Aliasing i ljud är ett av de där begreppen som du kanske känner till intuitivt men inte har språket för. De flesta musikproducenter eller till och med avslappnade lyssnare kan identifiera att något är fel när aliasing inträffar, men det är värt att ha en fast förståelse bakom hur den ursprungliga ljudsignalen skadas så att du kan undvika denna destruktiva ljudprocess.
Nedan förklarar vi vad aliasing i ljud är, hur det låter och ger dig några strategier som hjälper dig att undvika att introducera aliasing i din mix.
Förstå aliasing i ljud
Aliasing är en destruktiv process som kan uppstå när en analog signal (eller live-ljud) konverteras till digitalt ljud. När en ljudsignal återskapas digitalt med en samplingsfrekvens som är för låg för ljudet kan det leda till att högfrekventa komponenter blir felrepresenterade, undersamplade och i slutändan förvrängda.
Du kan höra hur aliasing, som ibland kallas aliasing distortion, låter här:
Vad är Nyquist-frekvensen?
När man diskuterar aliasing i ljud kan det hända att man stöter på ett begrepp som kallas Nyquist-teoremet eller Nyquist-frekvensen. Begreppet är uppkallat efter Harry Nyquist, som upptäckte att man för att förhindra aliasing vid konvertering av en analog signal till en digital ljudsignal måste bearbeta ljudet med två gånger den högsta frekvenskomponenten.
Låt oss bryta ner det lite. Enkelt uttryckt är den högsta frekvensen halva samplingsfrekvensen för att förhindra fel vid omvandling av en analog signal till digitalt ljud. Den här digitala ljudbearbetningen sker i ditt gränssnitt, i ett mixerbord eller när signalen körs genom en analog till digital omvandlare (A/D-omvandlare).
Vi kan använda Nyquist-teoremet för att förklara varför det är vanligt att använda en samplingsfrekvens på 44,1 kHz eller 48 kHz i digitalt ljud. Eftersom frekvensområdet för den mänskliga hörseln är ungefär 20 Hz - 20 kHz får vi 40 kHz om vi fördubblar den övre delen. Lägg till en liten buffert så får du de vanligaste samplingsfrekvenserna som används för att bearbeta och spela upp ljud i dagens digitala system.
Är du fortfarande inte säker på hur du ska förstå Nyquists frekvensteorem och hur det relaterar till aliasing? Ta en titt på den här förklaringen:
Vad orsakar aliasing i musik?
I vetenskapliga termer uppstår aliasing när ett oscilloskop inte kan sampla en analog signal tillräckligt snabbt, vilket skapar felidentifierat frekvensinnehåll som presenteras som artefakter i det bearbetade ljudet. Med andra ord är det när samplingsfrekvensen är för låg för att bearbeta ett visst ljud, vilket leder till fel och omöjlig att urskilja högfrekventa komponenter i den digitaliserade signalen.
Aliasing förekommer även i andra medier, t.ex. video, i förhållande till samplingsfrekvensen. För vissa kan aliasing förklaras bättre genom exemplet med vagnshjulseffekten, som visar temporal aliasing:
Hur låter aliasing?
Du kan leta upp exempel på ljudaliasering eller lyssna på utdraget vi inkluderade ovan, det låter ungefär som höga, atonala frekvenser som är något grova på öronen. Som vi kommer att diskutera nedan finns det några plugins för nedsampling som återskapar det medvetet för en viss effekt. Till exempel använder Abletons stockplugin "Redux" nedsampling för att skapa artefakter i ljud:
Hur man undviker aliasing i ljud
För att undvika aliasing i ljud bör du hålla dig till samplingsfrekvenser på 44,1 kHz eller högre när du spelar in eller bearbetar ljud. Detta förutsätter att du konverterar en analog signal till digitalt ljud i samband med att du producerar och delar låtar via standardutgångar som streamingplattformar eller sociala medier.
