Bitcrusher - Bitcrusher
Un Bitcrusher es un efecto de audio que produce distorsión al reducir la resolución o el ancho de banda de los datos de audio digital . El ruido de cuantificación resultante puede producir una impresión de sonido "más cálida" o más áspera, dependiendo de la cantidad de reducción.
Métodos
Un bitcrusher típico utiliza dos métodos para reducir la fidelidad del audio: reducción de la frecuencia de muestreo y reducción de la resolución.
Reducción de la frecuencia de muestreo
El audio digital se compone de una serie rápida de muestras numéricas que codifican la amplitud cambiante de una forma de onda de audio. Para representar con precisión una forma de onda de banda ancha de duración considerable, el audio digital requiere una gran cantidad de muestras a una frecuencia de muestreo alta. Cuanto mayor sea la frecuencia, más precisa será la forma de onda; una tasa más baja requiere que la señal analógica de la fuente se filtre en paso bajo para limitar el componente de frecuencia máxima en la señal, o de lo contrario los componentes de alta frecuencia de la señal serán alias . Específicamente, la frecuencia de muestreo (también conocida como frecuencia de muestreo) debe ser al menos el doble del componente de frecuencia máxima en la señal; esta frecuencia de señal máxima de la mitad de la frecuencia de muestreo se denomina límite de Nyquist .
Aunque es un error común pensar que la frecuencia de muestreo afecta la "suavidad" de la forma de onda representada digitalmente, esto no es cierto; La teoría de muestreo garantiza que hasta la frecuencia de señal máxima admitida por la frecuencia de muestreo (es decir, el límite de Nyquist), la señal digital (discreta) representará exactamente la fuente analógica (onda continua), excepto por la distorsión del ruido de cuantificación resultante de la precisión finita de las muestras individuales. La señal original se puede reconstruir exactamente simplemente pasando la señal discreta de paso bajo a través de un filtro de paso bajo ideal (con un perfil de corte vertical perfecto). Sin embargo, dado que es imposible construir un filtro ideal, se debe utilizar un filtro real, con una transición gradual entre la banda de paso y la banda de supresión, con la consecuencia de que es imposible registrar con precisión todas las frecuencias hasta el límite de Nyquist para un frecuencia de muestreo dada. La solución es aumentar la frecuencia de muestreo en una cantidad que se adapte a las bandas de transición de los filtros utilizados tanto para el muestreo como para la reconstrucción de onda continua; esta es la razón por la que, por ejemplo, los discos compactos utilizan una frecuencia de muestreo de 44,1 kHz para grabar audio que rara vez supera los 20 kHz, aunque el límite de Nyquist para esta frecuencia de muestreo es de 22,05 kHz. Otra consideración es que para una reconstrucción perfecta, las muestras deben representarse como impulsos ideales de duración infinitesimal, pero todo el hardware real genera pulsos rectangulares para las muestras; Algunos dispositivos de conversión de digital a analógico de menor calidad utilizan la conversión de onda escalonada, que esencialmente genera las muestras como pulsos rectangulares que tienen una duración igual al período de muestreo. También en este caso, un aumento en la frecuencia de muestreo puede reducir y compensar la distorsión resultante. Aun así, no se puede dejar de enfatizar que, independientemente de su motivación, un margen adicional agregado a la frecuencia de muestreo no suaviza la forma de onda reconstruida, simplemente evita el aliasing de las frecuencias en la banda de transición a frecuencias más bajas, lo que distorsionaría la señal. no lineal.
Hoy en día, los DAW suelen utilizar frecuencias de muestreo de 44,1 kHz o más. Los primeros equipos digitales usaban frecuencias de muestreo mucho más bajas para conservar la memoria para el audio almacenado. Un Speak & Spell de 1979, por ejemplo, utilizó una frecuencia de muestreo de 8 kHz.
La reducción de la frecuencia de muestreo (también llamada muestreo descendente) reduce intencionalmente la frecuencia de muestreo para degradar la calidad del audio. A medida que se reduce la frecuencia de muestreo, las frecuencias altas se alias o, si la señal digital se filtra primero en paso bajo, se pierden. Si se utiliza un DAC de onda escalonada primitiva, o si la frecuencia de corte del filtro DAC no se puede ajustar para rastrear con la frecuencia de muestreo, sino que se fija en la mitad de la frecuencia de Nyquist para la frecuencia de muestreo máxima admitida, las formas de onda también se vuelven más "toscas "sonando. En reducciones extremas, la forma de onda se vuelve metálica como resultado de un alias intenso y tal vez una distorsión no lineal debido a una conversión digital a analógica mal ajustada. (Tenga en cuenta que todos estos efectos se pueden evitar si la señal se filtra en paso bajo antes de reducir la resolución y si los parámetros DAC para la reproducción son adecuados para la frecuencia de muestreo reducida; entonces la forma de onda suena con banda limitada como un teléfono, una radio AM con una recepción clara o una grabadora de cinta magnética a una velocidad de cinta lenta).
