在 Mac 上刻意產生混疊,請對產生的音調使用 Logic Pro 的 Bitcrusher 效果。Apple 明確說明可透過降低取樣率來人工產生混疊,因此當 Audacity 重新取樣移除了你想要折返的頻率時,這是有文件支援的替代做法。Bitcrusher 說明文件。

本指南適用於想要產生合成音調、刻意造成頻率折返,並儲存結果以供進一步編輯的 Audacity 使用者。此流程需要 Mac 版 Logic Pro。以下設定是根據官方文件設計的示範實驗;預測頻率是計算結果,並非聆聽測試報告。

為什麼在 Audacity 中變更取樣率會得到不同結果

當取樣過程遇到超出可表示範圍的頻率時,就會發生混疊。奈奎斯特頻率是取樣率的一半。抗混疊濾波會移除原本會折返到較低頻率範圍的頻率,因此經過適當濾波的轉換,可能會消除你原本想用來製造效果的素材。Audacity 的數位音訊基礎知識。

Audacity 也區分變更音軌的取樣率與重新取樣音訊。音軌選單的說明指出,變更 Rate 會拉開或壓縮現有樣本間距,進而改變時長與音高。Tracks > Resample 會變更樣本數量,同時保留時長與播放速度。文件並未將這兩種操作描述為刻意產生混疊的效果。音軌下拉式選單。

轉換器品質偏好設定有其他用途:控制播放、轉換或匯出時的轉換品質。文件並未說明有哪個開關可以停用抗混疊濾波。因此,降低品質設定並沒有文件佐證,也無法構成可預測的操作方式。請改用明確設計來產生混疊的處理器。品質偏好設定。

在 Logic Pro 中產生受控的正弦音調

先使用單一正弦波,讓實驗只有一個輸入頻率。複雜波形會引入更多需要追蹤的成分。

設定專案與通道

在新的 Logic 專案中,選擇 File > Project Settings > Audio,並將 Sample Rate 設為 48 kHz。整個實驗都維持此專案取樣率。Apple 將此設定與效果處理分開說明,並建議加入音訊檔案後不要再變更。設定專案的取樣率。

使用 Option-Command-N 建立音訊軌,選擇 Audio,再選擇 Mic or Line。取消勾選 Load Default Patch,以便在沒有任何效果的狀態下開始;保持 Input Monitoring 和 Record Enable 關閉,選擇主要立體聲輸出,然後按一下 Create。音源會在內部產生。在 Mac 版 Logic Pro 專案中建立音軌。

加入產生器

按一下音軌通道條上的空白 Audio Effect 插槽,並選擇 Utility > Test Oscillator。選擇 Test Tone,再選擇正弦波形,按兩下 Frequency,輸入 7000,以產生 7,000 Hz 音調。將 Level 設為示範起始值 −18 dB。Apple 說明可直接輸入 1 Hz 至 22 kHz 的頻率。Test Oscillator 說明文件。

產生器在 Test Tone 模式下會立即啟動;產生訊號不需要 MIDI 音符或已錄製區域。旁通 Test Oscillator 會停止音調。這也表示,停止傳輸控制不是文件所述的關閉產生器方式。Test Oscillator 說明文件。

透過降低取樣率來刻意產生混疊

在下一個空白效果插槽中,選擇 Distortion > Bitcrusher。請將它放在 Test Oscillator 下方,讓產生器的訊號送入處理器。Logic 的插入效果會串聯運作,將一個處理器的輸出傳送至下一個處理器。Bitcrusher;透過插入效果傳送音訊。

使用以下起始設定,專注於降低取樣率:

控制項 起始設定 用途
Drive 0 dB 避免增加輸入增益
Resolution 24 bits 將位元深度失真降至最低
Clip Level 0 dB 讓所選音調保持在削波閾值以下
Mix 100% 只檢視處理後的訊號
Downsampling 從 1x 開始,再選擇 8x 比較基準與降低取樣率的效果

這些是根據 Apple 所述控制項提出的實驗設定。Bitcrusher 參數。

Apple 將 1x 定義為維持不變,2x 定義為原始取樣率的一半,更高倍率則進一步降低取樣率。Apple 表示降低取樣率不會改變播放速度或音高,描述的是此操作不會變更播放速度;這項效果仍會刻意產生混疊頻率成分。Bitcrusher 說明文件。

