Afspeelsnelheid en toonhoogte samen met een exacte verhouding wijzigen

Bij een gekoppelde snelheidswijziging spelen de gebeurtenissen in de opname sneller of langzamer af en stijgen of dalen de frequenties evenredig. Het effect Snelheid en toonhoogte wijzigen van Audacity verandert expliciet tempo, toonhoogte en frequentie-inhoud tegelijk. Het aparte effect Toonhoogte wijzigen laat de duur ongewijzigd. Kies de bewerking die past bij het resultaat dat je nodig hebt. Bronnen: Snelheid en toonhoogte wijzigen, Toonhoogte wijzigen.

Definieer voor deze taak de verhouding als nieuwe afspeelsnelheid ÷ oorspronkelijke afspeelsnelheid. Een verhouding boven 1 versnelt de opname en verhoogt de toonhoogte. Een verhouding tussen 0 en 1 vertraagt de opname en verlaagt de toonhoogte. Schrijf de richting expliciet op voordat je een waarde invoert: “de nieuwe snelheid is 5/4 van de oorspronkelijke snelheid” is duidelijker dan “verander de snelheid met 5:4”.

Begin met de eis die je daadwerkelijk kent. De volgende vergelijkingen beschrijven een ideale, constante en gekoppelde snelheidswijziging; de voorbeelden zijn illustratieve berekeningen en geen gemeten bewerkingsresultaten.

Bekende eis	Bereken de snelheidsfactor r	Illustratief voorbeeld
Directe snelheidsverhouding	r = nieuwe snelheid ÷ oorspronkelijke snelheid	5/4 = 1,25
Oorspronkelijke en doel-frequenties	r = doelfrequentie ÷ oorspronkelijke frequentie	550 ÷ 440 = 1,25
Oorspronkelijke en doelduur	r = oorspronkelijke duur ÷ doelduur	60 ÷ 48 = 1,25
Oorspronkelijk en doeltempo	r = doel-BPM ÷ oorspronkelijk BPM	120 ÷ 96 = 1,25

Bereken zodra je r hebt het verwachte resultaat: nieuwe duur = oorspronkelijke duur ÷ r en nieuwe frequentie = oorspronkelijke frequentie × r. De relatie met de duur volgt rechtstreeks uit het afspelen van dezelfde reeks audio-gebeurtenissen op de nieuwe snelheid.

Als een effect om een procentuele verandering vraagt, voer dan 100 × (r − 1) in. 1,25× betekent dus +25%, terwijl 0,8× −20% betekent. De handleiding van Audacity gebruikt dezelfde relatie tussen factor en percentage. Bron: Snelheid en toonhoogte wijzigen.

Een veelgemaakte fout is afspeelpercentage verwarren met procentuele verandering. “125% van de oorspronkelijke snelheid” betekent 1,25×. “Verhoog de snelheid met 125%” betekent 2,25×. Een andere fout is de formule voor de duur omdraaien: 60 seconden inpassen in 48 seconden vereist sneller afspelen, dus moet de factor groter zijn dan 1.

Gebruik voor een interval van n gelijkzwevende halve tonen r = 2^(n/12). Een positieve n verhoogt de toonhoogte; een negatieve n verlaagt die. Gebruik n = 12 × log₂(r) om het interval te vinden dat door een bestaande verhouding wordt bepaald. Deze relaties volgen uit het verdelen van een octaaf, een frequentieverhouding van 2:1, in twaalf gelijke halve-toonverhoudingen. Bron: UNSW, Notennamen, MIDI-nummers en frequenties.

De onderstaande tabel past die vergelijkingen toe op een illustratieve opname van 60 seconden. Weergegeven decimalen zijn afgerond.

Snelheidsfactor	Procentuele verandering	Nieuwe duur	Toonhoogte-interval
0,5×	−50%	120 seconden	−12 halve tonen
0,8×	−20%	75 seconden	Ongeveer −3,863 halve tonen
1,25×	+25%	48 seconden	Ongeveer +3,863 halve tonen
1,5×	+50%	40 seconden	Ongeveer +7,020 halve tonen
2×	+100%	30 seconden	+12 halve tonen
Ongeveer 1,059463094×	Ongeveer +5,946309%	Ongeveer 56,632459 seconden	+1 halve toon

Bepaal of je doel een numerieke verhouding of een gelijkzwevend interval is. Een verhouding van 3:2 is precies 1,5, terwijl zeven gelijkzwevende halve tonen 2^(7/12) vereisen, ongeveer 1,498307077. Die instellingen liggen dicht bij elkaar, maar leveren verschillende resultaten op. Noteer de bepalende breuk of formule in je bewerkingsnotities, zodat een afgeronde weergave niet je enige vastlegging van het doel wordt.

Open in versies met het gedocumenteerde effect Effect → Toonhoogte en tempo → Snelheid en toonhoogte wijzigen nadat je de gewenste audio hebt geselecteerd. Voer de verhouding in bij Snelheidsfactor of het equivalente veld Procentuele verandering. Het dialoogvenster koppelt deze instellingen aan de resulterende selectieduur. Bron: handleiding voor Snelheid en toonhoogte wijzigen van Audacity.

Voer voor de illustratieve omzetting van 5/4 1,25 of +25% in en controleer of een selectie van 60 seconden 48 seconden wordt. Luister naar een voorbeeld, pas de wijziging toe en exporteer naar een apart uitvoerbestand. Bewaar het origineel, zodat latere revisies vanaf dezelfde bron kunnen beginnen.

Menulabels en beschikbare instellingen kunnen per versie verschillen. Controleer of de geselecteerde bewerking snelheid en toonhoogte aan elkaar koppelt. In de huidige handleiding van Audacity staat dat Toonhoogte wijzigen de duur behoudt. Alleen daar een interval invoeren volstaat dus niet voor deze taak. Bron: handleiding voor Toonhoogte wijzigen van Audacity.

Hanteer de waarde die de interface daadwerkelijk onthoudt als je instelling. Als de interface je gewenste verhouding afrondt, bereken dan het resultaat met de onthouden waarde voordat je een lange export start. Voor een verhouding zoals 1,25 eindigt de decimale notatie; voor één gelijkzwevende halve toon is elke invoer met een eindig aantal decimalen een benadering.

FFmpeg biedt een andere mogelijkheid: asetrate wijzigt de samplefrequentie zonder de PCM-samplegegevens te veranderen, waardoor snelheid en toonhoogte tegelijk wijzigen. aresample zet het resultaat vervolgens om naar de gewenste samplefrequentie voor de uiteindelijke uitvoer. Bronnen: bronbestand met FFmpeg-filterdocumentatie, FFmpeg-filterdocumentatie.

Voor het volledige voorbeeld hieronder moet FFmpeg zijn geïnstalleerd en in je terminal beschikbaar zijn als ffmpeg. Voer de opdrachten uit in een map waarin je schrijfrechten hebt en waarin de bestandsnamen nog niet worden gebruikt. De eerste opdracht maakt een testtoon van 10 seconden en 440 Hz op 48.000 Hz; de tweede past een verhouding van 5/4 toe en schrijft een WAV-bestand van 48.000 Hz. De bron sine van FFmpeg levert de samplegegevens. Bron: bronbestand met FFmpeg-filterdocumentatie.

ffmpeg -n -f lavfi -i "sine=frequency=440:sample_rate=48000:duration=10" -c:a pcm_s16le ratio-input.wav
ffmpeg -n -i ratio-input.wav -af "asetrate=60000,aresample=48000" -c:a pcm_s24le ratio-output.wav

De tussenliggende frequentie is 48.000 × 1,25 = 60.000 Hz. De verwachte uitvoer duurt 8 seconden en bevat een toon van 550 Hz. Door de uitvoer met resampling terug te zetten naar de samplefrequentie van 48.000 Hz blijft de gewijzigde afspeeltiming behouden. Deze opdrachten zijn aan de hand van de documentatie gecontroleerd; FFmpeg was niet beschikbaar in de onderzoeksomgeving, dus ze zijn niet uitgevoerd.

Bepaal eerst de samplefrequentie van je bronbestand als je dit voorbeeld wilt aanpassen. Voor een bronfrequentie S moet de tussenliggende frequentie S × r zijn. Als de bron geen 48.000 Hz heeft, verandert hergebruik van 60.000 de verhouding. Controleer of je versie en filterketen de tussenliggende frequentie accepteren, vooral bij grote wijzigingen.

