Wat is aliasing?

[renepela]

Een van de dingen die ik wel een lees, is dat bij Virtueel Analoge Synthesizers de golfvormen digitaal worden opgewekt i.p.v. analoog. Daarbij zou dan een verschijnsel optreden dat aliasing heet.
Ik heb geprobeerd daar iets van te begrijpen, maar snap het nog niet helemaal.
Als ik het geod begrijp treedt er boven een bepaalde frequentie een vervorming op van de golf.
Ik snap alleen niet waardoor dit komt en wat er eventueel tegen te doen valt.
Ik heb diverse softsynths, een Korg Radias en een Yamaha AN1X, maar er is me eigenlijk nooit iets geks opgevallen aan het geluid bij hogere frequenties.

Kan iemand me in Jip en Janneke taal uitleggen wat aliasing is. Liefst zou ik ook een duidelijk voorbeeld horen van het verschijnsel.

Binnenkort komt de Prophet 12 uit. Een synth die super cool lijkt en hoog op mijn verlanglijstje staat. Ik zag alleen dat bijna alles aan dat ding analoog is, behalve de oscillators, die zijn digitaal.
Gaat dat aliasing verschijnsel dus daar ook optreden?

 

[CME]

volgens mij bedoelen ze anti aliasing dan ...
het komt er in het kort op neer dat veranderingen aan een instelling niet trapsgewijsgaan
Bij goedkopere v.a synths hoor je bijv filters en evt andere pots duidelijk stapjes maken Het verloop is dan niet vloeiend hoorbaar.
Antialiasing deelt de stappen dan door 100 als het ware zodat het verloop wel soepel loopt.
d.w.z de stappen zijn er nog steeds maar jij hoort dat dan als een mooi vloeiend verloop.
Ik hoop dat het een beetje duidelijker is

de term komt ook bij beeldbewerking voor en dan zorgt het er voor dat getrapte schuine hoeken of cirkels mooi strak uitgerekend worden

 

[T-CM11]

volgens mij bedoelen ze anti aliasing dan ...

Dat lijkt mij niet wat de OP bedoelt...
Het klinkt meer als dit: http://en.wikipedia.org/wiki/Aliasing

Temporal aliasing is a major concern in the sampling of video and audio signals. Music, for instance, may contain high-frequency components that are inaudible to humans. If a piece of music is sampled at 32000 samples per second (Hz), any frequency components above 16000 Hz (the Nyquist frequency) will cause aliasing when the music is reproduced by a digital to analog converter (DAC). To prevent this an anti-aliasing filter is used to remove components above the Nyquist frequency prior to sampling.

 

[renepela]

anti aliasing is inderdaad niet wat ik bedoel. Wat dat is weet ik.
Het gaat mij echt om de term aliasing wat bij hoge frequenties op treedt. Ik snap alleen niet waarom en wat je dan hoort.
Treedt dit altijd op, of dat tegenwoordig tegen te gaan of zo?

 

[RPH]

Google is ur friend.

http://www.kvraudio.com/forum/viewtopic.php?p=3298573

Uitleg en voorbeelden.

 

[Bass]

aliasing gebeurt in het digitale domein, dus als je zegmaar op 44.1 khz opneemt, loop het frequentiebereik tot 20 khz, als er dan signaal binnenkomt met harmonischen hoger dan 20 khz worden de frequenties die hoger liggen evenredig gespiegeld onder de 20 khz grens

 

[Synchrotron]

Het komt erop neer dat als het ingangssignaal een frequentiecomponent bevat met f > fs/2 de betreffende frequentiecomponent wordt 'teruggevouwen' naar het frequentiegebied van < -fs/2, fs/2 >

http://www.telecomabc.nl/specials/dsp/ad1.html

 

[MatthewLeBlom]

Kan iemand me in Jip en Janneke taal uitleggen wat aliasing is?

ghehe:

Het komt erop neer dat als het ingangssignaal een frequentiecomponent bevat met f > fs/2 de betreffende frequentiecomponent wordt 'teruggevouwen' naar het frequentiegebied van < -fs/2, fs/2 >

 

[6 trak]

Kan iemand me in Jip en Janneke taal uitleggen wat aliasing is.

je hebt een doos van 95cm waar een strook papier in moet van 1 meter, dan moet de laatste 5cm dus omgevouwen worden...

om het vouwen te voorkomen kan je er ook een stuk afknippen; met een jennifer low-pass dus

 

[Sequential_Tom]

Kan iemand me in Jip en Janneke taal uitleggen wat aliasing is. Liefst zou ik ook een duidelijk voorbeeld horen van het verschijnsel.

.
Stel je koopt een synthesizer bij de HEMA en betaalt deze in losse euro-muntstukken. Je bent erg snel in het neerleggen van de munten, die je een voor een op de toonbank legt in groepjes van 10. Bovendien leg je ze om en om neer, de een met kop boven, de volgende met munt, etc. De cassière pakt ze er een voor een af en kan dat minstens zo snel als jij.

Maar dan voer je het tempo nog een stukje op, zodat jij er 11 neer weet te leggen in de tijd dat zij er 10 heeft weggepakt. Ze kan het niet meer bijbenen en zo blijft er per 11 die jij neerlegt steeds 1 op de toonbank liggen. Omdat er wat blijft liggen door het verschil in tempo, is er sprake van aliasing.

De metafoor: Een euromunt stelt een sample voor. Twee munten vormen samen een golfvorm, bijv. kop = piek en munt = dal. De sample-frequentie is het tempo waarmee de cassière de munten oppakt ('samplet'). Met twee munten per golfvorm is de 'toonhoogte' daarom de helft van de samplefrequentie.

Als je het tempo van munten aanbieden groter maakt dan de verwerking, ofwel het aantal pieken en dalen (= tweemaal de ingangsfrequentie) groter maakt dan de samplefrequentie, dan blijft er een verschil over. Dit verschil (munten die blijven liggen), wordt hoorbaar, vaak als een iel 'woaowoaw' achtig spraakgeluid.

Zo, Jip en Janneke kunnen de was doen


Mischien is deze metafoor beter: stel, met de nodige fantasie, dat je 10cm groot bent en over het schuurdak rent. Dat dak is voorzien van golfplaat. In het begin maak je passen die even groot zijn als de afstand tussen twee golven. Je stapt van (boven op de) bult tot bult. Voor de ervaring lijkt het of je over een plat vlak loopt.

Dan besluit je iets groter passen te nemen. Maar al bij de eerste grotere pas merk je dat je een stukje ná de bult, dus iets lager terecht komt. De pas daarna eindigt nog iets lager, etc. totdat je op een bepaald moment met je voet in een dal staat. Loop je nog verder, dan stijg je weer en bereik je uiteindelijk opnieuw de top van een golf. Wat je in feite hebt gedaan met de iets te grote passen, is van top naar dal en weer terug naar de top, zoals een golfvorm verloopt, maar je hebt er wel vele passen over gedaan. Als je nóg grotere passen neemt, dan daal en stijg je natuurlijk in minder passen. In deze gevallen kun je zeggen dat je de langzame stijging en daling aliasing is. Dat stijgen en dalen voel je aan je benen (en hoor je als het om geluid en sampling gaat).

Bovenstaande voorbeelden vertellen niet het volledige aliasing-verhaal, maar het is in ieder geval een start

 

[6 trak]

haha mooie verhalen

 

[Sequential_Tom]

Een ander bekend voorbeeld is de opname van een sneldraaiende rotor, d.m.v. videocamera. Als de samplefrequentie (video-opname in beelden per seconde) veel verschilt van die van de rotor (of van een breuk/factor er van), dan zie je vooral wazigheid. Maar als de rotor langzamer of sneller gaat draaien en het toerental in de buurt komt van de video-samplefrequentie, dan lijkt het alsof de rotor heel langzaam draait, totdat hij stilstaat en zelfs de andere kant op lijkt te draaien.

.
Voorbeeldje:


.
Hier wat gespeel met aliasinggeluiden uit een Theremin:

 

[6 trak]

wat overigens ook een mooi fenomeen is is wanneer je een stuk materiaal hebt met kleine gaatjes en als je er vanaf een bepaalde afstand naar kijkt dan zie je grotere versies van die gaatjes verschijnen... maar dat heeft g'leuf ik niet direct met aliasing te maken maar met een moiré patroon...

 

[renepela]

Oke, ik geloof dat ik begrijp wat aliasing is nu. Met dank aan de Jip en Janneke voorbeelden :-)

Wat ik alleen nog niet snap is waarom dit vaak als probleem wordt aangehaald bij digitale oscillators. Uitgaand van 44.1KHz zou die samplefrequentie toch meer dan genoeg moeten zijn. Het menselijk oor kan toch niet meer dan 20KHz waarnemen en hoe vaak produceer je tonen van die frequentie?
Boventonen zal je wel missen ja, maar die hoor je toch niet boven die frequentie?
Of ontstaat er dan een situatie waarbij de missende boventonen invloed hebben op de tonen in het hoorbare audiogebied?
Als dat zo is, zal er bij digitale synths, maar ook bij samplers en dergelijks toch altijd een vorm van aliasing optreden. Je kunt het hooguit wat later op laten treden door de samplefrequentie te verhogen.
Ik ben gewoon erg benieuwd hoe dit opgelost wordt in een VA synth of bijvoorbeeld een hybride achtige synts zoals de komende Prophet 12, waarbij de oscillators dus wel digitaal zijn.

