В этой статье мы рассмотрим с вами понятие дитеринг и основные правила его применения.
Итак, как известно, в цифровых системах амплитуду сигнала ограничивает фиксированный набор чисел – процесс так называемого квантования.
Например, в 16-ти битном звуке существует 65 536 значений, а в 24-х битном – 1 677 726. Высчитать динамический диапазон каждой можно умножением количества бит на 6. В случае с 8 битным звуком это будет 48 dB, для 16-ти битного звука – 96 dB, а для 24-х битного – 144 dB.
Квантование сигнала вызывает искажение формы звуковой волны: могут возникнуть лишние гармоники и другие проблемы, которые появляются на низком уровне сигнала, так как ему уже не хватает разрешающей способности системы.
Так вот, как раз для решения этих проблем и применяется дитеринг. С помощью дитеринга можно математически убирать все искажения и заменять их постоянным шумом.
Чтобы проверить динамический диапазон конвертера, следует подать на него сигнал невысокой громкости. Таким образом, вы сможете послушать в наушниках, как ведет себя звук, попавший на вход конвертера. Зафиксируйте громкость, при которой звук пропадет.
Телевизор Dexp 49 дюймов
Рекомендуется также снизить громкость сигнала на 40 dB перед его пропусканием через конвертер. Таким образом, вы сможете оценить звучание реверберации и объем фонограммы после цифровой обработки.
Цифровая обработка всегда удлиняет так называемое цифровое слово до 24-х бит и более, что зависит от конкретного процессора. Это происходит даже при обработке 16-ти битного сигнала.
В результате должен снова получиться 16-ти битный звук, но простым отрезанием ненужных бит тут не обойтись, поскольку это негативно отразится на качестве звука.
По этой причине и используют дитеринг, который маскирует искажения. Так как при суммировании двух и более 24-х битных семплов может получиться результат, равный 48 бит и более, то разрешение внутренней шины внутри цифровых консолей и рабочих станций намного превышает 24 бита.
Однако стандарт AES/EBU способен осуществлять передачу только 24-х бит и по этой причине каждый раз от цифрового к цифровому устройству получается так называемый транкейт звука, составляющий 24 бита.
Как результат, постепенно возникает ошибка, которая вызывает искажения на границе динамического диапазона. В случае с 24-мя битами эта ошибка не воспринимается на слух, так как равняется 144 дБ.
Работа различных DAW (цифровых рабочих станций) имеет свои особенности. Например, известный аппаратно-программный комплекс ProTools работает в 48-ми битах, но после использования плагинов каждый раз осуществляется транкейт звука в 24 бита. Большее количество DAW работают в 32-х битах с плавающей запятой.
С помощью дитеринга маскируются не только искажения, но и полезный сигнал. Однако с этим приходится мириться. Использование дитеринга – это своеобразный компромисс.
Постоянный 16-ти битный дитер имеет уровень около -91 dBFS, к которому можно применить эквализацию для минимизации его негативных последствий. Этот метод известен как нойз-шейпинг. Он заключается в удалении шума дитера из района 3 kHz и из диапазона высоких частот от 1 kHz до 20 kHz, то есть в тех местах, где его очень легко заметить на слух.
Но не стоит думать, что этот метод стопроцентно эффективно подействует на любой материал. Влияние на общее звучание у разных кривых нойз-шейпинга разное. Бывают случаи, когда нойз-шейпинг и вовсе не применяют.
Сравнивать различные методы дитеринга можно с помощью понижения громкости на 40 dB перед ним и прослушиванием результата в наушниках. В некоторых случаях разница между высококачественными и дешевыми системами весьма заметна.
Хотя амплитуда дитеринга имеет уровень -91 dBFS, опытному слушателю не составит труда услышать негативное воздействие на звук транкейта или неграмотного дитеринга. В случае 16-ти бит звучание дитеринга всегда лучше, если сравнивать с обычным транкейтом.
Однако существует одно золотое правило, которое помогает избежать многих проблем. Суть его заключается в том, что дитеринг в 16 бит можно использовать один единственный раз и только после завершения остальной обработки. Дальнейшая обработка и использование дитеринга в очередной раз ухудшат качество.
В силу несущественного эффекта от шума дитеринга в 24-х битах его не учитывают. Шум от процессора с таким однократным дитерингом составляет -139 dBFS, что приблизительно на 20 dB ниже, чем от наилучшего конвертера.
