Wat is dithering in audio?

Dithering zorgt ervoor dat digitale audio geweldig blijft klinken, zelfs als bepaalde gegevens zijn verwijderd

U bent het concept van “dither” waarschijnlijk al eens tegengekomen, vooral als u ooit een track van uw digitale audiowerkstation (DAW) heeft geëxporteerd. De vraag kan rijzen: wat is dit proces en is het echt nodig in verschillende situaties? Laten we de geheimen van dithering onthullen, kennis maken met de essentie ervan, de werkingsprincipes en gevallen bepalen waarin het gebruik ervan gerechtvaardigd is, en ook ingaan op de kenmerken van het werken met digitale audio.

Wat is ditheren?

Kort gezegd is dithering een verwerkingsproces dat een sleutelrol speelt bij het behouden van digitale mediabestanden van hoge kwaliteit, inclusief audio, afbeeldingen en zelfs video. Interessant genoeg wordt dit bereikt door een schijnbaar contra-intuïtieve methode: het toevoegen van een kleine hoeveelheid ruis door het hele bestand.

Waarom zou een dergelijke actie nodig kunnen zijn? Om de waarde van dithering volledig te begrijpen, moeten we kijken naar de basisprincipes van hoe digitale audio werkt.

Hoe digitale audio werkt

Wanneer u een audiosignaal op een computer of een ander digitaal apparaat vastlegt, wordt de analoge audio omgezet in een reeks cijfers: er wordt gesampled. Dit proces, bekend als analoog-naar-digitaal-conversie (ADC), zorgt ervoor dat het originele audiosignaal met redelijke nauwkeurigheid kan worden vastgelegd.

De grootte van de bestanden waarin audiogegevens worden opgeslagen, wordt voornamelijk bepaald door twee belangrijke parameters. De eerste is de bemonsteringsfrequentie, die aangeeft hoe vaak we per seconde het amplitudeniveau van de geluidsgolf registreren. De tweede belangrijke parameter is de bitdiepte, die het aantal mogelijke waarden bepaalt om elke amplitudemeting te registreren. Dit beïnvloedt de nauwkeurigheid waarmee het ingangsaudiosignaal bij elke meting kan worden gereproduceerd, een proces dat kwantisering wordt genoemd.

Het verhogen van het niveau van deze parameters resulteert in digitale opnames van hogere kwaliteit, waardoor een groter dynamisch bereik ontstaat. Tegelijkertijd kan het in de toekomst verkleinen van de bitdiepte leiden tot informatieverlies en het optreden van kwantiseringsfouten.

Hoe dithering werkt

Stel je voor dat je audio hebt vastgelegd met een 32-bits- of 24-bits-kwaliteit, maar deze nu met een lagere bitdiepte moet exporteren. In dit geval zal uw digitale audiowerkstation (DAW) opnieuw kwantiseren terwijl het het uiteindelijke bestand creëert. Maar nu moet ze werken met een aanzienlijk beperkt aantal waarden.

Als gevolg hiervan kan dit proces worden vergeleken met het naar boven of naar beneden afronden van getallen, waarbij de afronding grover wordt naarmate de bitdiepte afneemt. Dit kan kwantiseringsfouten veroorzaken en in sommige gevallen leiden tot merkbare vervorming van het geluid wanneer het via luidsprekers wordt afgespeeld.

Dithering is de minste van twee fouten

Dit is waar dithering zijn magie doet. Door tijdens de opname veel willekeurige ruisvariaties te introduceren, kunnen we de ongewenste effecten van kwantiseringsfouten minimaliseren, waardoor ze minder waarneembaar worden voor het oor.

Met “willekeurig” bedoelen we echt willekeurig – het is de onvoorspelbaarheid van ruis ten opzichte van het gekwantiseerde signaal die het zo effectief maakt. De juiste hoeveelheid van deze niet-gecorreleerde ruis verzacht de randen van agressieve afronding die anders tot meer merkbare vervorming zouden leiden. Het toevoegen van zelfs een klein constant ruisniveau wordt door onze oren als minder storend ervaren dan de potentiële vervorming van het kwantiseringsproces zonder dithering.

Dithering bij beeldverwerking

Als u dither moeilijk te begrijpen vindt, kijk dan eens naar de toepassing ervan in visualisatie. Dit Lifewire-artikel over beelddithering laat zien hoe dit proces vloeiendere gradiëntovergangen kan opleveren. Een dunne laag ruis die gelijkmatig over het beeld is verdeeld, verzacht op effectieve wijze harde verschillen tussen lichte en donkere gebieden.

Wanneer moet u het geluid ditheren?

Als algemene regel wordt dithering aanbevolen wanneer audio wordt weergegeven in een indeling met een lagere bitdiepte (bijvoorbeeld bij het converteren van 32-bits naar 24-bits of van 24-bits naar 16-bits). In de context van het exporteren van audio in een hoog-bitformaat, zoals 32-bit, is dithering meestal niet vereist, aangezien er daarbij geen significant gegevensverlies optreedt.

Als we het hebben over een eindmix of pre-master bedoeld voor professionele mastering, kan dither in veel gevallen worden overgeslagen. Dit komt omdat mastering-ingenieurs ervoor kunnen kiezen om het dithering zelf uit te voeren op basis van de specifieke kenmerken van het eindproduct. In dergelijke situaties is het belangrijk om met een ingenieur te communiceren om alle details en wensen met betrekking tot dithering te verduidelijken.

Ten slotte wordt dithering niet aanbevolen bij het converteren naar gecomprimeerde audioformaten zoals .mp3 of AAC, omdat deze formaten hun eigen vervormingen introduceren die dithering niet kan corrigeren.

Conclusie: Wat is dithering in audio?

Hoewel het concept van dither misschien controversieel lijkt en vaak niet volledig wordt begrepen, speelt deze audio-exporttechniek, waarbij ruis wordt gebruikt om de schadelijke effecten van kwantiseringsfouten te verminderen, een belangrijke rol bij de audioverwerking. De vraag of dithering noodzakelijk is, heeft geen universeel antwoord en hangt af van uw doelen en verwachtingen van het proces.

Bovendien kunt u te maken krijgen met een keuze uit het dither-type. De verscheidenheid aan beschikbare opties biedt verschillende methoden om ruis toe te voegen, waardoor het uiteindelijke geluid van uw werk op een verrassend subtiel niveau wordt beïnvloed. Als je nog geen ervaring hebt met het horen van de verschillen, experimenteer dan gerust met verschillende soorten dither om de beste pasvorm voor je compositie te vinden.

We hopen dat deze gids u zal helpen de essentie van dithering, de mechanismen en principes van toepassing in uw creativiteit beter te begrijpen.