Аліасинг в аудіо - це одне з тих понять, про які ви можете знати інтуїтивно, але не володієте мовою. Більшість музичних продюсерів або навіть випадкових слухачів можуть визначити, що щось не так, коли відбувається аліасинг, хоча варто мати чітке розуміння того, як пошкоджується оригінальний аудіосигнал, щоб уникнути цього руйнівного аудіопроцесу.

Нижче ми пояснимо, що таке аліасинг в аудіо, як він звучить, і поділимося деякими стратегіями, які допоможуть вам уникнути введення аліасів у ваш мікс.

Розуміння аліасингу в аудіо

Аліасинг - це руйнівний процес, який може виникнути під час перетворення аналогового сигналу (або живого звуку) в цифрове аудіо. Коли аудіосигнал відтворюється цифровим способом із занадто низькою для нього частотою дискретизації, це може призвести до спотворення високочастотних компонентів, їхньої недостатньої дискретизації і, зрештою, до спотворення.

Ви можете почути, як звучить аліасинг, який іноді називають аліасинговим спотворенням, тут:

Що таке частота Найквіста?

Коли мова заходить про аліасинг в аудіо, ви можете зіткнутися з таким поняттям, як теорема Найквіста або частота Найквіста. Ця концепція названа на честь Гаррі Найквіста, який виявив, що для запобігання аліасингу при перетворенні аналогового сигналу в цифровий аудіосигнал необхідно обробляти аудіо на частоті, що вдвічі перевищує найвищу частотну складову.

Давайте трохи пояснимо. Простими словами, найвища частота дорівнює половині частоти дискретизації, щоб запобігти помилкам при перетворенні аналогового сигналу в цифровий звук. Ця цифрова обробка звуку відбувається у вашому інтерфейсі, в мікшерному пульті або при проходженні сигналу через аналого-цифровий перетворювач (АЦП).

Ми можемо використати теорему Найквіста, щоб пояснити, чому в цифровому аудіо прийнято використовувати частоту дискретизації 44,1 кГц або 48 кГц. Оскільки частотний діапазон людського слуху становить приблизно 20 Гц - 20 кГц, якщо ми подвоїмо верхню межу, то отримаємо 40 кГц. Додайте трохи буфера, і ви отримаєте найпоширенішу частоту дискретизації, що використовується для обробки та відтворення звуку в сучасних цифрових системах.

Все ще не знаєте, як розібратися з частотною теоремою Найквіста і як вона пов'язана з аліасингом? Погляньте на цей пояснювач:

Що спричиняє аліасинг у музиці?

З наукової точки зору, аліасинг виникає, коли осцилограф не може зробити вибірку аналогового сигналу достатньо швидко, створюючи неправильно ідентифікований частотний вміст, який відображається як артефакти в обробленому аудіо. Іншими словами, це коли частота дискретизації занадто низька для обробки певного фрагмента аудіо, що призводить до помилок і нерозрізнених високочастотних компонентів в оцифрованому сигналі.

Згладжування також відбувається в інших середовищах, таких як відео, оскільки воно пов'язане з частотою дискретизації. Для декого аліасинг краще пояснити на прикладі ефекту колеса вагона, що демонструє часовий аліасинг:

Як звучить аліасинг?

Ви можете пошукати приклади аудіо аліасингу або послухати фрагмент, який ми включили вище, він звучить як високі атональні частоти, які дещо грубуваті для вух. Як ми обговоримо нижче, існують плагіни для даунсемплінгу, які навмисно відтворюють це звучання для досягнення певного ефекту. Наприклад, стандартний плагін "Redux" від Ableton використовує даунсемплінг для створення артефактів в аудіо:

Як уникнути аліасингу в аудіо

Щоб уникнути аліасингу в аудіо, під час запису або обробки аудіо дотримуйтеся частоти дискретизації 44,1 кГц або вище. Це за умови, що ви перетворюєте аналоговий сигнал на цифрове аудіо в контексті створення та поширення пісень через стандартні виходи, такі як стрімінгові платформи або соціальні мережі.

