BitCrusher

BitCrusher - это аудиоэффект , который создает искажение за счет сокращения разрешения или полосы пропускания цифровых аудиоданных . Полученный шум квантования может создавать «более теплый» звуковой впечатление или резкое, в зависимости от количества сокращения.

Методы

Типичный BitCrusher использует два метода для снижения верности звука: снижение скорости дискретизации и снижение разрешения.

Снижение скорости дискретизации

Цифровой аудио состоит из быстрой серии числовых выборок, которые кодируют изменение амплитуды аудио -сигнала. Чтобы точно представлять широкополосную форму волны значительной продолжительности, цифровой аудио требуется большое количество образцов с высокой скоростью дискретизации. Чем выше скорость, тем точнее форма волны; Более низкая скорость требует, чтобы аналоговый сигнал источника был отфильтрован в низком количестве проходов, чтобы ограничить максимальный частотный компонент в сигнале, иначе высокочастотные компоненты сигнала будут псевдонированы . В частности, частота выборки (он же скорость дискретизации) должна быть как минимум вдвое превышает максимальную частотную компонент в сигнале; Эта максимальная частота сигнала половины частоты отбора проб называется ограничением Найквиста .

Хотя это распространенное заблуждение, что скорость дискретизации влияет на «плавность» представленной цифровой формы волны, это не так; Теория выборки гарантирует, что вплоть до максимальной частоты сигнала, поддерживаемой скоростью дискретизации (т. Е. Ограничение Nyquist), цифровой (дискретный) сигнал будет точно представлять аналоговый (непрерывная волна) источник, за исключением искажения шума квантования, возникающих в результате Конечная точность отдельных образцов. Оригинальный сигнал может быть точно реконструирован просто обход дискретного сигнала низкого уровня через идеальный фильтр низкого уровня (с идеальным профилем вертикального среза). Однако, поскольку идеальный фильтр невозможно построить, должен использоваться реальный фильтр с постепенным переходом между полосой проходов и полосы остановок, что невозможно точно записать все частоты до предела Nyquist для данный показатель дискретизации. Решение состоит в том, чтобы увеличить скорость дискретизации на сумму, которая размещает полосы перехода фильтров, используемых как для отбора проб, так и для реконструкции непрерывной волны; Вот почему, например, компакт -диски используют скорость выборки 44,1 кГц для записи звука, который редко превышает 20 кГц, даже если предел Nyquist для этой скорости дискретизации составляет 22,05 кГц. Другое соображение заключается в том, что для идеальной реконструкции образцы должны быть оказаны как идеальные импульсы бесконечно малой продолжительности, но все реальное оборудование генерирует прямоугольные импульсы для образцов; Некоторые устройства преобразования цифровых в более низкого качества используют преобразование шага, которая по существу выводит образцы в виде прямоугольных импульсов, которые имеют продолжительность, равную периоду выборки. В этом случае также увеличение скорости дискретизации может уменьшить и компенсировать результирующее искажение. Несмотря на это, нельзя переоценить, что, независимо от ее мотивации, дополнительный запас, добавленный к частоте выборки Не делайте реконструированную форму волны более гладкой, она просто предотвращает псевдоним частот в полосе перехода к более низким частотам, что не будет искажать сигнал нелинейно.

DAWS Today обычно использует 44,1 кГц или более высокие показатели дискретистов. Раннее цифровое снаряжение использовало гораздо более низкие показатели выборки для сохранения памяти для сохраненного звука. кГц . Например, в Speak & Speplic с 1979 года использовалась скорость дискретизации 8

Снижение скорости дискретизации (также называемое снижением) преднамеренно снижает скорость дискретизации для ухудшения качества звука. Поскольку скорость дискретизации снижается, высокие частоты псевдоним или, если цифровой сигнал первым отфильтрован в низких частотах, они теряются. Если используется примитивный ЦАП по шаг "Звучит. При крайнем снижении форма волны становится металлическим звучанием в результате тяжелого псевдонима и, возможно, нелинейных искажений от плохо настроенной конверсии в цифровом в аналоге. (Обратите внимание, что все эти эффекты можно избежать, если сигнал отфильтрован низкопроходным, прежде чем быть сниженным, и если параметры DAC для воспроизведения подходят для уменьшенной скорости дискрети с прозрачным приемом или магнитным магнитофоном на медленной скорости ленты.)

