L'aliasing nell'audio è uno di quei concetti che si conoscono intuitivamente ma di cui non si conosce il linguaggio. La maggior parte dei produttori musicali o anche degli ascoltatori occasionali è in grado di riconoscere che qualcosa non va quando si verifica l'aliasing, anche se vale la pena di capire bene come viene danneggiato il segnale audio originale in modo da poter evitare questo processo audio distruttivo.

Di seguito spiegheremo cos'è l'aliasing nell'audio, come si manifesta e condivideremo alcune strategie per evitare di introdurre l'aliasing nel vostro mix.

Capire l'aliasing nell'audio

L'aliasing è un processo distruttivo che può verificarsi quando si converte un segnale analogico (o un suono dal vivo) in audio digitale. Quando un segnale audio viene ricreato digitalmente a una frequenza di campionamento troppo bassa per l'audio, i componenti ad alta frequenza possono essere rappresentati in modo errato, sottocampionati e, infine, distorti.

Qui si può ascoltare il suono dell'aliasing, talvolta chiamato distorsione da aliasing:

Che cos'è la frequenza di Nyquist?

Quando si parla di aliasing nell'audio, ci si può imbattere nel concetto di teorema di Nyquist o frequenza di Nyquist. Questo concetto prende il nome da Harry Nyquist, che scoprì che per evitare l'aliasing durante la conversione di un segnale analogico in un segnale audio digitale, è necessario elaborare l'audio al doppio della componente di frequenza più alta.

Vediamo di scomporre un po' questo concetto. In parole povere, la frequenza più alta è la metà della frequenza di campionamento per evitare errori durante la conversione di un segnale analogico in audio digitale. L'elaborazione dell'audio digitale avviene nell'interfaccia, in una console di missaggio o ogni volta che il segnale passa attraverso un convertitore analogico-digitale (convertitore A/D).

Possiamo usare il teorema di Nyquist per spiegare perché nell'audio digitale si usa comunemente una frequenza di campionamento di 44,1 kHz o 48 kHz. Poiché la gamma di frequenze dell'udito umano è approssimativamente compresa tra 20 Hz e 20 kHz, se raddoppiamo l'estremo superiore, otteniamo 40 kHz. Aggiungendo un po' di buffer, si ottengono le frequenze di campionamento più comuni utilizzate per elaborare e riprodurre l'audio nel sistema digitale di oggi.

Non siete ancora sicuri di come capire il teorema della frequenza di Nyquist e il suo rapporto con l'aliasing? Date un'occhiata a questa spiegazione:

Cosa causa l'aliasing nella musica?

In termini scientifici, l'aliasing si verifica quando un oscilloscopio non riesce a campionare un segnale analogico con sufficiente velocità, creando contenuti di frequenza erroneamente identificati che vengono presentati come artefatti all'interno dell'audio elaborato. In altre parole, si verifica quando la frequenza di campionamento è troppo bassa per elaborare un particolare brano audio, con conseguenti errori e componenti ad alta frequenza indistinguibili nel segnale digitalizzato.

L'aliasing si verifica anche in altri mezzi, come il video, in relazione alla frequenza di campionamento. Per alcuni, l'aliasing può essere spiegato meglio attraverso l'esempio dell'effetto ruota di carro, che mostra l'aliasing temporale:

Come si presenta l'aliasing?

Potete cercare esempi di aliasing audio o ascoltare lo snippet che abbiamo incluso qui sopra: il suono è quello di frequenze acute e atonali che risultano un po' ruvide all'orecchio. Come vedremo più avanti, ci sono alcuni plugin di downsampling che lo ricreano deliberatamente per ottenere un certo effetto. Ad esempio, il plugin stock di Ableton "Redux" utilizza il downsampling per creare artefatti nell'audio:

Come evitare l'aliasing nell'audio

Per evitare l'aliasing nell'audio, quando si registra o si elabora l'audio è bene attenersi a frequenze di campionamento pari o superiori a 44,1 kHz. Questo presuppone che si stia convertendo il segnale analogico in audio digitale nel contesto della produzione e della condivisione di brani attraverso uscite standard come le piattaforme di streaming o i social media.