Так как работа плагинов внутри большинства DAW происходит в 32-х битах и выше с плавающей запятой, то целесообразность работы с 32-х битными файлами очевидна. При подключении внешних процессоров через AES/EBU в идеале 32-х битный файл должен пересчитаться через дитеринг в 24-х битный.
Также дитеринг должен выполниться самим процессором после его работы, и следующим по цепочке процессором. Однако это осуществляется не во всех процессорах. Тут возникает вопрос, насколько нужен дитеринг в 24 битах.
Так как шум конвертора сильнее, с его помощью легко замаскировать транкейт и последствия использования дитеринга.
Тесты на современных, высококачественных мониторах показывают, что в 24-х битах разница между транкейтом и дитерингом практически не ощущается.
Однако старайтесь по возможности дитеринг применять.
____________________
Источник: www.master-skills.ru
Что такое дизеринг в компьютерной графике
В ы могли встретить слово «дизеринг» при использовании инструментов для редактирования графики или изображений. Несмотря на забавное название, дизеринг играет важную роль в обеспечении правильного отображения изображений на экране и в создании дизайна ретро-игр.
Как работает дизеринг в компьютерной графике
Дизеринг — это термин, используемый для описания стратегического применения шума к изображению. Он традиционно использовался для улучшения внешнего вида изображений, когда вывод ограничен определенным цветовым диапазоном.
Например, 1-битное изображение является монохромным и может использовать только палитру из двух цветов: черного и белого. Дизеринг можно использовать для создания появления нескольких оттенков, варьируя расстояние между точками. Вы можете воспринимать несколько оттенков серого на изображении ниже, но присутствуют только черные и белые цвета:
Эта форма дизеринга уходит корнями в печатную среду, особенно в газеты и ранние комиксы. Поскольку издатели были ограничены количеством цветов, которые они могли напечатать, сглаживание использовалось для расширения воспринимаемого диапазона, добавления текстуры к изображению и создания более привлекательных комиксов и фотографий.
По мере того, как принтеры становились все более изощренными, дизеринг стал более мощным инструментом. Благодаря большему количеству цветов, с которыми можно было работать, воспроизведение полноцветных фотографий стало более обычным явлением. Даже сегодня некоторые газеты все еще используют дизеринг в процессе печати — явление, которое Вы можете ясно увидеть, если посмотрите достаточно близко.
Дизеринг экономит дисковое пространство, предотвращает образование полос
С появлением всемирной паутины дизеринг стал ценным инструментом для сокращения размеров файлов. На заре Интернета скорость коммутируемого доступа делала передачу данных болезненным делом. Поскольку фотография может иметь тысячи или миллионы цветов, ограничение отображаемых цветов может значительно сократить размер файла.
Комбинируя доступные цвета в ограниченном цветовом пространстве, дизеринг может убедительно воспроизвести детализированное изображение за небольшую часть размера файла. Изображение ниже содержит только 256 цветов, при этом узор дизеринга виден в увеличенной части изображения:
Анимированные GIF-файлы зависели от дизеринга, чтобы уменьшить размер файла. Анимированный GIF представляет собой множество изображений (кадров) в контейнере, отображаемых одно за другим. Сглаживание можно использовать для уменьшения веса этих кадров, хотя качество изображения сильно ухудшается.
Дизеринг также используется, чтобы избежать цветовых полос, вызванных ограничением цветовой палитры. Например, если Ваше небо имеет 16 оттенков синего, но Ваша палитра может отображать только 2, будет резкая «полоса» цвета при переходе от одного оттенка к другому. Дизеринг можно использовать для создания градиентов, варьируя расстояние между этими оттенками, как Вы можете видеть ниже:
Дизеринг как стилистический выбор
В то время как современные интернет-соединения уменьшили потребность в таких методах, как дизеринг, внешний вид часто желателен из-за его ретро-эстетики. Известные примеры того, что стало известно как «Dither-punk», включают Return of the Obra Dinn и Rogue Invader.
Источник: guidepc.ru
Что такое дизеринг в аудио?
Думаю нет более занудной темы, чем дизеринг. И в связи с этим, это понятие многие понимают неправильно. Давайте ответим на самый просто вопрос, что такое дизеринг?
Дизеринг — это просто шум. Это шум, добавленный к сигналу, чтобы сделать квантование менее заметным. Дизеринг необходимо применять каждый раз, когда уменьшается битовая глубина. Если идет уменьшение с 32 бит до 24 бит — сила дизеринга почти не имеет значения. Если же идет уменьшение до 16 бит (или меньше), вероятно, лучше всего подойдет низкий или средний уровень дизеринга с некоторым формированием шума.
Дизеринг — это решение одной из фундаментальных проблем цифрового звука, поэтому, если мы хотим понять, что он делает, сначала нужно понять проблему. Проблематика заключается в разрешении по амплитуде или в том, насколько точно мы можем измерить уровень сигнала, используя единицы и нули.
Когда мы пытаемся измерить бесконечно изменяемый аналоговый источник (наш звук) с использованием конечного числа цифровых значений (этих единиц и нулей), неизбежно возникают ошибки. Иногда аналоговый уровень будет немного выше ближайшего цифрового значения, а в других случаях — ниже. Это похоже на попытку измерить чей-то рост с помощью рулетки, на которой показаны только ноги.
В цифровом аудио эта ошибка округления известна как искажение квантования. Использование 32-битной системы с плавающей запятой — как это делают почти все современные аудиоредакторы — делает искажения настолько низкими, что вам действительно не нужно о них беспокоиться (к слову, заказывая сведение и мастеринг в нашей студии, вы получите материал в этом формате без потерь качества). Однако по мере того, как битовая глубина уменьшается, уровень этого искажения увеличивается. Когда вы приближаетесь к 16 битам, звук может начать получать довольно заметное и неприятное звучание на хвостах реверберации, дилеях и других тихих участках. Это связано с тем, что количество битов определяет, сколько дискретных значений вы можете сохранить.
Давайте быстро посмотрим, как выглядит эта ошибка квантования. Во-первых, вот синусоида с частотой 1 кГц и -96 дБ полной шкалы, представленная 32-битной плавающей точкой.
Вот такая же синусоида, но уменьшенная до 20 бит, без дизеринга (в 24 бит разницу трудно оценить визуально).
И для сравнения синусоида пониженная до 16 бит, также без дизеринга
Что происходит со звуком?
Самые высокие пики были сложными для округления, поэтому они оставлены вытянутыми, в то время как остальные были округлены до нуля. В зависимости от того, где упал пик синусоидальной волны по отношению к времени выборки, один или два отсчета были округлены в большую сторону.
Так что же делает дизеринг в аудио и как он может помочь?
По своей сути дизеринг — это просто шум, а шум по самой своей природе является случайным. Еще на заре цифрового звука некоторые умные инженеры поняли, что могут использовать случайный шумовой сигнал в своих интересах. Смешивая его с квантованным сигналом, они могли добавить достаточно вариаций, чтобы можно было сохранить исходный сигнал.
Давайте рассмотрим еще пару наглядных примеров. Во-первых, вот синусоида с частотой 1 кГц, которая затухает с примерно до -116 дБ полной шкалы.
Теперь давайте уменьшим ее до 16 бит (без дизеринга).
Как мы и ожидали, сигнал падает до нуля, когда он проходит -96 дБ полной шкалы, и мы можем видеть искажения. Что, если мы добавим дизеринг перед уменьшением до 16 бит?
Здесь следует обратить внимание на три весьма примечательные вещи:
- Исходный сигнал больше не обрывается резко на -96 дБ полной шкалы, а вместо этого плавно переходит в шум.
- Это приводит к увеличению соотношения сигнал / шум примерно на 16 дБ.
- Прежние искажения исчезли. Они не замаскированы и не скрыты под шумом, а фактически устранены.
Следует подчеркнуть ключевую мысль: вы заменили тональное искажение шумом, который, в свою очередь, является собственной формой искажения. Тем не менее, последовательный, равномерно распределенный тихий шум — предпочтительнее гармонических искажений благодаря случайным вариациям.
Иногда можно слышать, что не нужно применять дизеринг, если вы используете тот или иной vst плагин, потому что он (шум) самовосстанавливается. Технически это может быть правдой, но только в некоторых конкретных случаях. Вы не поверите, но не все шумы одинаковы.
Поэтому, если в программе не задана конкретная настройка дизеринга, вам следует его добавить, если планируете уменьшать битовую глубину. Разные звуковые рабочие станции работают по-разному, но большинство из них предлагают какой-либо метод фиксации сложной цепочки звуковых эффектов в файл. Если вы не изучали возможности сделать это в своей DAW программе, возможно, пришло время настроить ее. По возможности, лучше использовать 32- или 64-битные числа с плавающей запятой, но если вы вынуждены использовать 24-битные, проверьте, есть ли возможность включить дизеринг. Надеюсь, это поможет вам понять, почему дизеринг так важен для цифрового звука, как и почему он работает и когда его следует применять.
Источник: arefyevstudio.com