Время работы: 9:00-20:00 (воскресенье - выходной) | sales@arefyevstudio.com

Что такое дизеринг в аудио?

5 июня , 2021

What is audio dithering

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.

— Смотри также: Программное обеспечение для калибровки наушников —

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.

dithering in audio 1

Вот такая же синусоида, но уменьшенная до 20 бит, без дизеринга (в 24 бит разницу трудно оценить визуально).

dithering in audio 2

И для сравнения синусоида пониженная до 16 бит, также без дизеринга

dithering in audio 3

Что происходит со звуком?

Самые высокие пики были сложными для округления r наименьшеve значению, которое может представить 16 битный файл, 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.

Ключевым моментом здесь является то, что шум дизеринга не должен быть полностью связан с квантованным сигналом, иногда называемым «декоррелированным». Когда это условие выполняется и уровень шума дизеринга правильный, любая заданная входная выборка может быть округлена в большую или меньшую сторону в зависимости от значения входящего сигнала. Это не только помогает сохранить сигнал, но и фактически устраняет искажения, связанные с его частотным содержанием.

— Смотри также: Что такое лизинг битов? —

Давайте рассмотрим еще пару наглядных примеров. Во-первых, вот синусоида с частотой 1 кГц, которая затухает с примерно до -116 дБ полной шкалы.

dithering in audio 4

Теперь давайте уменьшим ее до 16 бит (без дизеринга).

dithering in audio 6

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?

dithering in audio 7

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.

— Смотри также: Что такое ADAT? Всё что нужно знать о протоколе —

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.

Поделиться ссылкой

Об авторе: mix-master

Частичное или полное копирование любых материалов сайта возможно только с указанием ссылки на первоисточник.

Читайте также: