Co je dithering ve zvuku

Dithering pomáhá udržet digitální zvuk skvěle, i když jsou některá data odstraněna

Pravděpodobně jste se již setkali s pojmem „rozklad“, zvláště pokud jste někdy exportovali stopu z vaší digitální audio pracovní stanice (DAW). Může vyvstat otázka: co je to za proces a je to opravdu nutné v různých situacích? Pojďme odhalit tajemství ditheringu, seznámit se s jeho podstatou, principy fungování a určit případy, kdy je jeho použití oprávněné, a také se dotknout funkcí práce s digitálním zvukem.

co je dithering?

Stručně řečeno, dithering je proces zpracování, který hraje klíčovou roli při udržování vysoce kvalitních digitálních mediálních souborů, včetně zvuku, obrázků a dokonce i videa. Je zajímavé, že toho je dosaženo zdánlivě neintuitivní metodou – přidáním malého množství šumu do celého souboru.

Proč by mohla být taková akce zapotřebí? Abychom plně pochopili hodnotu ditheringu, musíme se podívat na základy fungování digitálního zvuku.

Jak funguje digitální zvuk

Když zachytíte zvukový signál na počítači nebo jiném digitálním zařízení, analogový zvuk se změní na sekvenci čísel – je navzorkován. Tento proces, známý jako analog-to-digital conversion (ADC), umožňuje zachycení původního zvukového signálu s přiměřenou přesností.

Velikost souborů, ve kterých budou audio data uložena, určují především dva klíčové parametry. První je vzorkovací frekvence, která udává, jak často za sekundu zaznamenáváme úroveň amplitudy zvukové vlny. Druhým důležitým parametrem je bitová hloubka, která určuje počet možných hodnot pro zaznamenání každého měření amplitudy. To ovlivňuje přesnost, s jakou lze vstupní audio signál reprodukovat při každém měření, což je proces zvaný kvantizace.

Zvýšení úrovně těchto parametrů má za následek kvalitnější digitální nahrávky, poskytující větší dynamický rozsah. Současně může snížení bitové hloubky v budoucnu vést ke ztrátě informací a výskytu kvantizačních chyb.

Jak funguje dither

Představte si, že jste zachytili zvuk v 32bitové nebo 24bitové kvalitě, ale nyní jej potřebujete exportovat v nižší bitové hloubce. V tomto případě se vaše digitální audio pracovní stanice (DAW) při vytváření konečného souboru překvantizuje. Nyní ale musí pracovat s výrazně omezeným souborem hodnot.

Výsledkem je, že tento proces lze přirovnat k zaokrouhlování čísel nahoru nebo dolů, přičemž zaokrouhlování je se snižující se bitovou hloubkou hrubší. To může způsobit chyby kvantizace a v některých případech vést ke znatelnému zkreslení zvuku při přehrávání přes reproduktory.

Dithering je menší ze dvou chyb

Tady má dithering své kouzlo. Zavedením mnoha variací náhodného šumu v celém záznamu nám umožňuje minimalizovat nežádoucí účinky kvantizačních chyb, takže jsou pro ucho méně vnímatelné.

„Náhodným“ rozumíme skutečně náhodný – je to právě nepředvídatelnost šumu ve vztahu ke kvantovanému signálu, díky čemuž je tak efektivní. Správné množství tohoto nekorelovaného šumu vyhlazuje hrany agresivního zaoblení, které by jinak mělo za následek znatelnější zkreslení. Přidání i malé konstantní úrovně šumu skončí našimi ušima vnímáno jako méně rušivé než potenciální zkreslení z kvantizačního procesu bez ditheringu.

Dithering při zpracování obrazu

Pokud se vám dither zdá těžko pochopitelný, podívejte se na jeho aplikaci ve vizualizaci. Tento článek Lifewire o rozkladu obrazu ukazuje, jak může tento proces vytvářet hladší přechody přechodů. Tenká vrstva šumu rovnoměrně rozložená v celém obrazu účinně změkčuje ostré rozdíly mezi světlými a tmavými oblastmi.

Kdy tónovat zvuk

Jako obecné pravidlo se dithering doporučuje vždy, když je zvuk vykreslován ve formátu s nižší bitovou hloubkou (například při převodu z 32 bitů na 24 bitů nebo z 24 bitů na 16 bitů). V kontextu exportu zvuku ve vysokobitovém formátu, jako je 32bitový, není rozklad obvykle vyžadován, protože v procesu nedochází k významné ztrátě dat.

Pokud se bavíme o finálním mixu nebo pre-masteru určeném pro profesionální mastering, lze dither v mnoha případech přeskočit. Je tomu tak proto, že masteringoví inženýři se mohou rozhodnout provést dithering sami na základě specifik konečného produktu. V takových situacích je důležité komunikovat s inženýrem, aby si vyjasnil všechny detaily a přání týkající se ditheringu.

Při převodu do komprimovaných zvukových formátů, jako je .mp3 nebo AAC, se nakonec rozklad nedoporučuje, protože tyto formáty představují vlastní zkreslení, které rozklad nedokáže opravit.

Závěr: Co je dithering ve zvuku?

I když se koncept rozkladu může zdát kontroverzní a často není plně pochopen, tato technika exportu zvuku, která využívá šum ke snížení škodlivých účinků kvantizačních chyb, hraje důležitou roli při zpracování zvuku. Otázka, zda je dithering nezbytný, nemá univerzální odpověď a závisí na vašich cílech a očekáváních od procesu.

Kromě toho můžete být postaveni před volbu typu ditheru. Rozmanitost dostupných možností nabízí různé způsoby přidání šumu, které ovlivní konečný zvuk vaší práce na překvapivě jemné úrovni. Pokud ještě nemáte zkušenosti s slyšením rozdílů, neváhejte experimentovat s různými typy ditheru, abyste našli ten nejvhodnější pro vaši kompozici.

Doufáme, že vám tato příručka pomůže lépe porozumět podstatě ditheringu, jeho mechanismům a principům aplikace ve vaší kreativitě.