Чтобы создать намеренный алиасинг на Mac, примените эффект Bitcrusher в Logic Pro к сгенерированному тону. Apple прямо описывает искусственное создание алиасинга посредством деления частоты дискретизации, поэтому этот способ подходит как альтернатива, когда передискретизация в Audacity удаляет частоты, которые вы хотели перенести в нижний диапазон. Документация по Bitcrusher.

Это руководство предназначено для пользователя Audacity, который хочет сгенерировать синтетический тон, намеренно создать наложение частот и сохранить результат для дальнейшего редактирования. Для этого потребуется Logic Pro для Mac. Приведённые ниже настройки — пример эксперимента, основанный на официальной документации; предсказанные частоты рассчитаны, а не получены в результате описанных прослушиваний.

Почему изменение частоты дискретизации в Audacity даёт другие результаты

Алиасинг возникает, когда при дискретизации встречаются частоты, выходящие за пределы представимого диапазона. Частота Найквиста равна половине частоты дискретизации. Фильтр против наложения спектров удаляет частоты, которые иначе попали бы в нижний диапазон, поэтому при корректной фильтрации преобразование может удалить именно тот материал, который вы хотели превратить в эффект. Основы цифрового звука в Audacity.

В Audacity также различаются изменение частоты дорожки и передискретизация аудио. В документации меню дорожки объясняется, что изменение Rate раздвигает или сближает существующие отсчёты, меняя длительность и высоту тона. Команда Tracks > Resample меняет число отсчётов, сохраняя длительность и скорость воспроизведения. Ни одна из этих операций не описана там как намеренный эффект алиасинга. Выпадающее меню аудиодорожки.

Настройки качества преобразования предназначены для другой цели: они регулируют качество преобразования при воспроизведении, а также при рендеринге или экспорте. В документации не указана настройка для отключения фильтрации против наложения спектров. Поэтому снижение качества не даёт документированного и предсказуемого способа выполнить эту задачу. Вместо этого используйте процессор, специально предназначенный для создания алиасинга. Настройки качества.

Создание контролируемого синусоидального тона в Logic Pro

Начните с одной синусоидальной волны, чтобы в эксперименте была только одна входная частота. Сложная форма волны добавила бы другие компоненты, за которыми пришлось бы следить.

Настройте проект и канал

В новом проекте Logic выберите File > Project Settings > Audio и задайте Sample Rate равной 48 kHz. Не меняйте частоту проекта в ходе эксперимента. Apple описывает эту настройку отдельно от обработки эффектами и рекомендует не менять её после добавления аудиофайлов. Настройка частоты дискретизации проекта.

Создайте аудиодорожку сочетанием клавиш Option-Command-N, выберите Audio, затем Mic or Line. Снимите флажок Load Default Patch, чтобы начать без эффектов, оставьте Input Monitoring и Record Enable выключенными, выберите основной стереовыход и нажмите Create. Источник сигнала будет сгенерирован внутри программы. Создание дорожек в проекте Logic Pro для Mac.

Добавьте генератор

Щёлкните пустой слот Audio Effect на канальной полосе дорожки и выберите Utility > Test Oscillator. Выберите Test Tone, укажите синусоидальную форму волны, дважды щёлкните Frequency и введите 7000, чтобы задать тон частотой 7 000 Hz. В качестве исходного значения установите для Level значение −18 dB. Apple описывает прямой ввод частоты от 1 Hz до 22 kHz. Документация по Test Oscillator.

В режиме Test Tone генератор начинает работать сразу; для создания сигнала не нужны MIDI-нота или записанный регион. При обходе Test Oscillator тон прекращается. Это также означает, что остановка транспорта не является описанным в документации способом выключения генератора. Документация по Test Oscillator.

Примените снижение частоты дискретизации, намеренно создающее алиасинг

В следующем пустом слоте эффектов выберите Distortion > Bitcrusher. Расположите его ниже Test Oscillator, чтобы генератор подавал сигнал на процессор. Вставленные эффекты Logic работают последовательно: выход одного процессора поступает на вход следующего. Bitcrusher; Маршрутизация аудио через вставленные эффекты.

Используйте эти начальные настройки, чтобы сосредоточиться на снижении частоты дискретизации:

Элемент управления Начальная настройка Назначение
Drive 0 dB Не добавлять входное усиление
Resolution 24 bits Свести к минимуму искажения из-за разрядности
Clip Level 0 dB Не допустить превышения выбранным тоном порога клиппинга
Mix 100% Прослушивать только обработанный сигнал
Downsampling Начните с 1x, затем выберите 8x Сравнить исходный вариант со сниженной частотой дискретизации

Это предлагаемые настройки эксперимента, основанные на описанных Apple элементах управления. Параметры Bitcrusher.

По определению Apple, 1x оставляет частоту без изменений, 2x означает половину исходной частоты дискретизации, а более высокие множители делят её ещё сильнее. Утверждение о том, что снижение частоты дискретизации не меняет скорость воспроизведения или высоту тона, описывает отсутствие операции изменения скорости; сам эффект при этом намеренно создаёт алиасные частотные составляющие. Документация по Bitcrusher.

