Vad händer med högfrekvent innehåll när du pitchar ned ett samplat ljud flera oktaver?

En oktav motsvarar ett frekvensförhållande på två. Om uppspelningen saktas ned till halva hastigheten sänks varje komponent med en oktav; vid en fjärdedels hastighet sänks den med två oktaver. Audacity beskriver uttryckligen sambandet vid halverad hastighet, och följande tabell utvidgar det matematiskt. Det här är beräknade exempel, inte mätningar av en viss sampler. Ändra hastighet och tonhöjd — Audacitys handbok

Tonhöjdsändring	Uppspelningshastighet	Ursprungligen 8 kHz	Ursprungligen 16 kHz	Ursprungligen 20 kHz	Längdfaktor
−12 halvtoner: en oktav	0.5×	4 kHz	8 kHz	10 kHz	2×
−24 halvtoner: två oktaver	0.25×	2 kHz	4 kHz	5 kHz	4×
−36 halvtoner: tre oktaver	0.125×	1 kHz	2 kHz	2.5 kHz	8×
−48 halvtoner: fyra oktaver	0.0625×	500 Hz	1 kHz	1.25 kHz	16×

Vid en nedåtgående förskjutning på n oktaver använder du utfrekvens = infrekvens ÷ 2ⁿ. Vid enkel transponering genom ändrad hastighet ökar längden med den omvända faktorn.

Det förklarar ett resultat som kan verka motsägelsefullt: ett ljudklipp kan förlora sin glans och samtidigt få fram detaljer som ursprungligen låg i diskanten. Tre oktaver ned hamnar ett band på 8–16 kHz vid 1–2 kHz. Lyssna efter den omvandlade texturen där i stället för att förvänta dig att originalmaterialet ska ligga kvar över 8 kHz.

Tänk dig en illustrativ inspelning vars användbara spektrum slutar runt 20 kHz. Efter en nedpitchning med tre oktaver hamnar den övre gränsen runt 2,5 kHz. Hela inspelningens frekvensomfång har dragits ihop mot den nedre delen av utsignalens spektrum. Detta följer av frekvensskalningen som beskrivs i Audacitys dokumentation om hastighetsändring.

Det skiljer sig från att lägga ett lågpassfilter på uppspelningen i originalhastighet. Ett filter dämpar utvalda frekvenser; när uppspelningen saktas ned flyttas de. En komponent som ursprungligen låg på 12 kHz skulle hamna på 1,5 kHz efter en nedpitchning med tre oktaver, förutsatt att uppspelningsprocessen bevarar den.

Tiden förlängs också. Vid en idealisk omvandling där bara hastigheten ändras blir en inspelad attack på 10 millisekunder 80 millisekunder tre oktaver ned. Den beräknade förändringen hjälper till att förklara varför en kort, ljus detalj kan bli en mer utdragen del av texturen. En samplerenvelop med oberoende inställningar kan påverka slutresultatet, så jämför tidsförloppet i den inspelade vågformen med instrumentets envelopinställningar.

När du väljer ljudkälla är den användbara frågan därför: Innehåller källan intressant material i det frekvensband som blir mitt målband? Om du vill ha detaljer runt 2 kHz efter en sänkning med tre oktaver bör du undersöka källan runt 16 kHz.

Ja. En konventionell sampler kopplar samman tonhöjd och uppspelningshastighet. En pitch shifter som bevarar längden måste bearbeta ljudet på ett annat sätt. Abletons Live 12-handbok bekräftar att Simpler ändrar hastigheten med tonhöjden när Warp är avstängt; om du aktiverar Warp kan uppspelningen följa projektets tempo oavsett vilken ton som spelas. Instrumentreferens för Live — Abletons referenshandbok, version 12