Andra mer nyanserade utgångar, som sändning, TV och film, kan kräva andra krav på samplingsfrekvens, som alla bör tillhandahållas av din respektive distributionskanal. För att undvika aliasing-ljud använder du helt enkelt rätt samplingsfrekvens för jobbet.
Används aliasing någonsin på ett kreativt sätt?
Ja, det stämmer! Aliasing-distorsion eller downsampling kan ha en unik Lo-fi-effekt som ingår i retroemuleringsplugins, vinylplugins och andra effekter som Abletons Redux för att medvetet skapa artefakter i ljudet. Den här effekten används i allmänhet sparsamt, men den kan ge mycket karaktär till dina mixar när den används medvetet men sparsamt.
Hur vet jag vilken samplingsfrekvens jag ska använda?
Enligt Nyquist-teoremet måste du använda en samplingsfrekvens som är dubbelt så stor som amplituden för den högsta frekvensen i din komposition. Med tanke på att den mänskliga hörseln når upp till cirka 20 000 Hz är det helt okej att använda den vanliga samplingsfrekvensen på 44,1 kHz. Vissa ljudtekniker bearbetar ljud i 48 kHz för säkerhets skull för att fånga hela den konverterade ljudsignalen med full trovärdighet, men det kan vara överdrivet för den genomsnittliga lyssnaren.
Kom ihåg att ju högre samplingsfrekvens, desto mer data kommer att fångas upp och desto större blir filen. Det finns en avvägning när det gäller att välja en högre samplingsfrekvens, men om du väljer 44,1 kHz eller högre bör du i allmänhet klara av att återge analogt ljud till en digital signal på ett korrekt sätt.
Det säger sig självt att 44,1 kHz borde räcka i de flesta scenarier, eftersom det är vad som återspeglar människans hörselområde, men glöm aldrig hur enkelt och kraftfullt det är att använda öronen. Du kan höra när ljudsignaler har oönskade artefakter. Testa ALLTID dina mixar och mastrar på flera utgångskanaler för att säkerställa att du inte missar några stilistiska eller tekniska fel i ljudbehandlingen, t.ex. aliasing.
Kan jag åtgärda aliasing i ljud?
Det enda sättet att eliminera aliasing helt och hållet är att bearbeta din analoga signal med en korrekt signalhastighet enligt Nyquist-frekvensbegreppet som beskrivs ovan. Aliasing som bakas in i ljud kan dock bli mindre märkbar med hjälp av ett lågpassfilter, vilket gör att du hör mindre av de högfrekventa signaler som har blivit förvrängda.
I bästa fall kan du ändra dina samplingsfrekvensinställningar för att undvika problemet helt och hållet. Detta kan göras i inställningarna för din digitala ljudarbetsstation, i din A/D-omvandlare eller i någon annan utrustning som hjälper dig att konvertera ljud från en analog till en digital ljudsignal.
Det är också värt att notera att vissa distorsionsinriktade plugins kan ge upphov till aliasing. För att motverka detta kan du välja inställningar för hög kvalitet, t.ex. den av/på-knapp för hög kvalitet som finns i Ableton Live för sådana plugins:
Det är en ingenjörskliché av en anledning: när du är osäker, lita på dina öron. Bearbeta medvetet och A/B-testa varje effektlager när du mixar för att se till att du bara introducerar önskat frekvensinnehåll i din mix. Korrekt förstärkning och inspelningsteknik kan också hjälpa dig att producera en ren ljudsignal under inspelningen.
Att undvika aliasing i ljud är en bra tumregel
Som vi har diskuterat finns det vissa utvalda scenarier där vi använder aliasing i ljud i samband med att vi försöker skapa ljudartefakter för en viss effekt. Men utanför detta område bör ljudsignaler bevaras, bearbetas och manipuleras inom sitt ljudfrekvensområde för att hålla högfrekvenskomponenterna intakta.
Så länge du använder rätt teknik för digital ljudbearbetning och bevarar ditt prov från ett produktionssteg till nästa, behöver du inte oroa dig för att stöta på de hårda frekvenser som kommer med ljudaliasering.
