Aliasing im Audiobereich gehört zu den Konzepten, die Sie vielleicht intuitiv kennen, für die Sie aber nicht die richtigen Worte finden. Die meisten Musikproduzenten und sogar Gelegenheitshörer können erkennen, dass etwas nicht stimmt, wenn Aliasing auftritt. Es lohnt sich jedoch, ein genaues Verständnis dafür zu haben, wie das ursprüngliche Audiosignal beschädigt wird, damit Sie diesen destruktiven Audioprozess vermeiden können.
Im Folgenden erklären wir, was Aliasing im Audiobereich ist, wie es sich anhört und welche Strategien Sie anwenden können, um Aliasing in Ihrem Mix zu vermeiden.
Verstehen von Aliasing in Audio
Aliasing ist ein destruktiver Prozess, der bei der Umwandlung eines analogen Signals (oder Live-Sounds) in digitales Audio auftreten kann. Wenn ein Audiosignal digital mit einer Abtastrate wiederhergestellt wird, die für das Audiosignal zu niedrig ist, kann dies dazu führen, dass Hochfrequenzkomponenten falsch dargestellt, unterabgetastet und schließlich verzerrt werden.
Hier können Sie hören, wie sich Aliasing, auch Aliasing-Verzerrung genannt, anhört:
Was ist die Nyquist-Frequenz?
Wenn es um Aliasing im Audiobereich geht, stoßen Sie vielleicht auf das Nyquist-Theorem oder die Nyquist-Frequenz. Dieses Konzept ist nach Harry Nyquist benannt, der entdeckte, dass man, um Aliasing bei der Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales Audiosignal zu vermeiden, Audio mit der doppelten höchsten Frequenzkomponente verarbeiten muss.
Lassen Sie uns das ein wenig aufschlüsseln. Einfach ausgedrückt: Die höchste Frequenz ist die Hälfte der Abtastrate, um Fehler bei der Umwandlung eines analogen Signals in digitales Audio zu vermeiden. Diese digitale Audioverarbeitung findet in Ihrer Schnittstelle, in einem Mischpult oder immer dann statt, wenn das Signal durch einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) geleitet wird.
Anhand des Nyquist-Theorems lässt sich erklären, warum es üblich ist, in der digitalen Audiowelt eine Abtastrate von 44,1 kHz oder 48 kHz zu verwenden. Da der Frequenzbereich des menschlichen Gehörs ungefähr zwischen 20 Hz und 20 kHz liegt, erhalten wir 40 kHz, wenn wir das obere Ende verdoppeln. Fügen Sie einen kleinen Puffer hinzu, und Sie erhalten die gängigsten Abtastraten, die für die Verarbeitung und Wiedergabe von Audiodaten im heutigen digitalen System verwendet werden.
Sie sind sich immer noch nicht sicher, wie Sie das Nyquist-Frequenztheorem verstehen sollen und wie es sich auf Aliasing bezieht? Dann werfen Sie einen Blick auf diese Erklärung:
Wodurch wird Aliasing in der Musik verursacht?
Wissenschaftlich ausgedrückt tritt Aliasing auf, wenn ein Oszilloskop ein analoges Signal nicht schnell genug abtasten kann, wodurch falsch identifizierte Frequenzinhalte entstehen, die als Artefakte im verarbeiteten Audiomaterial erscheinen. Mit anderen Worten: Die Abtastrate ist zu niedrig, um ein bestimmtes Audiosignal zu verarbeiten, was zu Fehlern und ununterscheidbaren Hochfrequenzkomponenten im digitalisierten Signal führt.
Aliasing tritt auch bei anderen Medien wie Video auf, da es mit der Abtastrate zusammenhängt. Für manche lässt sich Aliasing vielleicht besser am Beispiel des Wagenrad-Effekts erklären, der das zeitliche Aliasing verdeutlicht:
Wie hört sich Aliasing an?
Sie können nach Beispielen für Audio-Aliasing suchen oder sich den Ausschnitt anhören, den wir oben eingefügt haben: Es klingt wie hohe, atonale Frequenzen, die etwas rau für die Ohren sind. Wie wir weiter unten erläutern werden, gibt es einige Downsampling-Plug-ins, die dieses Phänomen absichtlich erzeugen, um einen bestimmten Effekt zu erzielen. Das Ableton-Plugin "Redux" zum Beispiel verwendet Downsampling, um Artefakte im Audiomaterial zu erzeugen:
Vermeiden von Aliasing in Audio
Um Aliasing in Audiodaten zu vermeiden, sollten Sie bei der Aufnahme oder Verarbeitung von Audiodaten Abtastraten von 44,1 kHz oder höher verwenden. Dies setzt voraus, dass Sie analoge Signale in digitale Audiosignale umwandeln, um Songs zu produzieren und über Standardausgänge wie Streaming-Plattformen oder soziale Medien zu teilen.
