Mikseri.net

#2 kirjoitettu 18.07.2008 14:54

Tämä kaikki tietenkin riippuu nimenomaisesta softasynasta, mutta heitetäänpä nyt jotain yleisiä ohjenuoria, olettaen että softasyna käyttää yleisesti tunnettuja perusalgoritmeja eikä supersamplaa sisäisesti (jolloin ohjelman samplerate ei välttämättä vaikuta mitään synan sisäiseen samplerateen, ja ainoa ero tulee anti-aliasing suotimen helpottuneesta työmäärästä).

Oskillaattoreiden suhteen tosiaan suurin (ja monesti ainoa) vaikutus on aliasioinnin vähentyminen. Vähentymisen määrä riippuu paljolti synan käyttämästä anti-aliasingista, mutta nyrkkisääntönä on että se vähentyy vähintään 8dB/samplaustaajuuden tuplaantuminen, useimmilla järkevillä anti-aliasing menetelmillä selkeästi enemmän. Lisäksi saattaa olla että vähän alle 20kHz taajuudet lisääntyvät ja soundi siis kirkastuu, kun anti-aliasing suotimen katkaisutaajuus voi olla huomattavasti korkeammalla.

Suodattimeen samplaustaajuus vaikuttaa ainakin s.e. lähellä puolta samplaustaajuutta digisuotimien leikkaus jyrkentyy verrattuna vastaavaan analogisuotimeen (yleensä, on algoritmeja joilla se myös loivenee, mutta ei sellaisia joilla vaste on sama kuin analogisuotimella). Siispä korkeampi samplaustaajuus siirtää ainakin osan tästä jyrkentymisestä pois kuuloalueelta. Lisäksi digisuotimen resonanssi riippuu katkaisutaajuuden suhteesta samplaustaajuuteen, tällä kertaa niin että se voi joko vähentyä tai lisääntyä korkeilla taajuuksilla, täysin algoritmista riippuen, mutta joka tapauksessa tämä efekti pienenee korkeilla samplaustaajuuksilla. Myös useimpien analogisuotimien resonanssi riippuu cutoffista, mutta aika eri tavalla kuin digisuotimilla (jotkut digisuotimet saattavat mallintaa tätä analogisuotimien käytöstä, tietenkin, ja kyseinen mallinnus saattaa riippua tai olla riippumatta samplaustaajuuden aiheuttamista vääristymistä).

Yleisesti ottaen kaikki synan epälineaarisuudet aiheuttavat efektejä, jotka jossain mielessä aliasioituvat digisynassa, ja tätäkin aliasiointia tietenkin korkeampi samplaustaajuus vähentää. Eräs iso epälineaarisuuden lähde on mm. nopeat sweepit envelopella. Lisäksi oskillaattoreiden välinen FM, ringmod ja hardsync eivät monesti ole millään tavalla antialiasioituja, joten niiden aliasingin määrä riippuu ainoastaan samplaustaajuudesta.

Jos synan sisäiset algoritmit on hienosäädetty jollekin tietylle samplaustaajuudelle, esimerkiksi siten että suotimen taajuusvaste on on trimmattu ottaen huomioon pienen samplaustaajuuden aiheuttama korkeiden taajuuksien vääristyminen, saattaa sampletaajuuden nostaminen myös huonontaa soundia (tai ainakin viedä sitä eri suuntaan kuin mihin synan suunnittelijat ovat tarkoittaneet).

Eli eipä tähän nyt mitään kovaa faktaa tainnut tulla, riippuu tosiaan liikaa nimenomaisesta synasta että voisi sanoa paljon muuta kuin että korvakuulolta joutuu arvioimaan ellei ole pääsyä synan lähdekoodiin. Nyrkkisääntönä tosin että soundi muuttuu puhtaammaksi.

#3 kirjoitettu 18.07.2008 17:21

Tito kirjoitti melkolailla tyhjentävän vastauksen, mutta aika tekniseltä pohjalta. Yritän vielä lisäillä vähän pointteja hieman eri näkökulmasta:

Äänenmuodostuksen algoritmit mallintavat jonkin vekottimen toimintaa ja muodostavat äänisignaalin sampleja tietyllä tahdilla. Näytteenottotaajuus kertoo sen, miten monta kertaa sekunnissa vekottimen tuottaman signaalin tila ilmaistaan. Esim sekunnissa on cd-äänellä 44100 näytettä.

Näytteenoton tarkkuutta on hyvä ajatella esim. tietokonenäyttöjen pikselien mukaan.

1920x1080 on todella tarkka & yksityiskohtainen näyttö, 10x10 taas hyvin epätarkka.

Softasynat eivät muodosta jatkuvaa signaalia kuten analogilaitteet, vaan yleensä mallintavat signaalia osissa (hetkellisesti). Mitä isommalla taajuudella signaalia mallinnetaan, sen tarkemmin sen yksityiskohdat tulevat esiin (tarkka näyttö vs epätarkka näyttö).

Mallintamisen hetkellisyys aiheuttaa ongelmia erilaisten virheiden muodossa. Laadun suhteen pitää tehdä erilaisia kompromisseja, jotta softa ei veisi liikaa prosessoritehoa. Hyvällä algoritmisuunnittelulla noita ongelmia voi kiertää, mutta se voi olla hyvinkin haastavaa. Esimerkkejä ongelmista: joitain ilmiöitä ei voi ilmaista matalilla mallinnustaajuuksilla (korkeat äänet), jotkin ilmiöt aiheuttavat vääristymiä (aliasointi, erilaiset vaihe, pyöristys yms virheet) jne.

Softasynien mallinnustaajuus on yleensä sidottu käytössä olevaan näytteenottotaajuuteen. Näytteenottotaajuutta nostamalla mallinnustaajuus saadaan korkeammaksi jolloin softa mallintaa/muodostaa signaalia paremmin. Toisaalta paskoissa softissa näytteenottotaajuuden nostaminen voi aiheuttaa bugaamista, jos esim. näytteenottotaajuus on kovakoodattu koodiin.

--
apo

#4 kirjoitettu 20.07.2008 10:48

Kiitän, tuo selvensi asiaa mukavasti.

Mitä muuten tapahtuu 22050 hertsiä korkeimmalle taajuuksille kun 88.2kHz-tiedosto resamplataan 44.1kHz:ksi? Leikkautuvatko suoraan pois vai onko prosessi monimutkaisempi?

#5 kirjoitettu 20.07.2008 11:35

Mopo-algoritmeilla leikkautuu, järkevämmillä taas tapahtuu enemmän kaikenlaista laskelmointia ja mittailua siitä mistä karsitaan mitäkin. Tämä on ihan softakohtaista.

#6 kirjoitettu 20.07.2008 17:48

atheos kirjoitti:
Mopo-algoritmeilla leikkautuu, järkevämmillä taas tapahtuu enemmän kaikenlaista laskelmointia ja mittailua siitä mistä karsitaan mitäkin. Tämä on ihan softakohtaista.


Eikös tuon pitäisi mennä nimenomaan niin päin, että mopoalgoritmeilla ei leikkaudu ja hyvillä algoritmeilla nyquistin taajuuden yläpuoliset osat lähtevät pois ja sen alle jäävät jätetään täysin rauhaan. Mikään algoritmihan ei tietysti ole täydellinen.

Huonojen algoritmien kanssahan tapahtuu juurikin aliasoitumista, eli ne liian korkeat taajuudet "peilautuu" siitä näytteenottotaajuden puolikkaasta takaisin alaspäin.

Eli jos näytteenottotaajuus on se 44100Hz ja sen puolikas niinollen 22050Hz niin 25000Hz taajuus aliasoituu taajuudelle 19100Hz. Jos noita miettii vähän miten eri taajuuksien harmoniset kerrannaiset aliasoituu, niin huomaa aika nopeasti, että keskimäärin lopputulos on aika epäharmooninen.

