Aliasing in audio is een van die concepten die je misschien intuïtief kent, maar waar je de taal niet voor kent. De meeste muziekproducenten of zelfs toevallige luisteraars kunnen herkennen dat er iets niet klopt als aliasing optreedt, maar het is de moeite waard om goed te begrijpen hoe het originele audiosignaal wordt beschadigd, zodat je dit destructieve audioproces kunt vermijden.

Hieronder leggen we uit wat aliasing in audio is, hoe het klinkt en delen we enkele strategieën om te voorkomen dat je aliasing in je mix introduceert.

Aliasing in audio begrijpen

Aliasing is een destructief proces dat kan optreden bij het omzetten van een analoog signaal (of live geluid) naar digitale audio. Wanneer een audiosignaal digitaal wordt gerecreëerd met een samplefrequentie die te laag is voor de audio, kan dit ervoor zorgen dat hoogfrequente componenten verkeerd worden weergegeven, te weinig worden gesampled en uiteindelijk vervormd raken.

Je kunt hier horen hoe aliasing, ook wel aliasingvervorming genoemd, klinkt:

Wat is de Nyquist-frequentie?

Als het gaat om het bespreken van aliasing in audio, kom je misschien een concept tegen dat het Nyquist theorema of de Nyquist frequentie wordt genoemd. Dit concept is vernoemd naar Harry Nyquist, die ontdekte dat om aliasing te voorkomen bij het omzetten van een analoog signaal naar een digitaal audiosignaal, je audio moet verwerken op tweemaal de hoogste frequentiecomponent.

Laten we dat even uit elkaar halen. Eenvoudig gezegd is de hoogste frequentie de helft van de samplefrequentie om fouten te voorkomen bij het omzetten van een analoog signaal naar digitale audio. Deze digitale audioverwerking gebeurt in je interface, in een mengpaneel of wanneer het signaal door een analoog naar digitaal converter (A/D converter) wordt geleid.

We kunnen het Nyquist theorema gebruiken om uit te leggen waarom het gebruikelijk is om een sample rate van 44,1 kHz of 48 kHz te gebruiken in digitale audio. Aangezien het frequentiebereik van het menselijk gehoor ruwweg 20 Hz - 20 kHz is, krijgen we 40 kHz als we de bovengrens verdubbelen. Voeg een beetje buffer toe en je krijgt de meest gebruikte samplefrequenties voor het verwerken en afspelen van audio in het huidige digitale systeem.

Weet je nog steeds niet zeker hoe je het Nyquist frequentie theorema en hoe het in verband staat met aliasing moet interpreteren? Kijk dan eens naar deze uitleg:

Wat veroorzaakt alias in muziek?

In wetenschappelijke termen komt aliasing voor wanneer een oscilloscoop een analoog signaal niet snel genoeg kan samplen, waardoor verkeerd geïdentificeerde frequentie-inhoud ontstaat die wordt gepresenteerd als artefacten in de verwerkte audio. Met andere woorden, het is wanneer je samplefrequentie te laag is om een bepaald stuk audio te verwerken, wat leidt tot fouten en niet te onderscheiden hoge frequentiecomponenten in het gedigitaliseerde signaal.

Aliasing komt ook voor in andere media zoals video als het betrekking heeft op de sample-rate. Voor sommigen kan aliasing beter worden uitgelegd aan de hand van het voorbeeld van het wagenwieleffect, dat temporele aliasing laat zien:

Hoe klinkt aliasing?

Je kunt voorbeelden van audio aliasing opzoeken of luisteren naar het fragment dat we hierboven hebben opgenomen. Het klinkt als hoge, atonale frequenties die wat ruw in de oren klinken. Zoals we hieronder zullen bespreken, zijn er downsampling plugins die dit opzettelijk nabootsen voor een bepaald effect. Ableton's standaard plugin "Redux" gebruikt downsampling bijvoorbeeld om artefacten in audio te creëren:

Aliasing vermijden in audio

Om aliasing in audio te voorkomen, moet je bij het opnemen of verwerken van audio vasthouden aan samplefrequenties van 44,1 kHz of hoger. Dit is in de veronderstelling dat je een analoog signaal omzet naar digitale audio binnen de context van het produceren en delen van nummers via standaard outputs zoals streamingplatforms of sociale media.

