W celu minimalizacji aliasingu podczas konwersji A/C sygnału fonicznego zawierającego częstotliwości składowe z pasma akustycznego 20 Hz - 20 kHz, wartość częstotliwości próbkowania powinna wynosić minimalnie
Dobrze zauważone, że właśnie 40 kHz powinno być minimalną częstotliwością próbkowania przy digitalizacji sygnału fonicznego obejmującego całe pasmo słyszalne, czyli od 20 Hz do 20 kHz. Wynika to bezpośrednio z twierdzenia Nyquista-Shannona, które mówi, że aby wiernie odtworzyć sygnał, bez efektu aliasingu, częstotliwość próbkowania musi być co najmniej dwa razy większa od najwyższej częstotliwości w sygnale. W praktyce dla audio, gdzie najwyższa słyszalna częstotliwość to 20 kHz, oznacza to właśnie 40 kHz. Co ciekawe, standard Compact Disc Audio przyjął jeszcze nieco wyższą wartość: 44,1 kHz, żeby zostawić zapas na niefiltrowane składowe i ograniczyć możliwość zakłóceń. Moim zdaniem, w pracy z dźwiękiem, zawsze warto pamiętać o zapasie powyżej minimum, bo rzeczywiste filtry antyaliasingowe nie są idealne i przepuszczają trochę sygnału poza swoim zakresem. W zastosowaniach profesjonalnych coraz częściej spotyka się próbkowanie na poziomie 48 kHz, a nawet 96 kHz, ale minimalnie – zgodnie z teorią – to właśnie 40 kHz. To dobry przykład, jak teoria matematyczna przekłada się bezpośrednio na wymagania sprzętowe i standardy w branży dźwiękowej.
Częstym błędem przy wyborze częstotliwości próbkowania jest założenie, że wystarczy, by była ona równa albo tylko trochę większa od najwyższej częstotliwości analizowanego sygnału – na przykład 20 kHz dla pasma fonicznego. To jednak prowadzi bezpośrednio do problemu aliasingu, czyli zniekształceń polegających na tym, że wyższe częstotliwości są mylnie odczytywane jako niższe. Zasada Nyquista-Shannona jasno mówi, że aby całkowicie uniknąć aliasingu, trzeba próbować przynajmniej dwa razy szybciej niż wynosi najwyższa częstotliwość sygnału. Jeśli ktoś wybiera 10 kHz, to już pomija zupełnie większość pasma akustycznego – przy tak niskiej częstotliwości próbkowania nawet połowy informacji nie da się odtworzyć poprawnie. 20 kHz to częsty wybór tych, którzy patrzą intuicyjnie, ale nie uwzględniają tego, że w cyfrowym przetwarzaniu dźwięku sygnały powyżej połowy częstotliwości próbkowania będą się fałszować. Wybór 30 kHz wydaje się wielu osobom rozsądny jako lekka górka nad maksimum pasma, ale dalej nie spełnia podstawowego wymogu, przez co aliasing dalej będzie obecny w zakresie wysokich tonów. Moim zdaniem, najbardziej mylące jest to, że w praktyce nie zawsze słychać od razu skutki złego próbkowania, szczególnie na gorszym sprzęcie, dlatego łatwo to przeoczyć. Dopiero przy analizie widma, czy na lepszym torze audio, wyraźnie widać zniekształcenia i utratę szczegółów. Właśnie dlatego w branży, zarówno w nagrywaniu muzyki, jak i systemach telekomunikacyjnych, standardem stały się częstotliwości próbkowania wyraźnie powyżej progu Nyquista, np. wspomniane 44,1 kHz czy 48 kHz. To nie tylko zabezpiecza jakość, ale też ułatwia projektowanie filtrów antyaliasingowych, które w praktyce nigdy nie są idealnie strome i zawsze coś przepuszczą powyżej swojego zakresu. Podsumowując: tylko wartość 40 kHz i więcej gwarantuje, że sygnał foniczny z całego pasma akustycznego będzie wiernie zapisany cyfrowo bez niepożądanych zniekształceń.