變更設定前先預測折返頻率

以 48,000 Hz 專案為例,將取樣率除以八會得到 6,000 Hz 的有效取樣率,以及 3,000 Hz 的奈奎斯特界限。7,000 Hz 的輸入高於此界限。在理想的未濾波取樣下,對應的基頻帶混疊頻率為 1,000 Hz:減去一個有效取樣率,得到 7000 − 6000 = 1000。這是套用 Audacity 基礎知識文件所述的取樣界限。

同樣的計算也能整理出一份實用設定對照表:

降低取樣率倍率 有效取樣率 奈奎斯特界限 7,000 Hz 輸入的理想基頻帶頻率
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

這些是根據理想取樣計算出的預測值,並非 Apple 實作中每個頻譜成分及其振幅的規格。在 4x 的情況下,輸入頻率比 6,000 Hz 界限高出 1,000 Hz,因此會折返至 5,000 Hz。在 10x 的情況下,減去 4,800 Hz 後剩下 2,200 Hz,低於新的界限。

實用的判斷方式是:選擇高於處理器有效奈奎斯特界限、但低於專案原始界限的音源頻率。此處的 7,000 Hz 低於專案的 24,000 Hz 界限,但高於 8x 時的 3,000 Hz 界限。這讓它成為區分音源產生與後續混疊操作的實用輸入。

變更倍率時,請固定音源頻率。否則兩個變數會同時改變,讓結果更難解讀。此表也顯示,提高降低取樣率倍率不一定會讓混疊頻率一路下降:折返頻率取決於音調與有效取樣率之間的關係。

儲存效果並在 Audacity 中檢視

選擇 File > Bounce > Project or Section。透過 Start 和 End 設定明確且較短的範圍;不要依賴沒有已錄製區域來決定時長。這項實驗請使用 Realtime,將 Normalize 設為 Off,並取消勾選 Include Audio Tail。Apple 特別提醒,啟用包含音訊尾端時,測試振盪器可能會讓反彈輸出時間過長。將專案反彈為音訊檔案。

在目前的反彈選項中,選擇 Uncompressed,選擇 WAVE,將 Sample Rate 設為 48 kHz,選擇 24-bit 深度,並使用 Interleaved 輸出單一立體聲檔案。這些是輸出檔案設定;計算時仍使用專案取樣率。未壓縮反彈選項。

在旁通 Bitcrusher 的狀態下儲存一個基準檔,再儲存一個已啟用上述處理的檔案。Logic 可從插槽或外掛程式視窗標頭旁通外掛程式;反彈專案時則會套用啟用中的效果。請使用不同檔名,保留兩個版本。加入、移除、移動及拷貝外掛程式;專案反彈。

在 Audacity 中開啟每個檔案,選取一段遠離檔案邊界的穩定片段,然後選擇 Analyze > Plot Spectrum。使用 Spectrum 演算法,並對兩個檔案使用相同設定。較大的 Size 可提高頻率解析度;若 Audacity 顯示選取範圍太短,請選取更多音訊或降低大小。繪製頻譜。

將計算表視為假設:比較基準檔的輸入頻率峰值與處理後檔案的低頻內容。出現額外峰值不代表實驗失效,因為此表預測的是理想基頻帶位置,而非處理器完整的輸出。與只從波形外觀判斷混疊相比,頻譜比較更有參考價值。

結果不明確時的檢查項目

嘗試更極端的設定之前,先逐一檢查訊號路徑:

  • 確認旁通處理器時,Test Oscillator 會產生基準音調。
  • 確認產生器位於處理器之前。如有需要,將外掛程式拖曳至不同插槽。
  • 比較時只旁通處理器;旁通產生器會移除音源。
  • 確認兩個檔案使用相同的反彈範圍與輸出取樣率。

Logic 在外掛程式管理說明中說明了移動與旁通效果的方式。

若要進行另一項波形產生實驗,請旁通處理器,在 Test Oscillator 中選擇 Square Wave,並關閉 Anti Aliased。Apple 明確提供 Square Wave 和 Needle Pulse 的混疊與抗混疊版本。此開關適用於這些波形;文件並未說明它是用於正弦波產生或專案重新取樣的一般抗混疊開關。Test Oscillator 說明文件。

若要控制折返計算並匯出效果,請使用正弦波經過處理器的流程。若要直接探索混疊波形的產生方式,請使用振盪器的波形選項。無論採用哪一種方式,都請將基準檔與設定和輸出檔一併保留,以便重現結果並進一步編輯。

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