Думаю немає більш занудної теми, ніж дизеринг. І в зв’язку з цим, це поняття багато хто розуміє неправильно. Давайте відповімо на саме просте питання, що таке дизеринг?
Дизеринг – це просто шум. Це шум, який додається до сигналу, щоб зробити квантування менш помітним. Дизеринг необхідно застосовувати кожен раз, коли зменшується бітова глибина. Якщо йде зменшення з 32 біт до 24 біт – сила дизеринга не має великого значення. Якщо ж йде зменшення з 32 біт до 16 біт (або менше), ймовірно, найкраще підійде низький або середній рівень дизеринга з деяким формуванням шуму.
Дизеринг – це вирішення однієї з фундаментальних проблем цифрового звуку, тому, якщо ми хочемо зрозуміти, що він робить, спочатку потрібно зрозуміти проблему. Проблематика полягає в дозволі по амплітуді або в тому, наскільки точно ми можемо виміряти рівень сигналу, використовуючи одиниці та нулі.
Коли ми намагаємося виміряти нескінченно змінюване аналогове джерело (наш звук) з використанням кінцевого числа цифрових значень (цих одиниць і нулів), неминуче виникають помилки. Іноді аналоговий рівень буде трохи вище найближчого цифрового значення, а в інших випадках – нижче. Це схоже на спробу виміряти чийсь ріст за допомогою рулетки в 1м, на якій можемо показати тільки ноги. У цифровому аудіо ця помилка округлення відома як квантування. Використання 32-бітної системи з плаваючою точкою – як це роблять майже всі сучасні аудіоредактори – робить спотворення настільки низькими, що вам дійсно не потрібно про них турбуватися (до слова, замовляючи зведення та мастеринг в нашій студії, ви отримаєте матеріал в цьому форматі без втрат якості). Однак у міру того, як бітова глибина зменшується, рівень цього спотворення збільшується. Коли ви наближаєтеся до 16 біт, звук може почати отримувати досить помітне і неприємне звучання на хвостах реверберації, ділеях та інших тихих ділянках. Це пов’язано з тим, що кількість бітів визначає, скільки дискретних значень ви можете зберегти.
— Дивись також: Кращі пресети і розширення для синтезатора ReFX Nexus – безкоштовно! —
Давайте швидко подивимося, як виглядає ця помилка квантування. По-перше, ось синусоїда з частотою 1 кГц і -96 дБ повної шкали, представлена з 32-бітною плаваючою точкою.
Ось така ж синусоїда, але зменшена до 20 біт, без дизеринга (в 24 біт різницю важко оцінити візуально).
І для порівняння синусоїда знижена до 16 біт, також без дизеринга
Що відбувається зі звуком?
Найвищі піки були складними для округлення з наіменьшим значенням, яке може представити 16 бітний файл, тому вони залишені витягнутими, в той час як інші були округлені до нуля. Залежно від того, де впав пік синусоїдальної хвилі по відношенню до часу вибірки, один або два відліки були округлені в більшу сторону.
Так що ж робить дизеринг в аудіо і як він може допомогти?
За своєю суттю дизеринг – це просто шум, а шум за самою своєю природою є випадковим. Ще на зорі цифрового звуку деякі розумні інженери зрозуміли, що можуть використовувати випадковий шумовий сигнал в своїх інтересах. Змішуючи його з квантованим сигналом, вони могли додати досить варіацій, щоб можна було зберегти вихідний сигнал.
Ключовим моментом тут є те, що шум дизеринга не повинен бути повністю пов’язаний з квантованим сигналом, іноді званим «декорелірованним». Коли ця умова виконується і рівень шуму дизеринга правильний, будь-яка задана вхідна вибірка може бути округлена в більшу або меншу сторону в залежності від значення вхідного сигналу. Це не тільки допомагає зберегти сигнал, але і фактично усуває спотворення, пов’язані з його частотним змістом.
— Дивись також: Програмне забезпечення для калібрування навушників (вирівнювання AЧХ) —
Давайте розглянемо ще пару наочних прикладів. По-перше, ось синусоїда з частотою 1 кГц, яка згасає приблизно до -116 дБ повної шкали.
Тепер давайте зменшимо її до 16 біт (без дизеринга).
Як ми і очікували, сигнал падає до нуля, коли він проходить -96 дБ повної шкали, і ми можемо бачити спотворення. Що, якщо ми додамо дизеринг перед зменшенням до 16 біт?
Тут слід звернути увагу на три дуже примітні речі:
- Вихідний сигнал більше не обривається різко на -96 дБ повної шкали, а замість цього плавно переходить в шум.
- Це призводить до збільшення співвідношення сигнал / шум приблизно на 16 дБ.
- Колишні спотворення зникли. Вони не замасковані і не приховані під шумом, а фактично усунуті.
Слід підкреслити ключову думку: ви замінили тональне спотворення шумом, який, в свою чергу, є власною формою спотворення. Проте, послідовний, рівномірно розподілений тихий шум – краще гармонійних спотворень завдяки випадковим варіаціям.
— Дивись також: Про оренду бітів юридичною мовою —
Іноді можна чути, що не потрібно застосовувати дизеринг, якщо ви використовуєте той чи інший vst плагін, тому що він (шум) самовідновлюється. Технічно це може бути правдою, але тільки в деяких конкретних випадках. Ви не повірите, але не всі шуми однакові. Тому, якщо в програмі не задана конкретна настройка дизеринга, вам слід її додати, якщо плануєте зменшувати бітову глибину. Різні звукові робочі станції працюють по-різному, але більшість з них пропонують будь-який метод фіксації складного ланцюжка звукових ефектів в файл. Якщо ви не вивчали можливості, як це зробити це в своїй DAW програмі, можливо, прийшов час налаштувати її. По можливості, краще використовувати 32- або 64-бітові числа з плаваючою точкою, але якщо ви змушені використовувати 24-бітові, перевірте, чи є можливість включити дизеринг. Сподіваюся, це допоможе вам зрозуміти, чому дизеринг так важливий для цифрового звуку, як і чому він працює і коли його слід застосовувати.
