¿Qué es aliasing?

#1 por Sleyder el 29/09/2015
Que tal amigos de hispasonic recurro a ustedes para pedir su ayuda.

He visto dentro de el canal de fl studio guru que hay un video de aliasing

por mas que trato de interpretar lo que dicen, no logro entender que hace el aliasing, solo se que
afecta a frecuencias altas, pero de ahi nada mas :/, mis preguntas son la siguientes:

1.¿El aliasing es bueno?
2.¿Como puedo evitarlo en fl studio?
3. ¿Algun ejemplo de audio del aliasing en un track?

Quiza para algunos sea algo sencillo pero pues para mi no lo es.

de antemano mil gracias.

Imagino Creo y Sueño

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#2 por SG-Bass el 29/09/2015
Hola,

No solo afecta a las frecuencias altas. El aliasing es la reflexión especular que se produce artificialmente por el hecho de muestrear una señal que incumple el criterio de nyquist.

El critero de Nyquist nos dice que la señal que muestreamos en un convertidor analógico-digital no puede exceder en más de la mitad la frecuencia de muestreo de dicho convertidor. Dicho al revés, una señal de cierta frecuencia debe muestrearse almenos al doble de frecuencia. Matemáticamente se enuncia:
fi<0.5*FM, dónde fi es la frecuencia de entrada analogica y FM la frecuencia de muestreo del convertidor.
Pues bien, lo que sucede cuando se incumple este criterio (es decir, cuando estamos intentando muestrear una frecuencia mayor que la mitad de la frecuencia de muestreo) es precisamente el aliasing. Es parecido al efecto estroboscópico que se produce al ver una rueda girar tan deprisa que da la sensación que gira en sentido contrario.
Pongámonos en contexto, supongamos que empleamos un convertidor analógico-digital para muestrear una señal, y un convertidor digital-analógico para recuperar la señal:
index.php?controller=forum&action=view_attachment&attachment_id=177519
Si los convertidores son ideales, uno esperaría que la señal a la salida fuera la misma que la señal a la entrada. Pero AÚN SIENDO CONVERTIDORES IDEALES, las señales solo tendrán la misma frecuencia cuando ésta esté por debajo de la mitad de la de muestreo. En el momento que la frecuencia a la entrada excede la mitad de la de muestreo (el 0.5), se produce una reflexión especular. He generado una imagen animada en matlab para ilustrar el fenómeno:
index.php?controller=forum&action=view_attachment&attachment_id=177518
Clic en la imagen para ampliar
Arriba a la izquierda tenemos una onda senoidal que introducimos a la entrada (azul) de un convertidor A/D, a la cual le vamos aumentando progresivamente su frecuencia (oscila cada vez con mayor rapidez). Arriba a la derecha, su representación frecuencial, que es una barra que va aumentando progresivamente (cada vez más aguda). A bajo lo que veríamos a la salida del convertidor D/A (rojo). Fíjate que hasta que no se excede el 0.5 las ondas son iguales, pero a la que sobrepasamos el 0.5 el tono va "rebotando" dentro del rango 0 a 0.5.

Respondiendo directamente a tus preguntas:
Alguien escribió:
1.¿El aliasing es bueno?
Es un simple fenómeno implícito en la conversión A/D, no es bueno ni malo de por si.
es "malo" cuando....: Generalmente conviene evitarlo en grabación. Esto se hace con los denominados filtros antialiasing, que lo que hacen es bloquear las frecuencias superiores a la mitad de la frecuencia de muestreo (de hecho, estos filtros están presentes implícitamente en todos los convertidores A/D), para evitar así problemas de aliasing.
es "bueno" cuando....: Se puede emplear el aliasing para crear efectos electrónicos algo marcianos, que recuerdan al sonido de ordenadores y calculadoras, muy empleado en el electro de los 90'.
Alguien escribió:
2.¿Como puedo evitarlo en fl studio?

No depende de FL Studio, sino de tu convertidor A/D, y como he dicho, este ya lleva implícito un filtro anti-aliasing.
Sleyder escribió:
3. ¿Algun ejemplo de audio del aliasing en un track?

Claro (ver mp3 adjunto). Es un barrido en frecuencia que sobrepasa el umbral marcado por el criterio de Nyquist. Se puede apreciar como es cada vez más agudo hasta que llega un punto que deja de oírse, pero al cabo de un rato empieza a bajar otra vez y a subir, "rebotando" de agudo a grave.

No es un fenómeno sencillo de explicar si se pretende comprender en profundidad. Espero haber ayudado :-)
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No te fíes de las cosas correctas que se hacen por la razón equivocada. El porqué es la base.

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#3 por искра el 29/09/2015
SG-Bass escribió:
No es un fenómeno sencillo de explicar si se pretende comprender en profundidad. Espero haber ayudado


A mi me parece una explicación completísima y acojonante ;)
Bravo!

En música, más que en cualquier otra cosa, menos es más.

"There is no avant-garde; only some people a bit behind."
Edgar Varèse

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#4 por Sleyder el 01/10/2015
Gracias SG Bass por tomarte tu tiempo de explicarmelo de la forma mas detalladamente posible.

El Criterio de Nyquist supongo que es el teorema de Nyquist, que dicta que para muestrar de mejor manera las frecuencias en este caso 20hz-20khz rango audible humano, se necesita el doble de esta para poder muestrear, tengo entendido no?

Ahora lo del aliasing se produce cuando intentamos muestrear mas halla de 20khz?? ya que 20khz seria la mitad de la frecuencia de muestreo, no se si este en lo correcto.

Ahora bien, puedo yo añadir un filtro antialiasing en algun DAW, pues tomando la precaución de que el convertidor A/D no tenga uno.

Este aliasing puede influir en la mezcla? y si se puede detectar con algun osciloscopio o espectrograma??

Gracias nuevamente por tu respuesta detallada, y espero me puedan ayudar con este tema que no lo comprendo del todo haha. saludos.

Imagino Creo y Sueño

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#5 por SG-Bass el 01/10/2015
Sleyder escribió:
Ahora bien, puedo yo añadir un filtro antialiasing en algun DAW, pues tomando la precaución de que el convertidor A/D no tenga uno.
Debemos discernir entre el dominio analógico y el dominio digital. El filtro antialiasing es siempre un filtro que se situa antes del convertidor A/D y por ende debe ser un FILTRO ANALOGICO. Por lo tanto no podemos poner el filtro antialiasing en el DAW, la D de DAW significa digital y hemos dicho que el filtro antialiasing debe ser analogico. Por lo tanto conceptualmente no es posible. Es por ese motivo que TODOS los convertidores A/D integran un filtro antialiasing (si encuentras un convertidor A/D de aplicacion en audio que no lo tenga me lo dices, será el primero que conozca).

Sleyder escribió:
Este aliasing puede influir en la mezcla? y si se puede detectar con algun osciloscopio o espectrograma??
Vamos a ver, imagina que grabamos a una frecuencia de muestreo de 44.1kHz un tono de 23kHz. El filtro antialiasing deberia cortar de 22.05kHz hacia arriba y por lo tanto la frecuencia de 23kHz no se grabaría.
De no haber filtro antialiasing ¿que sucedería? pues que en el dominio digital tendriamos una frecuencia reflejada entorno a los 22.05kHz, es decir, la frecuencia en el dominio analogico de 23kHz se registraría como una frecuencia de 21.1kHz en el dominio digital. Ya hemos dicho que esto no sucede, pues SIEMPRE HAY FILTRO ANTIALIASING. Pero, si a ti te dan ese archivo wav con el tono de 21.1kHz y te preguntan si tiene aliasing que dirías? la respuesta sensata es: no lo sé, puede ser que el tono analógico original fuera de 21.1kHz o bien de 23kHz... no se puede determinar analizando solo la onda en el dominio digital.
¿Si siempre hay filtro antialiasing, cuál es el problema? pues que el filtro antialiasing al ser un filtro analócigo no puede cortar en seco de 22.05kHz hacia arriba, sinó que habrá una cierta transición.
loc_eps_lowpass_filter.gif
Entonces, los 23kHz pasarán el filtro muy atenuados, pero no quedarán anulados del todo, por lo que siempre hay un poquito de aliasing. Si este aliasing está por debajo del límite audible o por debajo de la resoluciónd e bits del convertidor se considera despreciable, y los filtros antialiasing ya se diseñan así a proposito. En mezcla, va a ser dificil que te encuentres con problemas de aliasing debido a una grabación. Cuando tenga un rato, comentaré como se puede generar el efecto aliasing desde el propio DAW, sin salir del dominio digital (el que te comentaba que se emplea como efecto de sonido...). Pero eso es tema a parte.

No te fíes de las cosas correctas que se hacen por la razón equivocada. El porqué es la base.

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--399703--
#6 por --399703-- el 01/10/2015
#5 Se entienden muy claramente tus explicaciones, de lo mejor que he leído en el foro en procesamiento de señales.
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#7 por SG-Bass el 02/10/2015
Algunas matizaciones del post #4 que se me quedaron en el tintero:
Sleyder escribió:
El Criterio de Nyquist supongo que es el teorema de Nyquist
Exacto, yo he escuchado a menudo llamarlo criterio de Nyquist, pero Teorema de Nyquist es la manera formal de hacer referencia a la desigualdad fi<0.5FM
Sleyder escribió:
para muestrar de mejor manera las frecuencias en este caso 20hz-20khz rango audible humano, se necesita el doble de esta para poder muestrear
No es que sea mejor usar el doble de la frecuencia más alta del rango, es que es indispensable hacerlo de este modo, sino nos comemos aliasing.
Sleyder escribió:
Ahora lo del aliasing se produce cuando intentamos muestrear mas halla de 20khz?? ya que 20khz seria la mitad de la frecuencia de muestreo, no se si este en lo correcto.
Cuando intentamos muestrear más allá de 20kHz con una frecuencia de muestreo de 40kHz para ser precisos. Podrías muestrear más allá de 20kHz si emplearas por ejemplo una frecuencia de muestreo de 100kHz. Te dejo deberes: ¿hasta qué frecuencia podrías muestrear en este caso? :-) .

No te fíes de las cosas correctas que se hacen por la razón equivocada. El porqué es la base.

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#8 por olbaidoinomed el 02/10/2015
#2 Hermano, sencillamente que explicacion tan increible hiciste! Que bueno que te tomes el tiempo para hacer esto. Creo que puedo agregar algo mas. El aliasing es "malo" porque a veces llega a provocar que un sonido suene diferente directo del DAW a cuando lo exportas. Esto aplica para algunos sintes si no estoy mal como por ejemplo el TS404 del Fl studio, creo que tambien el 3xosc y hasta sytrus. Saludos

Visita mi página: http://www.facebook.com/olbaidmusic // http://www.facebook.com/OlbaidOfficial // https://olbaid.bandcamp.com/

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#9 por SG-Bass el 03/10/2015
#8 Eso que comentas es un aliasing artificial. Como decía
SG-Bass escribió:
Cuando tenga un rato, comentaré como se puede generar el efecto aliasing desde el propio DAW, sin salir del dominio digital (el que te comentaba que se emplea como efecto de sonido...). Pero eso es tema a parte.
Me parece importante diferenciar para entenderlo bien, sino se mezclan los conceptos. Es un principio parecido pero tiene que ver más en el algoritmo usado para sintetizar la onda.

No te fíes de las cosas correctas que se hacen por la razón equivocada. El porqué es la base.

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