Для інших більш складних виходів, таких як радіо, телебачення та фільми, можуть знадобитися інші вимоги до частоти дискретизації, які повинні бути надані вашим відповідним каналом розповсюдження. Щоб уникнути аліасингу аудіо, просто використовуйте правильну частоту дискретизації для роботи.

Чи використовується аліасинг творчо?

Так! Спотворення аліаса або даунсемплінг може мати унікальний Lo-fi ефект, який використовується в плагінах ретро-емуляції, вінілових плагінах та інших ефектах, таких як Ableton's Redux, щоб свідомо створювати артефакти в аудіо. Цей ефект зазвичай використовується рідко, але він може додати багато характеру вашим міксам, якщо використовувати його навмисно, але помірковано.

Як дізнатися, яку частоту дискретизації використовувати?

Згідно з теоремою Найквіста, вам потрібно використовувати частоту дискретизації, яка вдвічі перевищує амплітуду найвищої частоти у вашій композиції. Пам'ятаючи про те, що діапазон людського слуху сягає близько 20 000 Гц, вам цілком достатньо використовувати стандартну частоту дискретизації 44,1 кГц. Деякі інженери про всяк випадок обробляють аудіо з частотою 48 кГц, щоб захопити весь перетворений аудіосигнал з повною достовірністю, але для пересічного слухача це може бути надмірністю.

Пам'ятайте, що чим вища частота дискретизації, тим більше даних буде захоплено, а отже, тим більшим буде файл. Існує певний компроміс, коли йдеться про вибір вищої частоти дискретизації, але загалом, якщо ви обираєте 44,1 кГц або вище, ви зможете точно відтворити аналоговий аудіосигнал у цифровий.

Зрозуміло, що частота 44,1 кГц повинна покривати вас у більшості сценаріїв, оскільки саме вона відображає діапазон людського слуху, але ніколи не забувайте про силу і простоту використання ваших вух. Ви можете почути, коли аудіосигнали мають небажані артефакти. ЗАВЖДИ тестуйте свої мікси та мастери на декількох вихідних каналах, щоб переконатися, що ви не пропустили стилістичні або технічні помилки в обробці звуку, такі як аліасинг.

Чи можна виправити аліацію в аудіо?

Єдиний спосіб повністю усунути аліасинг - це обробити аналоговий сигнал з належною частотою відповідно до частотної концепції Найквіста, описаної вище. Однак аліасинг, вбудований в аудіо, можна зробити менш помітним за допомогою фільтра низьких частот, завдяки чому ви будете чути менше спотворених високочастотних сигналів.

В ідеалі, ви можете змінити налаштування частоти дискретизації, щоб уникнути цієї проблеми. Це можна зробити в налаштуваннях вашої цифрової аудіо робочої станції, або у вашому АЦП, або будь-якому іншому пристрої, який допомагає вам перетворювати аудіо з аналогового в цифровий сигнал.

Варто також зазначити, що деякі плагіни, орієнтовані на спотворення, можуть створювати аліасинг. Щоб пом'якшити це явище, ви можете вибрати для таких плагінів налаштування високої якості, наприклад, перемикач високої якості, представлений в Ableton Live:

Це інженерне кліше не просто так: якщо ви сумніваєтеся, довіряйте своїм вухам. Обробляйте свідомо і тестуйте кожен шар ефектів під час зведення, щоб переконатися, що ви додаєте в мікс тільки бажаний частотний контент. Правильне регулювання підсилення і техніка запису також можуть допомогти вам отримати чистий аудіосигнал під час запису.

Уникнення аліасингу в аудіо - гарне правило

Як ми вже обговорювали, існують деякі вибрані сценарії, в яких ми використовуємо аліасинг в аудіо в контексті спроб створити аудіо артефакти для певного ефекту. Однак за межами цього простору аудіосигнали слід зберігати, обробляти та маніпулювати ними в межах їхнього звукового частотного діапазону, щоб зберегти високочастотні компоненти недоторканими.

Якщо ви використовуєте правильну техніку цифрової обробки звуку і зберігаєте свій семпл від одного етапу виробництва до іншого, вам не доведеться надто турбуватися про те, що ви зіткнетеся з різкими частотами, які виникають при аудіоаліасінгу.