Um auf einem Mac gezieltes Aliasing zu erzeugen, verwende den Effekt Bitcrusher von Logic Pro auf einem generierten Ton. Apple dokumentiert künstliches Aliasing durch Teilung der Abtastrate ausdrücklich und macht es damit zu einer unterstützten Alternative, wenn Audacitys Resampling die Frequenzen entfernt, die du zurückfalten wolltest. Bitcrusher-Dokumentation.

Diese Anleitung richtet sich an Audacity-Nutzer, die einen synthetischen Ton erzeugen, gezielt Frequenzfaltung hervorrufen und das Ergebnis zur weiteren Bearbeitung speichern möchten. Dafür ist Logic Pro für Mac erforderlich. Die folgenden Einstellungen veranschaulichen ein Experiment auf Grundlage der offiziellen Dokumentation; die vorhergesagten Frequenzen sind Berechnungen und keine dokumentierten Hörtests.

Warum eine Änderung der Abtastrate in Audacity andere Ergebnisse liefert

Aliasing tritt auf, wenn ein Abtastvorgang auf Frequenzen trifft, die außerhalb des darstellbaren Bereichs liegen. Die Nyquist-Frequenz beträgt die Hälfte der Abtastrate. Ein Anti-Aliasing-Filter entfernt Frequenzen, die andernfalls in den niedrigeren Frequenzbereich zurückgefaltet würden. Eine ordnungsgemäß gefilterte Umwandlung kann daher genau das Material beseitigen, das du als Effekt nutzen wolltest. Audacitys Grundlagen der digitalen Audiotechnik.

Audacity unterscheidet außerdem zwischen dem Ändern der Rate einer Spur und dem Resampling ihres Audiomaterials. In der Dokumentation zum Spurmenü wird erklärt, dass beim Ändern von Rate vorhandene Samples weiter auseinandergezogen oder zusammengedrückt werden, wodurch sich Dauer und Tonhöhe ändern. Tracks > Resample ändert die Anzahl der Samples, während Dauer und Wiedergabegeschwindigkeit erhalten bleiben. Keine der beiden Operationen ist dort als gezielter Aliasing-Effekt dokumentiert. Dropdown-Menü für Audiospuren.

Die Einstellungen für die Konverterqualität erfüllen einen anderen Zweck: Sie steuern die Umwandlungsqualität bei der Wiedergabe sowie beim Rendern oder Exportieren. Sie dokumentieren keinen Schalter zum Deaktivieren der Anti-Aliasing-Filterung. Eine niedrigere Qualitätseinstellung bietet daher kein dokumentiertes, vorhersagbares Verfahren für diese Aufgabe. Verwende stattdessen einen Prozessor, der ausdrücklich dafür ausgelegt ist, Aliasing zu erzeugen. Qualitätseinstellungen.

Einen kontrollierten Sinuston in Logic Pro erzeugen

Beginne mit einer einzelnen Sinuswelle, damit das Experiment nur eine Eingangsfrequenz hat. Eine komplexe Wellenform würde weitere Komponenten hinzufügen, die nachverfolgt werden müssten.

Projekt und Kanal einrichten

Wähle in einem neuen Logic-Projekt File > Project Settings > Audio und stelle Sample Rate auf 48 kHz ein. Behalte diese Projekt-Abtastrate während des gesamten Experiments bei. Apple dokumentiert diese Einstellung getrennt von der Effektverarbeitung und rät davon ab, sie nach dem Hinzufügen von Audiodateien zu ändern. Die Abtastrate eines Projekts einstellen.

Erstelle mit Option-Command-N eine Audiospur, wähle Audio und dann Mic or Line. Deaktiviere Load Default Patch, damit du ohne Effekte beginnst, lasse Input Monitoring und Record Enable ausgeschaltet, wähle den Haupt-Stereoausgang und klicke auf Create. Die Quelle wird intern erzeugt. Spuren in einem Logic-Projekt für Mac erstellen.

Generator hinzufügen

Klicke in einem leeren Audio Effect-Steckplatz des Channel-Strips der Spur und wähle Utility > Test Oscillator. Wähle Test Tone, dann die Sinuswellenform, doppelklicke auf Frequency und gib 7000 für einen Ton mit 7.000 Hz ein. Stelle Level auf einen beispielhaften Ausgangswert von −18 dB. Apple dokumentiert die direkte Eingabe von Frequenzen zwischen 1 Hz und 22 kHz. Dokumentation zum Test Oscillator.

