังไง วันนี้ ProSCHOOL จะมาเล่าให้พวกเราได้ฟังกัน


Basic Digital Audio Resolution

ก่อนอื่น เราควรจะต้องมาเข้าใจหลักการพื้นฐานของ Digital Audio กันก่อน โดยที่โลกของ Digital นั้นจะต้องอาศัยหลักการทำงานของระบบประมวลผลที่มีข้อจำกัด ทำให้การทำงานของ Digital Processor แตกต่างจากการทำงานบน Analogue Processor โดยสิ้นเชิง ซึ่งการทำงานในรูปแบบของ Analogue ทุกอย่างจะทำงานในรูปแบบต่อเนื่อง (Continuous) แต่ Digital จะทำงานในแบบที่ต้องแบ่งเป็นช่วงเวลา (Interval) อันเกิดจากข้อจำกัดของ DAC (Digital to Analogue Converter) ที่จำเป็นจะต้องแปลงค่าจากระดับ Voltage ของสัญญาณ Audio จริงๆ ให้กลายเป็นค่าตัวเลขในระบบ Digital ซึ่งจำเป็นที่จะต้องใช้เวลาช่วงนึง

Sample Rate

ถ้าจะให้เข้าใจง่ายก็จะเทียบได้เหมือนกับการ มองเห็นการเคลื่อนไหว กับการถ่ายหนัง ที่ตาเรามองเห็นการเคลื่อนไหวแบบตามเวลาจริงทุกเสี้ยววินาทีแบบ Analogue แต่ระบบ Digital จะใช้เหมือนกับการถ่ายภาพแต่ละช่วงเสี้ยววินาทีเพื่อเก็บภาพความเคลื่อนไหวเอาไว้ที่เมื่อเอาภาพเหล่านั้นมาฉายต่อกันทีหลังจะส่งผลทำให้เราเห็นการเคลื่อนไหวที่เสมือนกับดูการเคลื่อนไหวจริงๆ ซึ่งถ้าเราเก็บภาพถี่มากพอ เราก็สามารถที่จะเห็นการเคลื่อนไหวที่แทบไม่รู้สึกแตกต่างจากการเห็นเองในโลกความเป็นจริงด้วยตาเราได้ครับ โดยที่ความถี่ในการเก็บภาพต่อวินาทีนั้นเราเรียกกันว่า Frame Rate แต่ในโลกของ Digital Audio เราจะเรียกความถี่ในการเก็บข้อมูลสัญญาณเสียงว่า Sample Rate มีหน่วยเป็น Hertz หรือย่อว่า Hz

โดยที่ความถี่ของ Sample Rate นั้นมีข้อจำกัดอยู่ครับ เนื่องจากว่าหูคนเราสามารถได้ยินเสียงที่ความถี่ในช่วง 20Hz - 20,000Hz เลยทำให้เราจำเป็นที่จะต้องใช้ค่าความถี่ของ Sample Rate อย่างน้อยไม่ต่ำกว่า 2 เท่าของความถี่ที่เราจะเก็บข้อมูล ซึ่งเท่ากับว่าเราจำเป็นที่จะต้องใช้ความถี่อย่างน้อย 40,000Hz ซึ่งความถี่ Sample Rate ต่ำสุดที่เราจะสามารถเลือกได้สำหรับ File เสียงจะอยู่ที่ 44.1kHz หรือเท่ากับ 44,100Hz นั่นเอง ซึ่งก็แน่นอนว่า Sample Rate ยิ่งเยอะ ก็คือเราเก็บข้อมูลด้วยความถี่สูง ส่งผลทำให้การเปลี่ยนแปลงของระดับสัญญาณเสียงของเรามีความสมจริงใกล้เคียงกับเสียงเดิมมากยิ่งขึ้นไปอีก

Bit Depth

มาถึงอีกค่านึงที่เป็นตัวบอกความละเอียดของ Digital Audio นั่นก็คือ Bit Depth ในเมื่อ Sampling Rate คือจำนวนความถี่ของการข้อมูลสัญญาณเสียง ในแต่ละช่วง Sample ของการเก็บข้อมูลของระบบ Digital จำเป็นที่จะต้องมีการเทียบระดับความดังสัญญาณ เพราะว่า Digital Processor ไม่สามารถที่จะทำงานกับค่าที่เท่าไหร่ก็ได้ แต่มันจะมีการกำหนดจำนวนค่าแบบขั้น (Discrete) เปรียบเทียบง่ายๆ ก็เหมือนการเอาไม้บรรทัดมาวัดขนาด เราจะวัดได้แค่ระดับความยาวที่ไม่เกินขนาดของไม้บรรทัดเท่านั้น รวมถึงค่าที่อ่านได้ก็จะขึ้นอยู่เส้นแบ่งบนไม้บรรทัดด้วย Digital Processor จะไม่สามารถอ่านค่าที่อยู่กึ่งกลางระหว่างเส้นสองเส้นได้ แต่จะใช้การประมาณว่าใกล้เคียงกับเส้นไหนมากกว่ากันโดยที่เราจะใช้ค่า Bit Depth เป็นเหมือนเส้นแบ่งในไม้บรรทัด แล้วเจ้าค่าระดับสัญญาณของเสียงเราจะถูกแบ่งเป็นหน่วยที่พอดีกับค่า Bit Depth นั้น โดยที่ Bit Depth ที่เราใช้กันในปัจจุบันสำหรับงานเสียงจะมีค่าต่ำสุดที่ 16 Bits และยิ่งถ้าค่า Bit Depth ของเราเพิ่มขึ้น ก็จะส่งผลทำให้เราสามารถแบ่งระดับความดังได้ละเอียดมากขึ้น เท่ากับว่าเราจะเก็บข้อมูลเสียงที่มี Dynamic หรือความต่างของเสียงดัง/เบาที่มากขึ้นนั่นเอง

ยิ่งเยอะ ยิ่งดี?