Andere meer genuanceerde outputs, zoals uitzendingen, TV en film, kunnen andere eisen stellen aan de sample-rate. Om aliasing audio te voorkomen, gebruik je gewoon de juiste sample rate voor de job.

Wordt Aliasing ooit creatief gebruikt?

Ja! Aliasing vervorming of downsampling kan een uniek Lo-fi effect hebben dat wordt verwerkt in retro emulatie plugins, vinyl plugins en andere effecten zoals Ableton's Redux om bewust artefacten in de audio te creëren. Dit effect wordt over het algemeen spaarzaam gebruikt, maar het kan veel karakter aan je mixen toevoegen als je het bewust maar spaarzaam gebruikt.

Hoe weet ik welke Sample Rate ik moet gebruiken?

Volgens het Nyquist theorema moet je een bemonsteringsfrequentie gebruiken die het dubbele is van de amplitude van de hoogste frequentie in je compositie. Rekening houdend met het feit dat het bereik van het menselijk gehoor rond de 20.000 Hz afloopt, kun je prima de standaard bemonsteringsfrequentie van 44,1 kHz gebruiken. Sommige geluidstechnici verwerken audio met 48 kHz voor het geval dat, om al het geconverteerde audiosignaal natuurgetrouw op te vangen, maar dit kan overkill zijn voor de gemiddelde luisteraar.

Onthoud dat hoe hoger de bemonsteringsfrequentie, hoe meer gegevens er worden vastgelegd en dus hoe groter het bestand. Er is een wisselwerking als het gaat om het kiezen van een hogere sample-rate, maar over het algemeen, als je kiest voor 44,1 kHz of hoger, zou je helemaal goed moeten zijn voor het nauwkeurig reproduceren van analoge audio naar een digitaal signaal.

Het ligt voor de hand dat 44,1 kHz in de meeste scenario's voldoende is, omdat dit het menselijke gehoorbereik weerspiegelt, maar vergeet nooit de kracht en eenvoud van het gebruik van je oren. Je kunt horen wanneer audiosignalen ongewenste artefacten hebben. Test je mixen en masters ALTIJD op meerdere uitgangskanalen om er zeker van te zijn dat je geen stilistische of technische fouten mist in de audioverwerking, zoals aliasing.

Kan ik vervorming in audio oplossen?

De enige manier om aliasing helemaal te elimineren is door je analoge signaal te verwerken met een juiste signaalsnelheid volgens het Nyquist frequentieconcept zoals hierboven beschreven. Aliasing in audio kan echter minder merkbaar worden door een laagdoorlaatfilter te gebruiken, waardoor je minder van de vervormde hoogfrequente signalen hoort.

Idealiter kun je je sample rate instellingen wijzigen om dit probleem helemaal te vermijden. Dit kan gedaan worden in de voorkeuren van je digitale audio workstation, of in je A/D converter, of elk ander onderdeel dat je helpt om audio om te zetten van een analoog naar digitaal audiosignaal.

Het is ook vermeldenswaard dat sommige distortion-plugins aliasing kunnen introduceren. Om dit te beperken, kun je kiezen voor instellingen met een hoge kwaliteit, zoals de aan/uit-knop voor hoge kwaliteit die in Ableton Live op dergelijke plugins wordt weergegeven:

Het is niet voor niets een engineering cliche: vertrouw bij twijfel op je oren. Verwerk elk effect opzettelijk en A/B-test elke effectlaag terwijl je mixt om er zeker van te zijn dat je alleen de gewenste frequentie-inhoud in je mix introduceert. De juiste gain staging en opnametechniek kunnen je ook helpen om een zuiver audiosignaal te produceren tijdens het opnemen.

Aliasing vermijden in audio is een goede vuistregel

Zoals we hebben besproken, zijn er enkele scenario's waarin we aliasing in audio gebruiken om audio-artefacten te creëren voor een bepaald effect. Daarbuiten moeten audiosignalen echter bewaard, verwerkt en gemanipuleerd worden binnen hun audiofrequentiebereik om de hoge frequentiecomponenten intact te houden.

Zolang je de juiste digitale audiobewerkingstechniek gebruikt en je sample van de ene productiefase naar de volgende bewaart, hoef je je niet al te veel zorgen te maken dat je tegen de harde frequenties aanloopt die horen bij audio aliasing.