Der Generator startet im Modus Test Tone sofort; für die Signalerzeugung ist weder eine MIDI-Note noch eine aufgenommene Region nötig. Wenn du Test Oscillator umgehst, stoppt der Ton. Das bedeutet auch, dass das Anhalten des Transports laut Dokumentation nicht die Methode ist, um den Generator auszuschalten. Dokumentation zum Test Oscillator.

Abtastrate reduzieren und dadurch gezielt Aliasing erzeugen

Wähle im nächsten leeren Effektsteckplatz Distortion > Bitcrusher. Platziere den Effekt unter Test Oscillator, damit der Generator das Signal an den Prozessor weitergibt. In Logic sind Insert-Effekte in Reihe geschaltet: Der Ausgang eines Prozessors wird an den nächsten weitergegeben. Bitcrusher; Audio über Insert-Effekte routen.

Verwende diese Ausgangseinstellungen, um dich auf die Reduzierung der Abtastrate zu konzentrieren:

Regler Ausgangseinstellung Zweck
Drive 0 dB Zusätzliche Eingangsverstärkung vermeiden
Resolution 24 bits Verzerrungen durch die Bittiefe minimieren
Clip Level 0 dB Den gewählten Ton unter dem Clipping-Schwellenwert halten
Mix 100% Nur das verarbeitete Signal untersuchen
Downsampling Mit 1x beginnen, dann 8x wählen Ausgangswert mit reduzierter Rate vergleichen

Dies sind vorgeschlagene Experimentseinstellungen, die auf den von Apple dokumentierten Reglern beruhen. Bitcrusher-Parameter.

Apple definiert 1x als unverändert, 2x als halbe ursprüngliche Abtastrate und höhere Faktoren als weitere Teilungen. Die Aussage, dass Downsampling Wiedergabegeschwindigkeit oder Tonhöhe nicht verändert, beschreibt, dass dabei keine Geschwindigkeitsänderung vorgenommen wird; der Effekt erzeugt weiterhin gezielt aliasierte Frequenzanteile. Bitcrusher-Dokumentation.

Frequenzfaltung vor dem Ändern der Einstellungen vorhersagen

Bei einer beispielhaften Projekt-Abtastrate von 48.000 Hz ergibt die Teilung durch acht eine effektive Abtastrate von 6.000 Hz und eine Nyquist-Grenze von 3.000 Hz. Der Eingangston mit 7.000 Hz liegt oberhalb dieser Grenze. Bei idealer ungefilterter Abtastung liegt sein entsprechendes Basisband-Alias bei 1.000 Hz: Ziehe eine effektive Abtastrate ab, also 7000 − 6000 = 1000. Grundlage dafür ist die in Audacitys Dokumentation zu den Grundlagen beschriebene Abtastgrenze.

Dieselbe Berechnung ergibt eine praktische Übersicht zu den Einstellungen:

Downsampling-Faktor Effektive Rate Nyquist-Grenze Ideale Basisbandfrequenz bei einem Eingang von 7.000 Hz
1x 48.000 Hz 24.000 Hz 7.000 Hz
2x 24.000 Hz 12.000 Hz 7.000 Hz
4x 12.000 Hz 6.000 Hz 5.000 Hz
8x 6.000 Hz 3.000 Hz 1.000 Hz
10x 4.800 Hz 2.400 Hz 2.200 Hz

Dies sind berechnete Vorhersagen für ideale Abtastung, keine Spezifikation sämtlicher Spektralkomponenten oder ihrer Amplituden in Apples Implementierung. Im Fall 4x liegt der Eingang um 1.000 Hz über der 6.000-Hz-Grenze und wird daher auf 5.000 Hz zurückgefaltet. Bei 10x bleiben nach Abzug von 4.800 Hz noch 2.200 Hz übrig, was unterhalb der neuen Grenze liegt.

Als praktische Faustregel gilt: Wähle eine Quellfrequenz oberhalb der effektiven Nyquist-Grenze des Prozessors und unterhalb der ursprünglichen Projektgrenze. Hier liegt 7.000 Hz unter der Projektgrenze von 24.000 Hz, aber über der Grenze von 3.000 Hz bei 8x. Damit eignet sich der Wert, um die Signalerzeugung von der anschließenden Aliasing-Operation zu unterscheiden.

Lass die Quellfrequenz unverändert, während du den Faktor änderst. Andernfalls veränderst du zwei Variablen gleichzeitig und kannst das Ergebnis schwerer interpretieren. Die Tabelle zeigt auch, warum ein höherer Reduktionsfaktor nicht zwangsläufig zu einem stetig sinkenden Alias führt: Die Frequenzfaltung hängt vom Verhältnis zwischen dem Ton und der effektiven Abtastrate ab.

