Алиасинг в аудио - это одно из тех понятий, о которых вы, возможно, знаете интуитивно, но не знаете языка. Большинство музыкальных продюсеров или даже случайных слушателей могут определить, что что-то не так, когда происходит алиасинг, хотя стоит иметь четкое представление о том, как повреждается исходный аудиосигнал, чтобы избежать этого разрушительного аудиопроцесса.

Ниже мы объясним, что такое алиасинг в аудио, как он звучит, и поделимся некоторыми стратегиями, которые помогут вам избежать появления алиасинга в вашем миксе.

Понимание сглаживания в аудио

Сглаживание - это разрушительный процесс, который может возникнуть при преобразовании аналогового сигнала (или живого звука) в цифровое аудио. Когда аудиосигнал воссоздается в цифровом виде при слишком низкой для него частоте дискретизации, это может привести к искажению высокочастотных компонентов, недосэмплированию и, в конечном счете, к искажениям.

Вы можете услышать, как звучит алиасинг, который иногда называют искажением алиасинга, здесь:

Что такое частота Найквиста?

Когда речь заходит об алиасинге в аудио, вы можете столкнуться с понятием, называемым теоремой Найквиста или частотой Найквиста. Эта концепция названа в честь Гарри Найквиста, который обнаружил, что для предотвращения алиасинга при преобразовании аналогового сигнала в цифровой аудиосигнал необходимо обрабатывать звук на частоте, вдвое превышающей наивысшую частотную составляющую.

Давайте немного разложим это по полочкам. Проще говоря, самая высокая частота равна половине частоты дискретизации для предотвращения ошибок при преобразовании аналогового сигнала в цифровой. Такая обработка цифрового аудио происходит в вашем интерфейсе, в микшерном пульте или при прохождении сигнала через аналого-цифровой преобразователь (A/D-конвертер).

С помощью теоремы Найквиста можно объяснить, почему в цифровом аудио принято использовать частоту дискретизации 44,1 кГц или 48 кГц. Поскольку частотный диапазон человеческого слуха составляет примерно 20 Гц - 20 кГц, если мы удвоим верхний предел, то получим 40 кГц. Добавьте немного буфера, и вы получите наиболее распространенные частоты дискретизации, используемые для обработки и воспроизведения звука в современных цифровых системах.

Вы все еще не знаете, как понять теорему Найквиста о частоте и как она связана с алиасингом? Взгляните на это объяснение:

Что вызывает сглаживание в музыке?

Говоря научным языком, алиасинг возникает, когда осциллограф не может достаточно быстро сэмплировать аналоговый сигнал, что приводит к появлению неправильного частотного содержания, которое представляется в виде артефактов в обработанном аудио. Другими словами, это когда частота дискретизации слишком мала для обработки конкретного фрагмента аудио, что приводит к ошибкам и неразличимым высокочастотным компонентам в оцифрованном сигнале.

Сглаживание возникает и в других средах, например в видео, когда речь идет о частоте дискретизации. Для некоторых алиасинг может быть лучше объяснен на примере эффекта колеса вагонетки, демонстрирующего временное алиасинг:

Как звучит сглаживание?

Вы можете найти примеры алиасинга звука или послушать фрагмент, который мы включили выше: он звучит как атональные частоты с высокими тонами, которые несколько грубоваты для слуха. Как мы обсудим ниже, есть некоторые плагины для даунсемплинга, которые специально воссоздают его для достижения определенного эффекта. Например, стоковый плагин Ableton "Redux" использует даунсемплинг для создания артефактов в аудио:

Как избежать сглаживания в аудио

Чтобы избежать алиасинга в аудио, при записи или обработке звука придерживайтесь частоты дискретизации 44,1 кГц или выше. Это при условии, что вы преобразуете аналоговый сигнал в цифровой в контексте производства и распространения песен через стандартные выходы, такие как потоковые платформы или социальные сети.

