O aliasing no áudio é um daqueles conceitos que pode saber intuitivamente, mas para o qual não tem linguagem. A maioria dos produtores de música ou até mesmo os ouvintes casuais conseguem identificar que algo está errado quando ocorre o aliasing, embora valha a pena ter uma compreensão firme de como o sinal de áudio original está a ser danificado para que possa evitar este processo de áudio destrutivo.

Abaixo, vamos explicar o que é o aliasing no áudio, como soa e partilhar algumas estratégias para o ajudar a evitar a introdução de aliasing na sua mistura.

Compreender o aliasing no áudio

O aliasing é um processo destrutivo que pode ocorrer quando se converte um sinal analógico (ou som ao vivo) em áudio digital. Quando um sinal de áudio é recriado digitalmente a uma taxa de amostragem demasiado baixa para o áudio, pode fazer com que os componentes de alta frequência fiquem mal representados, subamostrados e, por fim, distorcidos.

Pode ouvir o som do aliasing, por vezes designado por distorção de aliasing, aqui:

O que é a frequência de Nyquist?

Quando se trata de discutir o aliasing no áudio, é possível que se depare com o conceito referido como o teorema de Nyquist ou frequência de Nyquist. Este conceito tem o nome de Harry Nyquist, que descobriu que, para evitar o aliasing ao converter um sinal analógico num sinal de áudio digital, é necessário processar o áudio com o dobro da componente de frequência mais elevada.

Vamos explicar isso um pouco melhor. Em palavras simples, a frequência mais alta é metade da taxa de amostragem para evitar erros ao converter um sinal analógico em áudio digital. Este processamento de áudio digital ocorre na sua interface, numa consola de mistura ou sempre que o sinal passa por um conversor analógico para digital (conversor A/D).

Podemos utilizar o teorema de Nyquist para explicar por que razão é comum utilizar uma taxa de amostragem de 44,1 kHz ou 48 kHz no áudio digital. Como a faixa de freqüência da audição humana é de aproximadamente 20 Hz - 20 kHz, se dobrarmos a extremidade superior, teremos 40 kHz. Acrescente um pequeno buffer e obterá as taxas de amostragem mais comuns utilizadas para processar e reproduzir áudio no sistema digital atual.

Ainda não tem a certeza de como compreender o teorema da frequência de Nyquist e a sua relação com o aliasing? Dê uma olhadela a este explicador:

O que causa o aliasing na música?

Em termos científicos, o aliasing ocorre quando um osciloscópio não consegue amostrar um sinal analógico com rapidez suficiente, criando conteúdos de frequência mal identificados que são apresentados como artefactos no áudio processado. Por outras palavras, é quando a sua taxa de amostragem é demasiado baixa para processar uma determinada parte do áudio, levando a erros e componentes de alta frequência indistinguíveis no sinal digitalizado.

O aliasing também ocorre noutros meios, como o vídeo, no que se refere à taxa de amostragem. Para alguns, o aliasing pode ser melhor explicado através do exemplo do efeito de roda de carroça, que mostra o aliasing temporal:

Como é o som do aliasing?

Pode procurar exemplos de aliasing de áudio ou ouvir o excerto que incluímos acima, que soa a frequências agudas e atonais que são um pouco ásperas para os ouvidos. Como discutiremos abaixo, existem alguns plugins de downsampling que o recriam deliberadamente para um determinado efeito. Por exemplo, o plugin "Redux" da Ableton utiliza o downsampling para criar artefactos no áudio:

Como evitar o aliasing no áudio

Para evitar o aliasing no áudio, opte por taxas de amostragem de 44,1 kHz ou superiores ao gravar ou processar áudio. Isto partindo do princípio de que está a converter o sinal analógico em áudio digital no contexto da produção e partilha de músicas através de saídas padrão, como plataformas de streaming ou redes sociais.