Effekt speichern und in Audacity untersuchen

Wähle File > Bounce > Project or Section. Lege mit Start und End einen kurzen, ausdrücklichen Bereich fest. Verlasse dich nicht darauf, dass keine aufgenommenen Regionen vorhanden sind, um die Dauer zu bestimmen. Verwende für dieses Experiment Realtime, stelle Normalize auf Off und deaktiviere Include Audio Tail. Apple warnt ausdrücklich davor, dass der Test-Oszillator bei aktivierter Einbeziehung des Audio-Nachlaufs einen übermäßig langen Bounce erzeugen kann. Ein Projekt als Audiodatei bouncen.

Wähle in den aktuellen Bounce-Optionen Uncompressed, dann WAVE, stelle Sample Rate auf 48 kHz, wähle eine Bittiefe von 24-bit und verwende Interleaved für eine einzelne Stereodatei. Dies sind Einstellungen für die Ausgabedatei; behalte die für die Berechnungen verwendete Projekt-Abtastrate bei. Optionen für unkomprimierte Bounces.

Speichere eine Ausgangsdatei mit umgangenem Bitcrusher und eine weitere mit aktivierter vorgeschlagener Verarbeitung. In Logic kannst du ein Plug-in über seinen Steckplatz oder die Titelleiste des Plug-in-Fensters umgehen. Beim Bounce eines Projekts werden aktive Effekte einbezogen. Verwende unterschiedliche Dateinamen, damit beide Versionen verfügbar bleiben. Plug-ins hinzufügen, entfernen, verschieben und kopieren; Projekt-Bounce.

Öffne beide Dateien in Audacity, markiere jeweils einen stabilen Abschnitt abseits der Grenzen und wähle Analyze > Plot Spectrum. Verwende den Algorithmus Spectrum und dieselben Einstellungen für beide Dateien. Ein größerer Wert für Size verbessert die Frequenzauflösung. Wenn Audacity meldet, dass die Auswahl zu kurz ist, markiere mehr Audiomaterial oder verringere den Wert. Spektrum darstellen.

Nutze die berechnete Tabelle als Hypothese: Vergleiche den Spitzenwert der Eingangsfrequenz in der Ausgangsdatei mit den tieferen Frequenzanteilen in der verarbeiteten Datei. Zusätzliche Spitzen widerlegen das Experiment nicht automatisch, da die Tabelle ideale Basisbandpositionen und nicht die vollständige Prozessorausgabe vorhersagt. Ein Spektrumvergleich ist aussagekräftiger, als Aliasing allein anhand des Erscheinungsbilds der Wellenform zu beurteilen.

Was du prüfen solltest, wenn das Ergebnis unklar ist

Überprüfe den Signalweg, bevor du extremere Einstellungen ausprobierst:

  • Vergewissere dich, dass Test Oscillator bei umgangenem Prozessor den Ausgangston erzeugt.
  • Vergewissere dich, dass der Generator vor dem Prozessor angeordnet ist. Verschiebe die Plug-ins bei Bedarf zwischen den Steckplätzen.
  • Umgehe für den Vergleich nur den Prozessor. Wenn du den Generator umgehst, entfernst du die Quelle.
  • Vergewissere dich, dass beide Dateien denselben Bounce-Bereich und dieselbe Ausgaberate verwenden.

Logic beschreibt das Verschieben und Umgehen von Effekten in der Anleitung zur Plug-in-Verwaltung.

Für ein separates Experiment zur Wellenformerzeugung kannst du den Prozessor umgehen, in Test Oscillator Square Wave auswählen und Anti Aliased ausschalten. Apple bietet ausdrücklich aliasierte und anti-aliasierte Varianten von Square Wave und Needle Pulse an. Dieser Schalter gilt für diese Wellenformen. Er ist nicht als allgemeiner Anti-Aliasing-Schalter für die Sinuserzeugung oder das Resampling eines Projekts dokumentiert. Dokumentation zum Test Oscillator.

Verwende den Ablauf mit Sinus und Prozessor, wenn du eine steuerbare Frequenzfaltungsberechnung und einen exportierten Effekt möchtest. Mit der Wellenformoption des Oszillators kannst du die aliasierte Wellenformerzeugung direkt erkunden. Bewahre in beiden Fällen die Ausgangsdatei und die Einstellungen zusammen mit der gerenderten Datei auf, damit du das Ergebnis reproduzieren und weiter bearbeiten kannst.

Quellen