จากข้อมูลที่เล่ามาทั้งหมดแล้ว เราอาจจะสามารถสรุปได้ตามทฤษฎีเลยว่า ยิ่งเราใช้ Converter ที่เก็บข้อมูลเสียงด้วย Sample Rate และ Bit Depth ที่เยอะมากขึ้นเท่าไหร่ เราจะยิ่งได้ข้อมูลเสียงที่ละเอียด และสมจริงมากขึ้นเท่านั้น แต่ก็ต้องแลกมาด้วยข้อเสียหลักๆ เลย 2 อย่าง

ข้อเสียอย่างแรกคือยิ่งเราใช้ File ที่มีความละเอียดสูงเท่าไหร่ อุปกรณ์ของเราก็จะยิ่งต้องทำงานหนักมากขึ้นเท่านั้น เพราะมันจะต้องทำการ Process ข้อมูลจำนวนมากๆ ให้ทันภายในช่วงเวลาของการเล่นเพลงแบบ Realtime ซึ่งในกรณีของการ Playback นั้น เราสามารถที่จะช่วยลดความหนักของการประมวลผลได้โดยการเพิ่ม Buffer Size ที่จะบอกหน่วยประมวลผลให้ทำการคำนวนค่าล่วงหน้าก่อนที่จะปล่อยเสียงออกมา ซึ่งยิ่ง Buffer Size มีขนาดเยอะ เสียงของเราก็จะยิ่ง Delay เยอะ ซึ่งก็กลายมาเป็นปัญหา Latency นั่นเอง

ข้อเสียใหญ่ๆ อีกอย่างของ File ที่มีความละเอียดสูงก็คือมันจะต้องการพื้นที่ของอุปกรณ์จัดเก็บที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งสำหรับอุปกรณ์ในปัจจุบันแล้วขนาดของ File เพลงแบบ Stereo Track ที่มีความละเอียดสูงๆ ซักหนึ่งเพลงอาจจะไม่ได้เป็นปัญหามากนัก แต่ถ้าเราใช้กับการทำเพลงใน DAW ที่มักจะมีจำนวน track ที่เยอะก็อาจจะทำให้ Hard Disk ของเราเต็มเอาได้ง่ายๆ


แล้วใช้เท่าไหร่ถึงจะดี?

โดยปกติแล้ว ถ้าจะให้แนะนำว่าจะใช้ค่า Sample Rate และ Bit Depth ที่เท่าไหร่ เราก็จะบอกว่าขึ้นอยู่กับสื่อปลายทางที่จะใช้ครับ ยกตัวอย่างเช่นถ้าเราจะทำเพลงเพื่ออัดลงเป็น Audio CD โดยมากพวก Audio CD จะมีความละเอียดสูงสุดอยู่แค่ 44.1kHz 16Bits เท่านั้นครับ จึงทำให้เราไม่จำเป็นที่จะต้อง Export เสียงที่ความละเอียดสูงกว่านั้น เพราะสุดท้ายแล้วมันก็จะถูกแปลงลงไปเป็น 44.1kHz 16Bits อยู่ดี แต่ในการอัดเพลง หลายๆ คนอยากที่จะอัดที่ความละเอียดสูงกว่านั้นเพื่อเผื่อไว้สำหรับกระบวนการ Mixing และ Mastering จะได้มีรายละเอียด และ dynamic ของเสียงมากพอต่อการทำงานครับ

ส่วนถ้าเป็นงานเสียงสำหรับภาพยนตร์ โดยมากเค้าจะใช้ File เสียงที่ความละเอียด 48kHz 16Bits ซึ่งเป็นมาตรฐานเสียงของ File VDO ครับ โดยที่เราอาจจะใช้ความละเอียดเสียงที่สูงกว่านี้ในกรณีของแผ่น HD DVD หรือ Bluray

แต่ในปัจจุบันที่ Technology ของระบบเสียงก้าวหน้าขึ้นส่งผลให้เครื่องต่างสามารถ Playback ที่ความละเอียดสูงๆ ได้มากขึ้น แต่ก็ยังถือเป็นกลุ่มน้อยที่จะใช้ File ความละเอียดสูงเหล่านั้นครับ ซึ่งถ้าเราตั้งใจที่จะทำงานเสียงเพื่อไปลงใน format ต่างๆ เหล่านั้นแล้วล่ะก็ เราอาจจะที่ต้องเริ่มอัดเสียงกันที่ความละเอียดระดับ 192kHz ขึ้นไปเพื่อให้เหมาะสมกับ Format ที่จะนำไป Playback ครับ

ข้อควรระวังอย่างนึงคือ ถ้าเราทำงานบนเสียงที่ความละเอียดต่ำๆ แล้วการที่จะไปแปลงเป็น File ความละเอียดสูงในภายหลังจะไม่มีผลอะไรต่อคุณภาพเสียงเลยครับ เท่ากับว่าเราจะได้แค่ file เสียงที่ขนาดใหญ่ขึ้น แต่คุณภาพเสียงเหมือนเดิมเท่านั้น แต่ถ้าเราทำงานในระบบที่ความละเอียดสูง แล้วจำเป็นที่จะต้อง Convert ลงไปเป็น File ความละเอียดต่ำในภายหลัง เราสามารถที่จะทำได้ เลยทำให้ในกรณีที่เรายังไม่มั่นใจว่าเสียงของเราจะไปอยู่ใน Format ไหนบ้าง การเริ่มต้นบันทึกเสียงในระดับความละเอียดสูงอาจจะเป็นตัวเลือกที่ปลอดภัยกว่าครับ



Google+
Line