Reducción de resolución
Las muestras de audio digital se registran como números enteros o de punto flotante almacenados en la memoria digital. Esos números se codifican mediante una serie de bits de memoria activados y desactivados. Cuanto mayor sea el número de bits, con mayor precisión una muestra codificará el nivel de volumen instantáneo de una forma de onda de audio muestreada. Hoy en día, los DAW suelen utilizar números de coma flotante de 32 bits, porque son más adecuados para el procesamiento y la mezcla en capas sucesivas, pero la salida maestra final generalmente consta de muestras enteras de 16 o 24 bits. Los primeros juegos de video y equipos de audio digital usaban muestras de números enteros de 8 bits o menos. La clásica caja de ritmos TR-909 de Roland usaba muestras enteras de 6 bits. El número de bits utilizados en cada muestra afecta directamente la relación señal / ruido y el rango dinámico de la señal digital, específicamente al determinar la amplitud de un tipo de ruido llamado ruido de cuantificación que es similar al ruido blanco filtrado de paso bajo.
La reducción de resolución reduce intencionalmente la cantidad de bits utilizados para las muestras de audio. A medida que disminuye la profundidad de bits, las formas de onda se vuelven más ruidosas y se pierden variaciones sutiles de volumen, lo que reduce el rango dinámico en el extremo inferior. Con una reducción de bits extrema, las formas de onda se reducen a clics y zumbidos (ondas cuadradas) cuando una forma de onda salta abruptamente de bajo a alto y viceversa sin valores intermedios, con muchos picos inferiores aplanados a amplitud cero.
Controles principales
Los efectos Bitcrusher suelen tener al menos dos controles: uno reduce la frecuencia de muestreo, mientras que el otro reduce la resolución.
La perilla o control deslizante para la reducción de la resolución (también conocida como "profundidad de bits", "profundidad" o "bits") generalmente se ajusta de 32 bits a 1 bit.
El software LossyWAV de David Robinson y Nick Currie calcula la profundidad de bits mínima para representar cada segmento de una forma de onda PCM sin distorsión audible. Aunque está diseñado como un preprocesador para reducir las tasas de bits en la compresión de audio , reducir la configuración de calidad produce una distorsión bitcrush.
El control de la reducción de la frecuencia de muestreo (también conocido como "disminución de la frecuencia de muestreo" o "promediado") se muestra a veces en Hz para una nueva frecuencia de muestreo o como un factor de reducción. La reducción de la frecuencia de muestreo a veces se muestra en cambio como el número de muestras consecutivas para promediar juntas para crear una nueva muestra. Un valor de 20 reduce la frecuencia de muestreo a 1/20 de su frecuencia original.
Ejemplos de
- El artista de hip hop underground Aesop Rock hace un uso sutil de este efecto en sus canciones.
- El final del "Short Circuit" de Daft Punk del álbum Discovery a partir de las 2:12.
- El single de 2000 de Daft Punk, "One More Time", utiliza un efecto bitcrush en su melodía.
- Un ejemplo de un sonido distorsionado por un bitcrusher está en la introducción a la canción "Chemicals" del álbum Shrink de la banda alemana The Notwist .
- Las muestras utilizadas en la caja de ritmos Roland TR-909 , por ejemplo, tienen una resolución de 6 bits, lo que produce un sonido similar.
- En el género musical Hardstyle , el bitcrushing se ha convertido en un efecto esencial en muchas pistas.
- En versiones más duras del género de música electrónica Dubstep / Drumstep , los efectos bitcrusher "yah yah" y "yoi yoi" se han vuelto más populares en los últimos años del género y algunos artistas utilizan el efecto más que los característicos " bass wobbles " del género .
- Se utiliza a menudo en muestras de canciones para el alter ego de Madlib , Quasimoto . [LAX a JFK, astronauta, Rappcats Pt. 3, Blitz, etc.]