Pour créer volontairement de l’aliasing sur un Mac, utilisez l’effet Bitcrusher de Logic Pro sur un son généré. Apple documente explicitement l’aliasing artificiel obtenu par division de la fréquence d’échantillonnage, ce qui en fait une solution prise en charge lorsque le rééchantillonnage d’Audacity supprime les fréquences que vous vouliez replier. Documentation de Bitcrusher.

Ce guide s’adresse aux utilisateurs d’Audacity qui veulent générer un son synthétique, produire délibérément un repliement fréquentiel et enregistrer le résultat pour le modifier ensuite. Logic Pro pour Mac est nécessaire. Les réglages ci-dessous illustrent une expérience fondée sur la documentation officielle ; les fréquences prédites sont des calculs, et non des résultats de tests d’écoute rapportés.

Pourquoi modifier la fréquence d’échantillonnage dans Audacity donne des résultats différents

L’aliasing se produit lorsqu’un processus d’échantillonnage rencontre des fréquences au-delà de sa plage représentable. La fréquence de Nyquist correspond à la moitié de la fréquence d’échantillonnage. Le filtrage anti-aliasing supprime les fréquences qui, autrement, se replieraient dans la plage des basses fréquences. Ainsi, une conversion correctement filtrée peut éliminer précisément le contenu que vous vouliez transformer en effet. Les principes fondamentaux de l’audio numérique d’Audacity.

Audacity fait également la distinction entre la modification de la fréquence d’une piste et le rééchantillonnage de son audio. La documentation du menu de piste explique que modifier Rate espace davantage les échantillons existants ou les rapproche, ce qui change la durée et la hauteur tonale. Tracks > Resample modifie le nombre d’échantillons tout en préservant la durée et la vitesse de lecture. Aucune de ces opérations n’y est présentée comme un effet d’aliasing délibéré. Menu déroulant de piste audio.

Les préférences de qualité du convertisseur ont un autre objectif : elles règlent la qualité de conversion pendant la lecture ainsi que lors du rendu ou de l’exportation. Elles ne documentent pas de commande permettant de désactiver le filtrage anti-aliasing. Une baisse du réglage de qualité ne fournit donc aucune méthode documentée et prévisible pour cette tâche. Utilisez plutôt un processeur conçu explicitement pour générer de l’aliasing. Préférences de qualité.

Générer un son sinusoïdal contrôlé dans Logic Pro

Commencez avec une seule onde sinusoïdale afin que l’expérience n’ait qu’une fréquence d’entrée. Une forme d’onde complexe ajouterait d’autres composantes à suivre.

Configurer le projet et le canal

Dans un nouveau projet Logic, choisissez File > Project Settings > Audio et réglez Sample Rate sur 48 kHz. Conservez cette fréquence de projet pendant toute l’expérience. Apple documente ce réglage séparément du traitement par effets et recommande de ne pas le modifier après l’ajout de fichiers audio. Définir la fréquence d’échantillonnage d’un projet.

Créez une piste audio avec Option-Command-N, choisissez Audio, puis Mic or Line. Décochez Load Default Patch pour commencer sans effets, laissez Input Monitoring et Record Enable désactivés, choisissez la sortie stéréo principale, puis cliquez sur Create. La source sera générée en interne. Créer des pistes dans un projet Logic Pro pour Mac.

Ajouter le générateur

Cliquez sur un emplacement Audio Effect vide dans le bandeau de tranche de la piste, puis choisissez Utility > Test Oscillator. Sélectionnez Test Tone, choisissez la forme d’onde sinusoïdale, double-cliquez sur Frequency et saisissez 7000 pour obtenir un son de 7 000 Hz. Réglez Level sur la valeur initiale indicative de −18 dB. Apple indique qu’on peut saisir directement une fréquence comprise entre 1 Hz et 22 kHz. Documentation de Test Oscillator.

Le générateur démarre immédiatement en mode Test Tone ; aucune note MIDI ni région enregistrée n’est nécessaire pour générer le signal. Désactiver Test Oscillator arrête le son. Cela signifie également que, d’après la documentation du générateur, arrêter le transport ne constitue pas la commande d’arrêt prévue. Documentation de Test Oscillator.

Appliquer une réduction de la fréquence d’échantillonnage qui crée délibérément de l’aliasing

Dans l’emplacement d’effet vide suivant, choisissez Distortion > Bitcrusher. Placez-le sous Test Oscillator pour que le générateur alimente le processeur. Les effets insérés dans Logic fonctionnent en série : la sortie d’un processeur est transmise au suivant. Bitcrusher ; Acheminer l’audio via des effets insérés.

Utilisez ces réglages de départ pour vous concentrer sur la réduction de la fréquence d’échantillonnage :

Commande Réglage de départ Objectif
Drive 0 dB Éviter d’ajouter du gain en entrée
Resolution 24 bits Réduire au minimum la distorsion liée à la profondeur de bits
Clip Level 0 dB Maintenir le son choisi sous le seuil d’écrêtage
Mix 100% Examiner uniquement le signal traité
Downsampling Commencer à 1x, puis sélectionner 8x Comparer la référence à la réduction de fréquence

Ces réglages d’expérience sont proposés à partir des commandes documentées par Apple. Paramètres de Bitcrusher.

Apple définit 1x comme une fréquence inchangée, 2x comme la moitié de la fréquence d’échantillonnage d’origine, et les facteurs supérieurs comme des divisions supplémentaires. L’indication selon laquelle la réduction de fréquence ne change ni la vitesse de lecture ni la hauteur tonale signifie qu’il n’y a pas d’opération de changement de vitesse ; l’effet crée néanmoins délibérément du contenu fréquentiel aliasé. Documentation de Bitcrusher.

Prévoir le repliement avant de modifier les réglages

Pour un projet à 48 000 Hz donné à titre d’exemple, diviser la fréquence par huit donne une fréquence d’échantillonnage effective de 6 000 Hz et une limite de Nyquist de 3 000 Hz. Le signal d’entrée de 7 000 Hz dépasse cette limite. Dans un échantillonnage idéal sans filtrage, son alias correspondant en bande de base est de 1 000 Hz : soustrayez une fréquence d’échantillonnage effective, ce qui donne 7000 − 6000 = 1000. Ce calcul applique la limite d’échantillonnage décrite dans les principes fondamentaux d’Audacity.

Le même calcul fournit un tableau utile pour choisir les réglages :

Facteur de réduction de fréquence Fréquence effective Limite de Nyquist Fréquence idéale en bande de base pour une entrée de 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

Il s’agit de prévisions calculées selon un échantillonnage idéal, et non d’une spécification de chaque composante spectrale ni de son amplitude dans l’implémentation d’Apple. Dans le cas 4x, le signal d’entrée dépasse la limite de 6 000 Hz de 1 000 Hz et se replie donc à 5 000 Hz. Pour 10x, soustraire 4 800 Hz donne 2 200 Hz, une valeur inférieure à la nouvelle limite.

La règle pratique consiste à choisir une fréquence source supérieure à la limite de Nyquist effective du processeur tout en restant inférieure à la limite d’origine du projet. Ici, 7 000 Hz est inférieur à la limite de 24 000 Hz du projet, mais supérieur à la limite de 3 000 Hz avec 8x. Cette fréquence est donc utile pour distinguer la génération de la source de l’opération d’aliasing qui suit.

Gardez la fréquence source fixe lorsque vous modifiez le facteur. Sinon, deux variables changent en même temps et le résultat devient plus difficile à interpréter. Le tableau montre aussi qu’un facteur de réduction plus élevé ne produit pas forcément un alias de plus en plus grave : le repliement dépend de la relation entre le son et la fréquence d’échantillonnage effective.

Enregistrer l’effet et l’examiner dans Audacity

Choisissez File > Bounce > Project or Section. Définissez une plage courte et précise avec Start et End ; ne vous fiez pas à l’absence de régions enregistrées pour déterminer la durée. Pour cette expérience, choisissez Realtime, réglez Normalize sur Off et décochez Include Audio Tail. Apple avertit précisément que l’oscillateur de test peut produire un bounce excessivement long lorsque l’inclusion de la queue audio est activée. Exporter un projet vers un fichier audio.

Dans les options d’exportation actuelles, sélectionnez Uncompressed, choisissez WAVE, réglez Sample Rate sur 48 kHz, choisissez une profondeur de 24-bit et sélectionnez Interleaved pour obtenir un seul fichier stéréo. Ces réglages concernent le fichier de sortie ; conservez la fréquence du projet utilisée pour les calculs. Options d’exportation non compressée.

Enregistrez un fichier de référence avec Bitcrusher désactivé et un autre avec le traitement proposé activé. Logic permet de désactiver un plug-in depuis son emplacement ou l’en-tête de sa fenêtre ; l’exportation du projet inclut les effets actifs. Choisissez des noms de fichiers distincts afin de conserver les deux versions. Ajouter, supprimer, déplacer et copier des plug-ins ; Exportation d’un projet.

Ouvrez chaque fichier dans Audacity, sélectionnez une section stable loin des limites du fichier et choisissez Analyze > Plot Spectrum. Utilisez l’algorithme Spectrum et les mêmes réglages pour les deux fichiers. Une valeur Size plus élevée améliore la résolution fréquentielle ; si Audacity indique que la sélection est trop courte, sélectionnez davantage d’audio ou réduisez cette valeur. Tracer le spectre.

Considérez le tableau calculé comme une hypothèse : comparez le pic de la fréquence d’entrée dans le fichier de référence au contenu de fréquence inférieure du fichier traité. Des pics supplémentaires ne réfutent pas automatiquement l’expérience, car le tableau prévoit les positions idéales en bande de base, et non l’ensemble de la sortie du processeur. Comparer les spectres est plus instructif que de juger l’aliasing uniquement à l’apparence de la forme d’onde.

Que vérifier si le résultat n’est pas clair

Suivez le trajet du signal avant d’essayer des réglages plus extrêmes :

  • Vérifiez que Test Oscillator produit le son de référence lorsque le processeur est désactivé.
  • Vérifiez que le générateur précède le processeur. Faites glisser les plug-ins entre les emplacements si nécessaire.
  • Désactivez uniquement le processeur pour la comparaison ; désactiver le générateur supprime la source.
  • Vérifiez que les deux fichiers utilisent la même plage d’exportation et la même fréquence de sortie.

Logic explique comment déplacer et désactiver les effets dans ses instructions de gestion des plug-ins.

Pour une expérience distincte de génération de formes d’onde, désactivez le processeur, sélectionnez Square Wave dans Test Oscillator et désactivez Anti Aliased. Apple propose explicitement des versions aliasées et anti-aliasées de Square Wave et Needle Pulse. Ce commutateur s’applique à ces formes d’onde ; la documentation ne le présente pas comme un commutateur anti-aliasing général pour la génération sinusoïdale ou le rééchantillonnage du projet. Documentation de Test Oscillator.

Utilisez la méthode du son sinusoïdal passant par le processeur si vous voulez calculer le repliement de façon contrôlée et exporter un effet. Utilisez l’option de forme d’onde de l’oscillateur si vous voulez explorer directement la génération de formes d’onde aliasées. Dans les deux cas, conservez la référence et les réglages avec le fichier rendu afin de pouvoir reproduire le résultat et le modifier ensuite.

Sources