Altre uscite più complesse, come quelle per la radiodiffusione, la televisione e i film, possono richiedere requisiti di frequenza di campionamento diversi, che devono essere forniti dal rispettivo canale di distribuzione. Per evitare l'aliasing audio, è sufficiente utilizzare la frequenza di campionamento giusta per il lavoro da svolgere.

L'aliasing viene mai usato in modo creativo?

Sì! La distorsione di aliasing o il downsampling possono avere un effetto Lo-fi unico che viene incorporato nei plugin di emulazione retrò, nei plugin di vinile e in altri effetti come Redux di Ableton per creare consapevolmente artefatti nell'audio. Questo effetto è generalmente usato con parsimonia, ma può aggiungere molto carattere ai vostri mix se usato deliberatamente ma con parsimonia.

Come si fa a sapere quale frequenza di campionamento utilizzare?

Secondo il teorema di Nyquist, è necessario utilizzare una frequenza di campionamento pari al doppio dell'ampiezza della frequenza più alta della composizione. Tenendo presente che la gamma dell'udito umano si esaurisce intorno ai 20.000 Hz, si può utilizzare la frequenza di campionamento standard di 44,1 kHz. Alcuni ingegneri elaborano l'audio a 48 kHz per catturare tutto il segnale audio convertito in piena fedeltà, ma questo potrebbe essere eccessivo per l'ascoltatore medio.

Ricordate che maggiore è la frequenza di campionamento, maggiore sarà la quantità di dati catturati e quindi la dimensione del file. La scelta di una frequenza di campionamento più alta comporta dei compromessi, ma in generale, se si opta per una frequenza di 44,1 kHz o superiore, si dovrebbe riuscire a riprodurre con precisione l'audio analogico in un segnale digitale.

È logico che 44,1 kHz dovrebbero essere sufficienti per la maggior parte degli scenari, dato che rispecchiano la gamma dell'udito umano, ma non dimenticate mai la potenza e la semplicità dell'uso delle vostre orecchie. È possibile sentire quando i segnali audio presentano artefatti indesiderati. Testate SEMPRE i vostri mix e master su più canali di uscita per assicurarvi di non perdere errori stilistici o tecnici nell'elaborazione audio, come l'aliasing.

È possibile correggere l'aliasing nell'audio?

L'unico modo per eliminare del tutto l'aliasing è quello di elaborare il segnale analogico a una velocità di segnale adeguata, secondo il concetto di frequenza di Nyquist descritto in precedenza. Tuttavia, l'aliasing presente nell'audio può diventare meno evidente utilizzando un filtro passa-basso, in modo da sentire meno i segnali ad alta frequenza che sono diventati distorti.

L'ideale sarebbe modificare le impostazioni della frequenza di campionamento per evitare del tutto il problema. Questo può essere fatto nelle preferenze della vostra workstation audio digitale, o all'interno del vostro convertitore A/D, o di qualsiasi altro apparecchio che vi aiuti a convertire l'audio da un segnale audio analogico a uno digitale.

Vale anche la pena di notare che alcuni plugin incentrati sulla distorsione potrebbero introdurre l'aliasing. Per attenuare questo problema, si può optare per impostazioni di alta qualità, come la levetta di attivazione/disattivazione dell'alta qualità presente in Ableton Live su tali plug-in:

È un cliché dell'ingegneria per un motivo: in caso di dubbio, fidatevi delle vostre orecchie. Elaborate deliberatamente e testate A/B ogni strato di effetti durante il missaggio per assicurarvi di introdurre nel mix solo il contenuto di frequenza desiderato. Un'appropriata regolazione del guadagno e una corretta tecnica di registrazione possono anche aiutare a produrre un segnale audio pulito durante la registrazione.

Evitare l'aliasing nell'audio è una buona regola empirica

Come abbiamo detto, ci sono alcuni scenari selezionati in cui utilizziamo l'aliasing nell'audio nel contesto del tentativo di creare artefatti audio per un particolare effetto. Tuttavia, al di fuori di questo spazio, i segnali audio devono essere conservati, elaborati e manipolati all'interno della loro gamma di frequenze audio per mantenere intatte le componenti ad alta frequenza.

Finché si utilizza una tecnica di elaborazione audio digitale adeguata e si preserva il campione da una fase di produzione all'altra, non ci si dovrà preoccupare troppo di incorrere nelle frequenze ostiche che si presentano con l'aliasing audio.