Bitcrusher - Bitcrusher
Bitcrusher je zvukový efekt, který vytváří zkreslení redukcí na rozlišení nebo šířky pásma digitálních zvukových dat. Výsledný kvantizační šum může v závislosti na množství redukce vytvářet „teplejší“ zvukový dojem nebo drsný.
Metody
Typický bitový drtič používá ke snížení věrnosti zvuku dvě metody: snížení vzorkovací frekvence a snížení rozlišení.
Snížení vzorkovací frekvence
Digitální zvuk se skládá z rychlé řady numerických vzorků, které kódují měnící se amplitudu zvukové vlny. Aby přesně reprezentoval širokopásmový průběh podstatného trvání, digitální zvuk vyžaduje velký počet vzorků při vysoké vzorkovací frekvenci. Čím vyšší je rychlost, tím přesnější je průběh; nižší rychlost vyžaduje, aby byl zdrojový analogový signál filtrován nízkoprůchodově, aby se omezila složka maximální frekvence v signálu, jinak budou aliasovány vysokofrekvenční složky signálu . Konkrétně frekvence vzorkování (aka vzorkovací frekvence) musí být alespoň dvojnásobkem složky maximální frekvence v signálu; tato maximální signální frekvence jedné poloviny vzorkovací frekvence se nazývá Nyquistův limit .
Ačkoli je běžnou mylnou představou, že vzorkovací frekvence ovlivňuje „hladkost“ digitálně reprezentovaného průběhu, není to pravda; teorie vzorkování zaručuje, že až do maximální frekvence signálu podporované vzorkovací frekvencí (tj. Nyquistovým limitem) bude digitální (diskrétní) signál přesně reprezentovat analogový (spojitý) zdroj, s výjimkou zkreslení kvantizačního šumu vyplývajícího z konečná přesnost jednotlivých vzorků. Původní signál lze přesně zrekonstruovat jednoduše průchodem nízkoprůchodového diskrétního signálu ideálním nízkoprůchodovým filtrem (s dokonalým profilem svislé mezní hodnoty). Protože je však nemožné vytvořit ideální filtr, musí být použit skutečný filtr s postupným přechodem mezi propustným pásmem a zastavovacím pásmem, což má za následek, že není možné přesně zaznamenat všechny frekvence až do Nyquistova limitu pro danou vzorkovací frekvenci. Řešením je zvýšit vzorkovací frekvenci o množství, které pojme přechodová pásma filtrů používaných jak pro odběr vzorků, tak pro rekonstrukci spojitých vln; proto například kompaktní disky používají k záznamu zvuku vzorkovací frekvenci 44,1 kHz, zřídka překračující 20 kHz, přestože Nyquistův limit pro tuto vzorkovací frekvenci je 22,05 kHz. Dalším hlediskem je, že pro dokonalou rekonstrukci by vzorky měly být vykresleny jako ideální impulzy nekonečně malého trvání, ale veškerý skutečný hardware generuje pro vzorky obdélníkové impulsy; některá zařízení pro převod digitálně analogových signálů nižší kvality používají krokovou vlnovou konverzi, která v podstatě vydává vzorky jako obdélníkové impulsy, jejichž trvání se rovná periodě vzorkování. I v tomto případě může zvýšení vzorkovací frekvence snížit a kompenzovat výsledné zkreslení. I tak, že nemůže být příliš velký důraz, že, bez ohledu na jeho motivaci, navíc přidán do vzorkovací frekvence rozpětí se nebude dělat rekonstruovanou křivky hladší, to pouze zabraňuje aliasing kmitočtů v přechodové pásmo na nižší frekvence, která by narušila signál nelineárně.
DAW dnes obvykle používají vzorkovací frekvence 44,1 kHz nebo vyšší. Počáteční digitální zařízení používalo mnohem nižší vzorkovací frekvence, aby šetřilo paměť pro uložený zvuk. Například Speak & Spell z roku 1979 používal vzorkovací frekvenci 8 kHz.
Snížení vzorkovací frekvence (také nazývané down-samplování) záměrně snižuje vzorkovací frekvenci, aby se snížila kvalita zvuku. Jak je vzorkovací frekvence snížena, vysoké frekvence jsou aliasy nebo, pokud je digitální signál nejprve filtrován dolním průchodem, jsou ztraceny. Pokud je použit primitivní DAC s krokovou vlnou nebo pokud mezní frekvenci filtru DAC nelze nastavit tak, aby sledovala vzorkovací frekvenci, ale místo toho je stanovena na poloviční frekvenci Nyquist pro maximální podporovanou vzorkovací frekvenci, pak se průběhy stanou také „hrubšími“ "znějící. Při extrémních omezeních se křivka stane kovově znějící v důsledku silného aliasingu a pravděpodobně nelineárního zkreslení způsobeného špatně vyladěným převodem digitálního signálu na analogový. ) s čistým příjmem nebo magnetický magnetofon s nízkou rychlostí pásku.)