 

[Lynxxx]

mooi voorbeeldje van aliasing en anti-aliasing

 

[6 trak]

als je een groter kleurenpallet hebt dan kan dat idd... het is nutuulk op dezelfde manier niet echt 1:1 toepasbaar op geluid...
eigenlijk zou het eerste plaatje dus moeten worden geplaatst in een hogere resolutie...
geluid filteren met dezelfde kwaliteit als waarin het geluid is opgenomen werkt niet, dan heb je alsnog aliasing...

 

[Noiseflux]

Als de geluidsfrequentie in de buurt komt van de samplefrequentie wordt de golfvorm verkeerd gesampled en 'vouwt ie om' naar een lagere geluidsfrequentie.
Hier een paint met de vrije hand

Oke, ik geloof dat ik begrijp wat aliasing is nu. Met dank aan de Jip en Janneke voorbeelden :-)

Wat ik alleen nog niet snap is waarom dit vaak als probleem wordt aangehaald bij digitale oscillators. Uitgaand van 44.1KHz zou die samplefrequentie toch meer dan genoeg moeten zijn. Het menselijk oor kan toch niet meer dan 20KHz waarnemen en hoe vaak produceer je tonen van die frequentie?
Boventonen zal je wel missen ja, maar die hoor je toch niet boven die frequentie?
Of ontstaat er dan een situatie waarbij de missende boventonen invloed hebben op de tonen in het hoorbare audiogebied?
Als dat zo is, zal er bij digitale synths, maar ook bij samplers en dergelijks toch altijd een vorm van aliasing optreden. Je kunt het hooguit wat later op laten treden door de samplefrequentie te verhogen.
Ik ben gewoon erg benieuwd hoe dit opgelost wordt in een VA synth of bijvoorbeeld een hybride achtige synts zoals de komende Prophet 12, waarbij de oscillators dus wel digitaal zijn.

Als hogere frequenties niet nauwkeurig gesampled worden (wat niet te doen is) kunnen ze omvouwen naar een lager frequentiespectrum. Daarom zit er over het algemeen een brickwall filter boven de 20KHz (zie tweede plaatje)

 

[renepela]

Als de geluidsfrequentie in de buurt komt van de samplefrequentie

Maar dat gebeurt toch nooit? Als de samplefrequentie 44.1kHz is, dan kun je dus frequenties van ruim 20kHz nog netjes samplen. Dat is voor de meeste mensen al niet meer hoorbaar. Ik speel op een synth toch nooit tonen van zulke hoge frequenties?

 

[Nicolas 2000]

Als Jip en Janneke even plaats maken voor oompie Fourier:

Een blokgolf kan je zien als een som van sinussen waarbij de laagste een frequentie gelijk heeft aan die van de blokgolf + een bult sinussen met (veel) hogere frequenties = de harmonischen. Het is dus niet omdat je een noot van 1200Hz speelt, dat er in het frequentiespectrum van de klank ervan niet veel hogere frequenties voorkomen. Samplen op 40kHz werkt dus als een low pass filter: een blokgolf van 20kHz ziet er dan als een sinus uit. omdat de hogere harmonischen niet (goed) gesampled worden. (ik ga even niet in de details van reconstructie van gesamplede data; die kunnen de vorm van het resultaat nog beïnvloeden) Nu zijn onze oren simpel gesteld ook een low pass filter dat eveneens van een blokgolf van 20kHz een sinus zou maken.

Naast aliasing is er nog een andere discussie waarom frequenties boven 20k mogelijk van belang zijn voor ons gehoor: stel dat er een sinus van 25kHz is, die kan je normaal niet horen. Plak er nu eentje van 25.5kHz bovenop, die kan je ook niet horen. Maar hun "beat notes" van 500Hz (het verschil tussen beiden) is volgens sommigen wel hoorbaar.

 

[j.baars]

dat is ook precies de reden waarom een goeie steile filtering achter de en voor ad converters zeer belangrijk is...

en dat is mi ook gelijk zoongeveer het enige wat echt de klank bepaald bij vooral de conversie, en niet de converters.

ik heb hele dure converters gezien met crappy filters erachter, en hele goedkope met goeie filters erachter.