#7 kirjoitettu 20.07.2008 18:48

Elektrojänis kirjoitti:
Huonojen algoritmien kanssahan tapahtuu juurikin aliasoitumista, eli ne liian korkeat taajuudet "peilautuu" siitä näytteenottotaajuden puolikkaasta takaisin alaspäin.

Mikä olisi järkevin tapa testata ja analysoida eri ohjelmien resamplauksen laatua?

#8 kirjoitettu 21.07.2008 16:01

Itse olen käyttänyt sellaista menetelmää, että generoin vaikkapa Cool Editissä suhteellisen hitaan sinisweepin joka menee vaikkapa 10kHz:stä lähtösamplaustaajuuden puolikkaaseen. Sweepin pitäisi kestää ainakin kymmeniä sekunteja, niin että se aina hetkellisesti käytännössä puhdas siniaalto. Sen kun sitten muuntaa alaspäin kohdetaajuuteen niin sen sweepin pitäisi kadota kokonaan kun se ylittää 20kHz. Huonommilla alassamplauksilla se ääni katoaa ensiksi, mutta tulee sitten aliasioituneena alaspäin sweeppinä jälleen kuuluviin. Tarkempana menetelmänä voi tietenkin myös katsoa alassamplatun äänen spektrianalyysiä, josta sweepin aliasingistä johtuva heijastuminen näkyy oikein nätisti. Tässä Cool Editin/Auditionin spectral view on hyvin havainnollinen (tämä Cool Editin ja Auditionin kehuminen johtuu vain siitä että itse olen niihin tottunut ja hyviksi havainnut, varmasti muutkin softat ovat tähän hommaan kelvollisia).

#9 kirjoitettu 14.08.2008 23:33

asia harvinaisen selvä

#10 kirjoitettu 19.08.2008 22:53

neokoo kirjoitti:
Elektrojänis kirjoitti:
Huonojen algoritmien kanssahan tapahtuu juurikin aliasoitumista, eli ne liian korkeat taajuudet "peilautuu" siitä näytteenottotaajuden puolikkaasta takaisin alaspäin.

Mikä olisi järkevin tapa testata ja analysoida eri ohjelmien resamplauksen laatua?


Sweeppaa sini tasaisella hitaahkolla (ettet aiheuta sillä sweepillä harmonioita) nopeudella ja vakio amplitudilla (ja käytä laatugeneraattoria tietysti sen sinin generoimiseen) sillä suuremmalla sampletaajuudella niin että se menee reippaasti yli sen alemman puolivälin (esim 96kHz:llä sweeppaa jonnekin 30kHz varmaan riittää) ja sitten resamplaa.

Taajuusanalysaattorista sitten optimitapauksessa pitäisi käydä niin että se sini näkyy kulkevan kohti sitä sampletaajuuden puoliväliä ja vain katoaa. Käytännössä se todennäköisesti feidaa jossain kohtaa.

Käytännössä mitä tapahtuu jossain 21-22kHz (ja siitä ylöspäin) välimaastossa voi melkeinpä unohtaa.. sinne dumpataan perinteisesti noise-shapetut ditherit ja muuta paskaa eikä kukaan yleensä huomaa mitään.

Jos jokin kuulostaa paremmalta korkeammalla sampletaajuudella niin turha kuvitella kuulevansa sinne ylös asti keskivertokorvilla: vika on puhtaasti siinä että se syna (tai efekti) kusee. Keskiverto VST syna on ihan sontaa jos ruvetaan katselemaan yläpäätä ja aliasointia; niissäkin joissa oskillaattorit on kunnossa suurin osa aliasoi niin että itkettää heti jos ruvetaan särkemään ja melko useinhan siihen riittää jo ihan filtteri.

mystran muokkasi viestiä 22:55 19.08.2008

Oho, joku olikin jo maininnut tuon sinisweepin.. sori