Für andere, differenziertere Ausgabearten wie Rundfunk, Fernsehen und Film sind möglicherweise andere Abtastraten erforderlich, die von Ihrem jeweiligen Vertriebskanal bereitgestellt werden sollten. Um Aliasing-Audio zu vermeiden, verwenden Sie einfach die richtige Abtastrate für die jeweilige Aufgabe.
Wird Aliasing jemals kreativ eingesetzt?
Ja! Aliasing-Verzerrung oder Downsampling können einen einzigartigen Lo-Fi-Effekt haben, der in Retro-Emulations-Plugins, Vinyl-Plugins und anderen Effekten wie Abletons Redux eingesetzt wird, um bewusst Artefakte im Audiomaterial zu erzeugen. Dieser Effekt wird in der Regel sparsam eingesetzt, kann aber Ihren Mischungen eine Menge Charakter verleihen, wenn er bewusst, aber sparsam eingesetzt wird.
Woher weiß ich, welche Abtastrate ich verwenden soll?
Nach dem Nyquist-Theorem müssen Sie eine Abtastrate verwenden, die doppelt so hoch ist wie die Amplitude der höchsten Frequenz in Ihrer Komposition. Wenn man bedenkt, dass der menschliche Hörbereich bei etwa 20.000 Hz endet, sollte die Standard-Abtastrate von 44,1 kHz völlig ausreichen. Einige Tontechniker verarbeiten Audiodaten mit 48 kHz , um das gesamte konvertierte Audiosignal in voller Klangtreue zu erfassen, aber das ist für den durchschnittlichen Hörer möglicherweise zu viel des Guten.
Denken Sie daran, dass je höher die Abtastrate ist, desto mehr Daten werden erfasst und desto größer wird die Datei. Bei der Auswahl einer höheren Abtastrate gibt es einen Kompromiss, aber im Allgemeinen sollten Sie sich für 44,1 kHz oder höher entscheiden, um analoge Audiodaten in einem digitalen Signal korrekt wiederzugeben.
Es liegt auf der Hand, dass 44,1 kHz in den meisten Fällen ausreicht, da dies den menschlichen Hörbereich widerspiegelt, aber man sollte nie vergessen, wie leistungsfähig und einfach es ist, seine Ohren zu benutzen. Sie können hören, wenn Audiosignale unerwünschte Artefakte aufweisen. Testen Sie Ihre Mischungen und Mastering-Signale IMMER auf mehreren Ausgangskanälen, um sicherzustellen, dass Sie keine stilistischen oder technischen Fehler bei der Audioverarbeitung wie Aliasing übersehen.
Kann ich Aliasing im Audiobereich beheben?
Die einzige Möglichkeit, Aliasing vollständig zu eliminieren, besteht darin, das analoge Signal mit einer angemessenen Signalrate gemäß dem oben beschriebenen Nyquist-Frequenzkonzept zu verarbeiten. Mit einem Tiefpassfilter kann das Aliasing im Audiosignal jedoch weniger auffällig werden, so dass Sie weniger von den verzerrten Hochfrequenzsignalen hören.
Im Idealfall können Sie Ihre Abtastrateneinstellungen ändern, um das Problem ganz zu vermeiden. Dies kann in den Voreinstellungen Ihrer digitalen Audioworkstation, in Ihrem A/D-Wandler oder in einem anderen Gerät geschehen, das Ihnen bei der Umwandlung von analogen in digitale Audiosignale hilft.
Es ist auch erwähnenswert, dass einige Plug-ins mit Verzerrungsschwerpunkt Aliasing verursachen können. Um dies abzumildern, können Sie bei solchen Plug-ins eine hohe Qualität einstellen, z. B. mit dem High Quality On/Off-Schalter in Ableton Live:
Es ist nicht ohne Grund ein Klischee aus der Technik: Im Zweifelsfall sollten Sie Ihren Ohren vertrauen. Verarbeiten Sie die einzelnen Effektschichten bewusst und führen Sie beim Abmischen A/B-Tests durch, um sicherzustellen, dass Sie nur die gewünschten Frequenzanteile in Ihren Mix einbringen. Die richtige Verteilung der Verstärkung und die richtige Aufnahmetechnik können Ihnen auch dabei helfen, während der Aufnahme ein sauberes Audiosignal zu erzeugen.
Vermeiden von Aliasing im Audiobereich ist eine gute Faustregel
Wie wir bereits besprochen haben, gibt es einige ausgewählte Szenarien, in denen wir Aliasing im Audiobereich einsetzen, um Audioartefakte für einen bestimmten Effekt zu erzeugen. Außerhalb dieses Bereichs sollten Audiosignale jedoch innerhalb ihres Audiofrequenzbereichs erhalten, verarbeitet und manipuliert werden, damit die Hochfrequenzkomponenten intakt bleiben.
Solange Sie die richtige digitale Audioverarbeitungstechnik anwenden und Ihr Sample von einer Produktionsstufe zur nächsten beibehalten, müssen Sie sich keine Sorgen machen, dass Sie auf die harten Frequenzen stoßen, die mit Audio-Aliasing einhergehen.
