Was ist Dithering im Audio?

Dithering trägt dazu bei, dass digitales Audio auch dann noch gut klingt, wenn einige Daten entfernt werden

Sie sind wahrscheinlich schon einmal auf das Konzept des „Ditherns“ gestoßen, insbesondere wenn Sie jemals einen Track von Ihrer digitalen Audio-Workstation (DAW) exportiert haben. Es kann sich die Frage stellen: Was ist dieser Prozess und ist er in verschiedenen Situationen wirklich notwendig? Lassen Sie uns die Geheimnisse des Ditherings lüften, uns mit seinem Wesen und seinen Funktionsprinzipien vertraut machen und Fälle ermitteln, in denen seine Verwendung gerechtfertigt ist, und auch auf die Besonderheiten der Arbeit mit digitalem Audio eingehen.

Was ist Dithering?

Kurz gesagt ist Dithering ein Verarbeitungsprozess, der eine Schlüsselrolle bei der Aufrechterhaltung hochwertiger digitaler Mediendateien, einschließlich Audio, Bilder und sogar Video, spielt. Interessanterweise wird dies durch eine scheinbar kontraintuitive Methode erreicht – das Hinzufügen einer kleinen Menge Rauschen in der gesamten Datei.

Warum könnte eine solche Maßnahme erforderlich sein? Um den Wert des Ditherings vollständig zu verstehen, müssen wir uns mit den Grundlagen der Funktionsweise von digitalem Audio befassen.

Wie digitales Audio funktioniert

Wenn Sie ein Audiosignal auf einem Computer oder einem anderen digitalen Gerät aufzeichnen, wird das analoge Audiosignal in eine Zahlenfolge umgewandelt – es wird abgetastet. Dieser als Analog-Digital-Umwandlung (ADC) bezeichnete Prozess ermöglicht die Erfassung des ursprünglichen Audiosignals mit angemessener Genauigkeit.

Die Größe der Dateien, in denen Audiodaten gespeichert werden, wird hauptsächlich durch zwei Schlüsselparameter bestimmt. Die erste ist die Abtastrate, die angibt, wie oft pro Sekunde wir den Amplitudenpegel der Schallwelle aufzeichnen. Der zweite wichtige Parameter ist die Bittiefe, die die Anzahl der möglichen Werte zur Aufzeichnung jeder Amplitudenmessung bestimmt. Dies wirkt sich auf die Genauigkeit aus, mit der das Eingangsaudiosignal bei jeder Messung reproduziert werden kann, ein Vorgang, der als Quantisierung bezeichnet wird.

Das Erhöhen dieser Parameter führt zu einer höheren Qualität digitaler Aufnahmen und bietet einen größeren Dynamikbereich. Gleichzeitig kann eine zukünftige Reduzierung der Bittiefe zu Informationsverlusten und dem Auftreten von Quantisierungsfehlern führen.

So funktioniert Dithering

Stellen Sie sich vor, Sie haben Audio in 32-Bit- oder 24-Bit-Qualität aufgenommen, müssen es nun aber mit einer geringeren Bittiefe exportieren. In diesem Fall führt Ihre digitale Audio-Workstation (DAW) beim Erstellen der endgültigen Datei eine Neuquantisierung durch. Aber jetzt muss sie mit einem deutlich eingeschränkten Wertekanon arbeiten.

Dadurch lässt sich dieser Vorgang mit dem Auf- oder Abrunden von Zahlen vergleichen, wobei die Rundung mit abnehmender Bittiefe immer gröber wird. Dies kann zu Quantisierungsfehlern und in manchen Fällen zu merklichen Verzerrungen im Ton bei der Wiedergabe über Lautsprecher führen.

Dithering ist der kleinere von zwei Fehlern

Hier entfaltet Dithering seine Wirkung. Durch die Einführung zahlreicher zufälliger Rauschvariationen während der gesamten Aufnahme können wir die unerwünschten Auswirkungen von Quantisierungsfehlern minimieren, sodass diese für das Ohr weniger wahrnehmbar sind.

Mit „zufällig“ meinen wir wirklich zufällig – es ist die Unvorhersehbarkeit des Rauschens im Verhältnis zum quantisierten Signal, die es so effektiv macht. Die richtige Menge dieses unkorrelierten Rauschens glättet die Kanten aggressiver Rundungen, die sonst zu stärker wahrnehmbaren Verzerrungen führen würden. Das Hinzufügen selbst eines geringen konstanten Rauschpegels wird von unseren Ohren letztendlich als weniger störend empfunden als die potenzielle Verzerrung durch den Quantisierungsprozess ohne Dithering.

Dithering in der Bildverarbeitung

Wenn Sie Schwierigkeiten haben, Dither zu verstehen, werfen Sie einen Blick auf seine Anwendung in der Visualisierung. Dieser Lifewire-Artikel über Bilddithering zeigt, wie dieser Prozess weichere Farbverlaufsübergänge erzeugen kann. Eine dünne, gleichmäßig über das Bild verteilte Rauschschicht mildert wirkungsvoll die starken Unterschiede zwischen hellen und dunklen Bereichen.

Wann soll der Ton gedithert werden?

Als allgemeine Regel wird Dithering immer dann empfohlen, wenn Audio in einem Format mit geringerer Bittiefe gerendert wird (z. B. bei der Konvertierung von 32-Bit in 24-Bit oder von 24-Bit in 16-Bit). Beim Exportieren von Audio in ein High-Bit-Format wie 32-Bit ist Dithering normalerweise nicht erforderlich, da dabei kein nennenswerter Datenverlust auftritt.

Wenn es sich um einen endgültigen Mix oder Pre-Master für professionelles Mastering handelt, kann Dither in vielen Fällen übersprungen werden. Dies liegt daran, dass Mastering-Ingenieure das Dithering je nach den Besonderheiten des Endprodukts möglicherweise selbst durchführen. In solchen Situationen ist es wichtig, mit einem Techniker zu sprechen, um alle Details und Wünsche bezüglich des Ditherings zu klären.

Schließlich wird Dithering bei der Konvertierung in komprimierte Audioformate wie .mp3 oder AAC nicht empfohlen, da diese Formate ihre eigenen Verzerrungen mit sich bringen, die durch Dithering nicht korrigiert werden können.

Fazit: Was ist Dithering bei Audio?

Auch wenn das Konzept des Ditherings umstritten erscheint und oft nicht vollständig verstanden wird, spielt diese Audio-Exporttechnik, die Rauschen nutzt, um die schädlichen Auswirkungen von Quantisierungsfehlern zu reduzieren, eine wichtige Rolle bei der Audioverarbeitung. Die Frage, ob Dithering notwendig ist, lässt sich nicht pauschal beantworten und hängt von Ihren Zielen und Erwartungen an den Prozess ab.

Darüber hinaus stehen Sie möglicherweise vor der Wahl des Dither-Typs. Die Vielfalt der verfügbaren Optionen bietet verschiedene Methoden zum Hinzufügen von Rauschen, die den endgültigen Klang Ihrer Arbeit auf überraschend subtile Weise beeinflussen. Wenn Sie noch keine Erfahrung mit den Unterschieden haben, können Sie gerne mit verschiedenen Dither-Typen experimentieren, um die beste Lösung für Ihre Komposition zu finden.

Wir hoffen, dass dieser Leitfaden Ihnen hilft, das Wesen des Ditherings, seine Mechanismen und Anwendungsprinzipien in Ihrer Kreativität besser zu verstehen.