När längden bevaras är tonhöjdsintervallet fortfarande en användbar vägledning för var tonala komponenter bör hamna, men utsignalen behöver inte bete sig som en jämnt långsammare vågform. Audacitys handbok förklarar att oberoende ändringar av tonhöjd eller tempo innebär resyntes och att stora ändringar kan ge utsmetade eller vattniga transientartefakter. Tonhöjd och tempo — Audacitys handbok

Vissa algoritmer bevarar också delar av spektralenvelopen. I Abletons Complex Pro-läge avgör Formants-kontrollen hur resonansfrekvenserna reagerar på transponering; vid 100 % bevaras de ursprungliga formantfrekvenserna. Därför kan två processer med samma nedåtgående intervall behålla olika tonbalans. Ljudklipp, tempo och warping — Abletons referenshandbok, version 12

Välj hastighetsbaserad uppspelning när den längre varaktigheten är en del av den önskade texturen. Välj bearbetning som bevarar längden när timingen måste vara oförändrad och provlyssna sedan separat på attacken, den uthållna delen och svansen. En inställning som fungerar för den uthållna delen kan förändra attacken mer än du vill.

En inspelning med högre samplingsfrekvens kan innehålla ett bredare källspektrum. Samplingsteoremet anger den övre frekvensgränsen som kan representeras till hälften av samplingsfrekvensen; för en korrekt återgivning måste signalen vara bandbegränsad under den gränsen. Samplingsteoremet — Julius O. Smith

Tillämpa den gränsen på en nedpitchning med tre oktaver. En inspelning på 48 kHz har en teoretisk gräns på 24 kHz, som flyttas till 3 kHz. En inspelning på 96 kHz har en teoretisk gräns på 48 kHz, som flyttas till 6 kHz. Dessa beräknade gränser beskriver möjlig bandbredd, inte det faktiska innehållet i respektive inspelning.

Det finns ett villkor: källan måste innehålla användbar energi i det extra frekvensområdet, och inspelningskedjan måste ha fångat upp den. En 96 kHz-fil utan användbart material över 20 kHz kommer fortfarande att ha sin användbara övre gräns nära 2,5 kHz efter en nedpitchning med tre oktaver.

Att konvertera en befintlig inspelning på 48 kHz till 96 kHz kan inte återskapa frekvenser som inte spelades in från början. Interpolering återskapar värden utifrån de tillgängliga sampelvärdena och ett antagande om bandbredd; den tillför inte saknat originalinnehåll. Julius O. Smith beskriver den rekonstruktionsprocessen i Fönstrad sinc-interpolering.

Om du planerar framtida inspelningar för extrem nedåtgående transponering bör du bedöma det inspelade spektrumet, inte bara filens angivna samplingsfrekvens. För ett befintligt ljudklipp bör du provlyssna på materialet du har innan du ändrar projektinställningarna.

Att diskanten saknas efter en nedpitchning kan helt enkelt bero på den förväntade nedåtgående förflyttningen av spektrumet. Aliasing är ett annat fenomen: frekvensinnehåll återges vid fel frekvens när samplingsvillkoren inte uppfylls. Steven W. Smith visar hur frekvenser viks i ADC och DAC, kapitel 3 i The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing.

Vid en idealisk hastighetsminskning som återges med oförändrad samplingsfrekvens för utsignalen hamnar giltiga källkomponenter längre under utsignalens Nyquistgräns. Därför räcker ett mörkt resultat i sig inte för att slå fast att aliasing har uppstått. Andra bearbetningssteg och implementeringsval behöver fortfarande undersökas.

Samplerns interpoleringskvalitet är en relevant kontroll. Ableton beskriver Samplers interpoleringsinställning som den som avgör noggrannheten hos transponerade sampel, där högre kvalitetsinställningar kräver mer processorkraft. Jämför inställningarna om resultatet innehåller oväntad råhet. Instrumentreferens för Live — Abletons referenshandbok, version 12

Skilj också mellan att ändra en fils uppspelningsfrekvens och att konvertera den till en lägre samplingsfrekvens samtidigt som tonhöjd och längd bevaras. Det senare kräver filtrering under den nya Nyquistgränsen för att förhindra aliasing, vilket förklaras i Fönstrad sinc-interpolering. Undersök en kontroll märkt ”samplingsfrekvens” innan du använder den för transponering.