Сокращение разрешения

Образцы в цифровом аудио записываются как целые числа или номера с плавающей запятой, хранящиеся в цифровой памяти. Эти цифры кодируются с использованием серии битов в памяти и выключения. Чем больше количество битов, тем точнее образец кодирует мгновенный уровень объема выбранной аудио -сигнала. Сегодня DAWS обычно используют 32-разрядные номера с плавающей запятой, потому что они более подходят для последовательной слоистой обработки и смешивания, но конечный мастер-вывод обычно состоит из 16-битных или 24-битных целочисленных образцов. Ранние цифровые аудио и видеоигры использовали 8-битные целочисленные образцы или менее. Классическая барабанная машина Roland's TR-909 использовала 6-битные целочисленные образцы. Количество битов, используемых в каждом образце, напрямую влияет на отношение сигнал / шум и динамический диапазон цифрового сигнала, в частности, путем определения амплитуды вида шума, называемого шумом квантования , который похож на белый шум с низким частотой.

Сокращение разрешения намеренно уменьшает количество битов, используемых для пробы аудио. По мере того, как глубина бита снижается, формы волны становятся более шумными, а тонкие изменения объема теряются, снижая динамический диапазон на низком уровне. При экстремальном сокращении битов формы волны сводятся к щелчкам и гудениям ( квадратные волны ), когда форма волны резко прыгает с низкого до высокого и обратного, без промежуточных значений, причем многие более низкие пики выравниваются до нулевой амплитуды.

Основные элементы управления

Эффекты BitCrusher обычно имеют как минимум два элемента управления: один снижает скорость дискретизации, в то время как другой уменьшает разрешение.

Ручка или слайдер для уменьшения разрешения (он же «глубина бита», «глубина» или «биты») обычно регулируется от 32 битов до 1 бит.

Программное обеспечение Dessuywav от Дэвида Робинсона и Ника Керри вычисляет минимальную глубину бита, чтобы представить каждый сегмент формы волны PCM без слышимых искажений. Хотя он предназначен для препроцессора для снижения скорости битов при сжатии звука , подталкивание настройки качества снижает искажение BitCrush.

Контроль снижения скорости дискретизации (он же «понижающаяся дискретизация» или «усреднение») иногда показывается в Гц для новой скорости дискретизации или в виде коэффициента снижения. Снижение скорости дискретизации иногда показано как количество последовательных выборок, чтобы в среднем вместе , чтобы создать новую выборку. Значение 20 снижает скорость дискретизации до 1/20 от первоначальной скорости.

Примеры

• Подземный хип -хоп исполнитель Эзоп Рок делает тонкое использование этого эффекта в своих песнях.
• Конец Daft Punk "Short Circule" из открытия альбома , начиная с 2:12.
• Конец песни Билли Эйлиша 2021 года счастливее, чем когда -либо
• Daft Punk Single 2000 «Еще раз» использует эффект Bitcrush в своей мелодии.
• Примером звука, искаженного BitCrusher, является введение в песню «Chemicals» из альбома Sharink от немецкой группы The Notwist .
• Например, образцы, используемые в барабанной машине Roland TR-909 , имеют разрешение в 6 бит, что приводит к аналогичному звуку.
• В музыкальном жанре Hardstyle BitCrushing стало важным эффектом во многих треках.
• В более жестких версиях жанра электронной музыки Dubstep / Drumstep , Bitcrusher «Yah Yah» и «Yoi Yoi» стали более популярными в последние годы жанра, а некоторые артисты используют этот эффект больше, чем подпись жанра « бас -колебания ».
• Часто используется в образцах на песнях для Madlib альтер -эго квазимото . [LAX TO JFK, Астронавт, Rappcats Pt. 3, блиц и т. Д.]