Для других, более тонких выходов, таких как вещание, телевидение и кино, могут потребоваться иные требования к частоте дискретизации, которые должны быть предоставлены соответствующим каналом распространения. Чтобы избежать алиасинга звука, просто используйте правильную частоту дискретизации для работы.

Можно ли использовать сглаживание творчески?

Да! Искажение алиасинга или даунсемплинг могут дать уникальный эффект Lo-fi, который используется в плагинах для эмуляции ретро, виниловых плагинах и других эффектах, таких как Ableton's Redux, для сознательного создания артефактов в аудио. Этот эффект обычно используется редко, но он может придать много характера вашим миксам, если использовать его намеренно, но экономно.

Как узнать, какую частоту дискретизации следует использовать?

Согласно теореме Найквиста, вам необходимо использовать частоту дискретизации, которая в два раза превышает амплитуду самой высокой частоты в вашей композиции. Учитывая, что диапазон человеческого слуха заканчивается около 20 000 Гц, вам вполне достаточно использовать стандартную частоту дискретизации 44,1 кГц. Некоторые инженеры на всякий случай обрабатывают звук на частоте 48 кГц, чтобы полностью передать весь преобразованный аудиосигнал, но для обычного слушателя это может оказаться излишеством.

Помните, что чем больше частота дискретизации, тем больше данных будет захвачено и, следовательно, тем больше будет файл. При выборе более высокой частоты дискретизации приходится идти на компромисс, но в целом, если вы выберете частоту 44,1 кГц или выше, вы сможете точно воспроизвести аналоговый звук в цифровой.

Логично, что 44,1 кГц должно хватать в большинстве сценариев, поскольку именно этот параметр отражает человеческий диапазон слуха, но никогда не забывайте о том, как просто и эффективно использовать свои уши. Вы можете услышать, когда аудиосигнал содержит нежелательные артефакты. ВСЕГДА тестируйте свои миксы и мастера на нескольких выходных каналах, чтобы убедиться, что вы не пропустили никаких стилистических или технических ошибок в обработке звука, таких как алиасинг.

Можно ли исправить сглаживание в аудио?

Единственный способ полностью устранить алиасинг - обрабатывать аналоговый сигнал с надлежащей частотой сигнала в соответствии с концепцией частоты Найквиста, о которой говорилось выше. Однако алиасинг, заложенный в аудио, может стать менее заметным с помощью фильтра низких частот, благодаря чему вы будете слышать меньше искаженных высокочастотных сигналов.

В идеале можно изменить настройки частоты дискретизации, чтобы полностью избежать этой проблемы. Это можно сделать в настройках вашей цифровой аудиостанции, или в вашем A/D-конвертере, или в любом другом устройстве, которое помогает вам преобразовать звук из аналогового в цифровой сигнал.

Также стоит отметить, что некоторые плагины, ориентированные на дисторшн, могут вносить алиасинг. Чтобы уменьшить это, вы можете выбрать настройки высокого качества, такие как тумблер включения/выключения высокого качества, представленный в Ableton Live на таких плагинах:

Это инженерное клише не просто так: если сомневаетесь, доверьтесь своим ушам. Продумывайте процесс и проводите A/B-тестирование каждого слоя эффектов в процессе микширования, чтобы убедиться, что вы вводите в микс только желаемое частотное содержание. Правильная регулировка усиления и техника записи также помогут вам получить чистый аудиосигнал во время записи.

Избегать сглаживания в аудио - хорошее правило

Как мы уже говорили, есть несколько отдельных сценариев, в которых мы используем алиасинг в аудио в контексте попытки создать аудиоартефакты для определенного эффекта. Однако вне этого пространства аудиосигналы следует сохранять, обрабатывать и манипулировать ими в пределах их частотного диапазона, чтобы высокочастотные компоненты оставались нетронутыми.

Если вы используете правильную технику цифровой обработки звука и сохраняете сэмпл от одного этапа производства к другому, вам не придется сильно беспокоиться о том, что вы столкнетесь с резкими частотами, которые возникают при алиасинге звука.