Använd den här jämförelsesekvensen för att skilja den förväntade frekvensförflyttningen från förändringar som bearbetningskedjan introducerar. Det här är en praktisk felsökningsmetod som bygger på skillnaderna mellan uppspelning och bearbetning som beskrivs ovan.

1. Spara en orörd källa. Skapa separata kopior för hastighetsbaserad uppspelning och pitch shifting som bevarar längden.
2. Koppla förbi ytterligare bearbetning. Börja med att koppla förbi samplerfilter, EQ och andra effekter så att du kan bedöma själva transponeringen.
3. Använd ett känt intervall. Börja vid −24 eller −36 halvtoner. Vid hastighetsbaserad uppspelning kontrollerar du att längden ökar fyra respektive åtta gånger.
4. Förutsäg vart en frekvens ska hamna. Vid −36 halvtoner bör en källkomponent runt 16 kHz flyttas mot 2 kHz. Jämför motsvarande delar av källa och utsignal med en spektrumanalysator eller ett spektrogram.
5. Jämför uppspelningslägen. Om en oönskad textur bara uppstår när längden bevaras bör du undersöka tidssträckningsalgoritmen och dess kontroller.
6. Jämför interpoleringsinställningar. Ändra kvalitetsinställningarna medan du låter intervallet och övrig bearbetning vara oförändrade.
7. Återställ effekterna en i taget. Lyssna efter varje tillägg för att hitta vilket steg som förändrar den önskade detaljen.

Använd tre lyssningspunkter: attacken, ljudkroppen och svansen. Lägg märke till var varje version ger användbar textur och var den förlorar definition. Behåll samma frekvensomfång på analysatorn vid jämförelserna; annars kan automatisk skalning göra spektrumförändringen svårare att bedöma.

Låt felsökningen avgöra nästa redigering. Följande är produktionstips, inte påståenden om att en viss inställning passar alla sampel.

Vad du märker	Vad du kan prova härnäst
Detaljen har flyttats nedåt precis som förutspått	Använd ett mindre nedåtgående intervall eller välj en källa med användbar energi högre upp i spektrumet.
Den längre versionen låter bra, men den med oförändrad längd blir utsmetad	Jämför tidssträckningslägen och deras transient- eller grain-kontroller.
Den transponerade uppspelningen förändras märkbart med interpoleringskvaliteten	Provlyssna på inställningen med högre kvalitet inför slutrenderingen.
Detaljer försvinner när filtret eller EQ:n återaktiveras	Justera det steget medan du lyssnar på det förskjutna frekvensbandet.
Du gillar den låga ljudkroppen men vill ha kvar originalets ljusa attack	Mixa in en kort del av originalklippet som du styr separat och kontrollera timingen mot det långsammare lagret.

Börja med att ta reda på vart frekvenserna hamnar och hur lång varaktighet du behöver. Flera oktaver ned blir gårdagens diskant dagens textur i mellanregister eller bas. När du vet hur den förflyttningen fungerar kan du välja att behålla den, välja en annan källa, minska intervallet eller byta uppspelningsmetod, utan att försöka återställa höga frekvenser som omvandlingen avsiktligt har flyttat någon annanstans.

• Ändra hastighet och tonhöjd — Audacitys handbok
• Tonhöjd och tempo — Audacitys handbok
• Instrumentreferens för Live — Abletons referenshandbok, version 12
• Ljudklipp, tempo och warping — Abletons referenshandbok, version 12
• Samplingsteoremet — Julius O. Smith
• Fönstrad sinc-interpolering — Physical Audio Signal Processing
• ADC och DAC — The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing, kapitel 3