Outras saídas com mais nuances, como transmissão, TV e filmes, podem exigir requisitos de taxa de amostragem diferentes, que devem ser fornecidos pelo respetivo canal de distribuição. Para evitar o aliasing de áudio, basta utilizar a taxa de amostragem correta para o trabalho.

O aliasing é alguma vez utilizado de forma criativa?

Sim! A distorção de aliasing ou downsampling pode ter um efeito Lo-fi único que é incorporado em plugins de emulação retro, plugins de vinil e outros efeitos como o Redux da Ableton para criar conscientemente artefactos no áudio. Este efeito é geralmente usado com moderação, mas pode adicionar muito carácter às suas misturas quando usado deliberadamente mas com moderação.

Como é que sei qual a taxa de amostragem a utilizar?

De acordo com o teorema de Nyquist, é necessário utilizar uma taxa de amostragem que seja o dobro da amplitude da frequência mais elevada da sua composição. Tendo em conta que a gama de audição humana atinge os 20.000 Hz, não há problema em utilizar a taxa de amostragem padrão de 44,1 kHz. Alguns engenheiros processam o áudio a 48 kHz apenas para capturar todo o sinal de áudio convertido com total fidelidade, mas isto pode ser um exagero para o ouvinte médio.

Lembre-se que quanto maior for a taxa de amostragem, mais dados serão captados e, por conseguinte, maior será o ficheiro. Existe uma compensação quando se trata de selecionar uma taxa de amostragem mais elevada, mas, de um modo geral, se optar por 44,1 kHz ou superior, não terá problemas em reproduzir áudio analógico para um sinal digital com precisão.

É lógico que 44,1 kHz deve ser suficiente na maioria dos cenários, uma vez que é o que reflecte o alcance da audição humana, mas nunca se esqueça do poder e da simplicidade de usar os seus ouvidos. É possível ouvir quando os sinais de áudio têm artefactos indesejados. Teste SEMPRE as suas misturas e masterizações em vários canais de saída para garantir que não está a perder nenhum erro estilístico ou técnico no processamento de áudio, como aliasing.

Posso corrigir o aliasing no áudio?

A única forma de eliminar completamente o aliasing é processar o sinal analógico a uma taxa de sinal adequada, de acordo com o conceito de frequência de Nyquist detalhado acima. No entanto, o aliasing incorporado no áudio pode tornar-se menos percetível utilizando um filtro passa-baixo, fazendo com que se oiça menos os sinais de alta frequência que ficaram distorcidos.

Idealmente, pode alterar as suas definições de taxa de amostragem para evitar o problema por completo. Isto pode ser feito nas preferências da sua estação de trabalho de áudio digital, ou dentro do seu conversor A/D, ou qualquer outra peça de equipamento que o ajude a converter áudio de um sinal de áudio analógico para digital.

Também vale a pena notar que alguns plugins focados na distorção podem introduzir aliasing. Para atenuar este problema, pode optar por definições de alta qualidade, como a opção de ligar/desligar a alta qualidade apresentada no Ableton Live nesses plug-ins:

É um cliché de engenharia por uma razão: em caso de dúvida, confie nos seus ouvidos. Processe deliberadamente e teste A/B cada camada de efeito à medida que mistura para se certificar de que está a introduzir apenas o conteúdo de frequência desejado na sua mistura. A técnica de gravação e a preparação de ganho adequadas também podem ajudá-lo a produzir um sinal de áudio limpo durante a gravação.

Evitar o aliasing no áudio é uma boa regra de ouro

Como já discutimos, existem alguns cenários selecionados em que utilizamos o aliasing no áudio no contexto da tentativa de criar artefactos de áudio para um determinado efeito. No entanto, fora desse espaço, os sinais de áudio devem ser preservados, processados e manipulados dentro da sua gama de frequências de áudio para manter intactos os componentes de alta frequência.

Desde que utilize uma técnica de processamento de áudio digital adequada e preserve a sua amostra de uma fase de produção para a seguinte, não terá de se preocupar muito com as frequências difíceis que surgem com o aliasing de áudio.