Snížení rozlišení
Vzorky v digitálním zvuku jsou zaznamenány jako celá čísla nebo čísla s plovoucí desetinnou čárkou uložená v digitální paměti. Tato čísla jsou kódována pomocí řady paměťových bitů zapnuto a vypnuto. Čím větší je počet bitů, tím přesněji vzorek kóduje okamžitou úroveň hlasitosti vzorkovaného zvukového průběhu. DAW dnes obvykle používají 32bitová čísla s plovoucí desetinnou čárkou, protože jsou vhodnější pro postupné vrstvené zpracování a míchání, ale konečný hlavní výstup obvykle sestává ze 16bitových nebo 24bitových celočíselných vzorků. Rané digitální zvukové zařízení a videohry používaly 8bitové celočíselné vzorky nebo méně. Rolandův klasický bicí automat TR-909 používal 6bitové celočíselné vzorky. Počet bitů použitých v každém vzorku přímo ovlivňuje poměr signálu k šumu a dynamický rozsah digitálního signálu, konkrétně určením amplitudy druhu šumu nazývaného kvantizační šum, který je podobný bílému šumu s nízkým průchodem.
Snížení rozlišení záměrně snižuje počet bitů použitých pro zvukové vzorky. Jak bitová hloubka klesá, křivky jsou stále více hlučné a dochází ke ztrátě jemných změn hlasitosti, což snižuje dynamický rozsah na dolním konci. Při extrémní redukci bitů jsou průběhy redukovány na klikání a bzučení (čtvercové vlny), protože křivka skokově přeskakuje z nízkých na vysoké a zpět bez zasahujících hodnot, přičemž mnoho nižších vrcholů je zploštěno na nulovou amplitudu.
Hlavní ovládací prvky
Efekty bitcrusheru mají obvykle alespoň dva ovládací prvky: Jeden snižuje vzorkovací frekvenci, zatímco druhý snižuje rozlišení.
Knoflík nebo posuvník pro snížení rozlišení (neboli „bitová hloubka“, „hloubka“ nebo „bity“) se obvykle nastavuje od 32 bitů až po 1 bit.
Software LossyWAV od Davida Robinsona a Nicka Currie vypočítává minimální bitovou hloubku, aby reprezentoval každý segment křivky PCM bez slyšitelného zkreslení. Ačkoli je určen jako preprocesor pro snížení přenosových rychlostí při kompresi zvuku , posunutí nastavení kvality dolů způsobí zkreslení bitcrush.
Řízení pro snížení rychlosti vzorkování (neboli „převzorkování“ nebo „průměrování“) je někdy zobrazeno v Hz pro nový vzorkovací kmitočet nebo jako redukční faktor. Snížení rychlosti vzorkování se někdy místo toho zobrazuje jako počet po sobě jdoucích vzorků, které se mají průměrovat dohromady, aby se vytvořil nový vzorek. Hodnota 20 sníží vzorkovací frekvenci na 1/20 původní rychlosti.
Příklady
- Podzemní hip hopový umělec Aesop Rock tento efekt ve svých písních jemně využívá.
- Konec „Short Circuit“ Daft Punk z alba Discovery začínající ve 2:12.
- Singl „One More Time“ z roku 2000 Daft Punk využívá ve své melodii efekt bitcrush.
- Příklad zvuku zkresleného bitcrusherem je v úvodu k písni „Chemicals“ z alba Shrink německé kapely The Notwist .
- Ukázky použité například v bicím automatu Roland TR-909 mají rozlišení 6 bitů, což vede k podobnému zvuku.
- V hudebním žánru Hardstyle se bitcrushing stal zásadním účinkem v mnoha skladbách.
- V tvrdších verzích elektronického hudebního žánru Dubstep / Drumstep se v posledních letech žánru staly populárnější efekty bitcrusher „yah yah“ a „yoi yoi“, přičemž někteří umělci tento efekt používají více než žánrově charakteristické „ basové kolísání “.
- Často se používá ve vzorcích na písních pro Madlib ‚s alter ego Quasimoto . [LAX to JFK, Astronaut, Rappcats Pt. 3, Blitz atd.]