Рассчитайте наложенную частоту до изменения настроек

В проекте с частотой 48 000 Hz деление частоты на восемь даёт эффективную частоту дискретизации 6 000 Hz и границу Найквиста 3 000 Hz. Входной сигнал частотой 7 000 Hz находится выше этой границы. При идеальной нефильтрованной дискретизации соответствующая алиасная частота в основной полосе равна 1 000 Hz: вычтите одну эффективную частоту дискретизации, получив 7000 − 6000 = 1000. Здесь используется граница дискретизации, описанная в документации Audacity об основах цифрового звука.

Эти же расчёты дают удобную таблицу настроек:

Коэффициент снижения частоты дискретизации Эффективная частота Граница Найквиста Расчётная частота в основной полосе для входного сигнала 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

Это расчётные предсказания для идеальной дискретизации, а не спецификация всех спектральных составляющих или их амплитуд в реализации Apple. В случае 4x входная частота превышает границу 6 000 Hz на 1 000 Hz, поэтому отражается до 5 000 Hz. В случае 10x вычитание 4 800 Hz даёт 2 200 Hz — значение ниже новой границы.

Практическое правило: выбирайте исходную частоту выше эффективной границы Найквиста процессора, но ниже исходной границы проекта. Здесь 7 000 Hz ниже границы проекта 24 000 Hz, но выше границы 3 000 Hz при 8x. Поэтому такая частота подходит для того, чтобы отделить генерацию исходного сигнала от последующей операции создания алиасинга.

Не меняйте исходную частоту, меняя коэффициент. Иначе одновременно меняются две переменные, и результат сложнее интерпретировать. Таблица также показывает, почему при увеличении коэффициента снижения алиасная частота не обязательно будет постепенно уменьшаться: наложение частот зависит от соотношения между тоном и эффективной частотой дискретизации.

Сохраните эффект и проверьте его в Audacity

Выберите File > Bounce > Project or Section. Задайте короткий диапазон с явными значениями Start и End; не полагайтесь на отсутствие записанных регионов при определении длительности. Для этого эксперимента выберите Realtime, установите для Normalize значение Off и снимите флажок Include Audio Tail. Apple отдельно предупреждает, что включённое добавление хвоста аудио может привести к чрезмерной длительности рендера при использовании тестового генератора. Экспорт проекта в аудиофайл.

В текущих настройках экспорта выберите Uncompressed, укажите WAVE, задайте Sample Rate равной 48 kHz, выберите разрядность 24-bit и используйте Interleaved, чтобы получить один стереофайл. Это настройки выходного файла; частота дискретизации проекта, использованная в расчётах, остаётся прежней. Настройки экспорта без сжатия.

Сохраните один исходный файл с обойдённым Bitcrusher, а другой — с включённой предложенной обработкой. В Logic плагин можно обойти через его слот или заголовок окна плагина, а при экспорте проекта учитываются активные эффекты. Используйте разные имена файлов, чтобы сохранить обе версии. Добавление, удаление, перемещение и копирование плагинов; Экспорт проекта.

Откройте оба файла в Audacity, выделите стабильный участок вдали от границ и выберите Analyze > Plot Spectrum. Используйте алгоритм Spectrum и одинаковые настройки для обоих файлов. Большее значение Size повышает частотное разрешение; если Audacity сообщит, что выделенный фрагмент слишком короткий, выберите более длинный участок или уменьшите размер. Построение спектра.

Используйте расчётную таблицу как гипотезу: сравните пик входной частоты в исходном файле с более низкочастотными составляющими в обработанном. Дополнительные пики не обязательно опровергают эксперимент, поскольку таблица предсказывает положения в основной полосе при идеальных условиях, а не полный выходной сигнал процессора. Сравнение спектров информативнее, чем оценка алиасинга только по виду волны.

Что проверить, если результат неясен

Прежде чем пробовать более экстремальные настройки, проверьте цепочку прохождения сигнала:

  • Убедитесь, что Test Oscillator создаёт исходный тон при обойдённом процессоре.
  • Убедитесь, что генератор расположен перед процессором. При необходимости перетащите плагины в другие слоты.
  • Для сравнения обойдите только процессор; обход генератора удалит источник сигнала.
  • Убедитесь, что диапазон экспорта и выходная частота в обоих файлах совпадают.

В документации Logic описаны перемещение и обход эффектов в инструкциях по управлению плагинами.

Для отдельного эксперимента с генерацией формы волны обойдите процессор, выберите Square Wave в Test Oscillator и выключите Anti Aliased. Apple прямо предлагает варианты Square Wave и Needle Pulse с алиасингом и без него. Этот переключатель относится к этим формам волны; в документации он не описан как универсальный переключатель антиалиасинга для генерации синусоиды или передискретизации проекта. Документация по Test Oscillator.

Используйте процессор для синусоиды, если вам нужен контролируемый расчёт наложения частот и экспортируемый эффект. Используйте настройки формы волны генератора, если хотите исследовать непосредственно генерацию алиасных волн. В обоих случаях сохраните исходный файл и настройки вместе с отрендеренным результатом, чтобы эксперимент можно было повторить и продолжить редактирование.

Источники