Maak onderscheid tussen drie vragen: welke verhouding je bedoelt, welke waarde de tool accepteert en welke duur kan worden weergegeven met het aantal samples in de geëxporteerde audio. Een exacte breuk zoals 5/4 kan een eindige decimale notatie hebben. Veel verhoudingen voor muzikale intervallen vereisen een benadering wanneer je ze numeriek invoert.

Bij een omzetting op basis van een samplefrequentie moet je ook nagaan of de tussenliggende samplefrequentie wordt afgerond. Om één gelijkzwevende halve toon te verhogen vanaf een bron van 48.000 Hz is bijvoorbeeld wiskundig gezien ongeveer 50.854,228529 Hz nodig. Als je 50.854 Hz kiest, is de toegepaste verhouding 50.854/48.000 in plaats van het volledige wiskundige doel. De berekening 1200 × log₂(werkelijke verhouding ÷ doelverhouding) geeft een afwijking van ongeveer −0,00778 cent. De relatie voor cents wordt beschreven in de frequentie- en notenreferentie van UNSW.

De duur kent een aparte beperking: een digitaal bestand bevat een geheel aantal sampleframes. Bij 48.000 Hz duurt één sampleframe ongeveer 20,833 microseconden. Een berekende doelduur die tussen samplegrenzen valt, moet op een nabije grens worden weergegeven. De verwachte uitvoer van acht seconden voor de test van 10 seconden hierboven komt overeen met precies 384.000 sampleframes per kanaal.

Deze berekeningen bieden een nuttige beslisregel: behoud de bepalende verhouding, noteer de daadwerkelijk toegepaste waarde en vergelijk elk resulterend verschil met de precisie die je project vereist. Beschrijf een afgeronde instelling niet als wiskundig identiek aan het doel.

Controleer het geëxporteerde bestand zelf. Een nuttige diagnosevolgorde controleert eerst de timing, daarna de frequentie en tot slot de volledige opname.

1. Vergelijk de duur. Bereken de oorspronkelijke duur ÷ r. Voor het gegenereerde voorbeeld verwacht je 10 ÷ 1,25 = 8 seconden. Controleer het hele bestand, inclusief het einde.
2. Vergelijk een bekende frequentie. Een testtoon van 440 Hz moet bij 1,25× veranderen in 550 Hz. Gebruik een frequentieanalysator met voldoende resolutie voor de vergelijking die je wilt maken.
3. Controleer de onthouden instellingen. Noteer de daadwerkelijk gebruikte factor of tussenliggende samplefrequentie, inclusief eventuele afronding.
4. Beluister het resultaat helemaal. Controleer het begin, het einde, de overgangen en of je de bedoelde selectie hebt bewerkt.

Het patroon van een afwijking helpt de oorzaak te achterhalen. Klopt de timing maar is de toonhoogte onveranderd, dan wijst dat op verwerking met toonhoogtebehoud. Klopt de toonhoogte maar is de duur onveranderd, dan wijst dat op een afzonderlijke toonhoogtebewerking. Als beide wijzigingen met dezelfde verhouding afwijken, controleer dan de richting van de verhouding en, bij verwerking op basis van de samplefrequentie, de samplefrequentie van de bron. Dit zijn diagnostische gevolgtrekkingen op basis van de vergelijkingen voor gekoppelde wijzigingen.

Vergelijk de vereiste verhoudingen voordat je gaat bewerken als je zowel een doelduur als een doeltoonhoogte hebt. Een opname van 60 seconden inkorten tot 48 seconden vereist r = 1,25; een verdubbeling van de toonhoogte vereist r = 2. Eén constante gekoppelde wijziging kan niet aan beide eisen voldoen. Je moet een doel aanpassen of verwerking kiezen waarmee toonhoogte en duur onafhankelijk van elkaar kunnen worden geregeld.

Noteer voor een betrouwbare omzetting de verhouding, bereken de verwachte duur en frequentie, pas één gekoppelde wijziging toe en controleer de export aan de hand van die voorspellingen. Zo krijg je een reproduceerbaar resultaat en kun je duidelijk uitleggen welke afronding is toegepast.

• Snelheid en toonhoogte wijzigen — Audacity-handleiding
• Toonhoogte wijzigen — Audacity-handleiding
• Notennamen, MIDI-nummers en frequenties — UNSW
• Bronbestand met FFmpeg-filterdocumentatie — filters.texi
• FFmpeg-filterdocumentatie — aresample