Что такое дитеринг: Окончательное руководство для начинающих

Что такое дитеринг: Окончательное руководство для начинающих Что такое дитеринг: Окончательное руководство для начинающих

Когда вы только начинаете заниматься аудиопроизводством, вы встретите несколько иностранных слов и фраз, которые либо пролетят мимо вашего внимания, либо оставят вас в недоумении: глубина бита, аттенюация, сайдчейн и т.д. (лексикон кажется бесконечным). (лексикон, кажется, бесконечен). Возможно, одним из самых распространенных примеров этого является термин "dithering". Независимо от того, встречалось ли вам это слово раньше, его значение не совсем понятно. И тем не менее, дизеринг - один из самых необходимых и полезных инструментов в арсенале микширования и мастеринга, поэтому нелишним будет ознакомиться с ним. Итак, что же такое дизеринг? Когда и зачем используется дизеринг? И каковы различные типы дизеринга для аудио?

Мы ответим на все эти и другие вопросы в этой статье и постараемся сделать концепцию дизеринга как можно более понятной.

Что такое дитеринг?

У дизеринга есть много глубин, поэтому мы начнем с простого определения. Дизеринг - это шум . Если пойти немного дальше, то дизеринг - это особая форма искажения.

Более конкретно, дизеринг - это процесс, в котором небольшое количество шума (т.е. белого шума) объединяется с существующим аудио (или изображением/видео) сигналом, чтобы помочь сохранить его общее качество при снижении разрешения.

Посмотрите этот видеоролик от Rowntree Audio для быстрой и простой демонстрации процесса дизеринга:

[VIDEO EMBED] https://www.youtube.com/watch?v=cLnuoQ6pIKk

На первый взгляд, это может показаться ненужным и даже нелогичным. В конце концов, если ваша цель - выложить музыку самого высокого качества, зачем вообще добавлять шум или понижать дискретизацию? И как добавление шума к сигналу поможет ему звучать лучше или динамичнее?

Чтобы понять ответы на эти вопросы, необходимо сначала разобраться в том, как работает цифровое аудио.

Какое отношение имеет дизеринг к цифровому аудио

Аудио можно разделить на две основные категории: аналоговое и цифровое. Если аналоговый звук - это непрерывный поток звуковых волн, то цифровой звук - это блочное, основанное на числах представление "реальной ситуации". Поэтому, когда вы записываете что-либо на цифровой аудио рабочей станции (DAW) , программное обеспечение "сэмплирует" вводимый звук и создает цифровую копию путем аналого-цифрового преобразования (АЦП).

Если вы записываете с помощью современных цифровых инструментов с соответствующей "частотой дискретизации" (обычно 44,1 кГц) и "битовой глубиной" (обычно 24 или 32 бита с плавающей точкой), эта цифровая версия должна звучать практически идентично аналоговому входу. Частота дискретизации - это показатель того, сколько выборок в секунду извлекается из аналогового сигнала для создания цифровой версии, а битовая глубина относится к разрешению цифрового звука, т.е. количеству информации, содержащейся в каждом образце.

Уменьшение сигналов в размерах

Если бы в нашем распоряжении была неограниченная вычислительная мощность, то теоретически мы могли бы записывать, экспортировать и прослушивать цифровой аудиофайл с бесконечно высоким разрешением. Конечно, это не так. Чтобы доставить запись из точки А в точку Б, мы должны пойти на некоторые уступки. Это вопрос того, что можно сделать - в то время как в большинстве DAW вы будете записывать с глубиной 24 или 32 бита (или выше), большинство устройств и форматов воспроизведения аудио работают только с 16-битным разрешением (Spotify и Apple Music, например, передают 16-битное аудио с частотой дискретизации 44,1 кГц).

Если вы хотите, чтобы ваша музыка была максимально доступной, вы должны уменьшить свои высококачественные записи, чтобы они соответствовали этим различным форматам. Таким образом, при экспорте аудиофайлов вы должны понизить дискретизацию (т.е. уменьшить битовую глубину). В то же время, при уменьшении битовой глубины не следует удалять нюансы и динамику звука.

Именно здесь вступает в игру сила dither.

Дизеринг: Прояснение искаженной концепции

Что бы произошло при преобразовании цифрового звука из более высокого разрешения в более низкое без применения дизеринга? Как вы можете себе представить, те блочные числа (те, которые представляют входящий сигнал), о которых мы упоминали ранее, стали бы скомканными и еще более блочными, превратив то, что раньше напоминало непрерывную волну, в нечто, больше похожее на лестницу. Этот процесс называется усечением и приводит к тому, что известно как ошибка квантования, искажение квантования или шум квантования.

Если вы знакомы с формами волн и тем, как звучат различные конфигурации в зависимости от внешнего вида, вы знаете, что эта ступенчатая форма звучит искаженно. Точнее говоря, пониженное дискретизированное аудио, не подвергнутое дитерингу, дает гармоники, которые коррелируют с исходным аудиосигналом и прорезают человеческое ухо довольно громко (гармоническое искажение).

Конечно, меньше всего вам хочется, чтобы непреднамеренные шумовые искажения распространялись по всему вашему первозданному аудио. Когда вы добавляете низкоуровневый шум в аудио перед процессом квантования, эти гармонические искажения, по сути, скремблируются и значительно теряют свое присутствие.

В конечном счете, дизеринг позволяет вашему миксу сохранить динамический диапазон и оригинальное общее звучание при доводке до более низкого разрешения.

Дизеринг полагается на случайные колебания

Если концепция дизеринга все еще не совсем ясна, помните, что все дело в рандомизации. Шум, который добавляет дизеринг к вашему аудио, является случайным и некоррелированным (вспомните "шипящий" звук, издаваемый белым шумом). В результате, те громкие коррелированные искажения, которые возникают при уменьшении битовой глубины аудио, не могут пробиться наружу.

Эта концепция добавления случайного шума к чему-либо возникает и при обработке изображений. Представьте, что вы смотрите на четкое изображение на телевизоре высокой четкости. Затем представьте себе просмотр того же изображения на старом телевизоре с гораздо меньшим разрешением. Много данных будет потеряно в этом процессе, создавая пикселированное изображение, изобилующее цветовой полосой (которая возникает, когда информация о цвете представлена неточно).

Этот переход от высокой четкости к низкой четкости может быть сглажен с помощью дизеринга. Вместо того чтобы непосредственно втискивать изображение в меньшее пространство, информация изображения сначала скремблируется, уменьшая глубину цвета. В итоге уменьшенное изображение сохраняет свою относительную форму, цвет и структуру.

Приведенный ниже рисунок даст вам лучшее понимание того, как работает дизеринг на изображениях.

Слева вы видите исходное изображение со всеми его плавными кривыми и градиентами. Среднее изображение показывает, что происходит, когда источник усекается до меньшего разрешения без добавления шумоподавителя - вы можете видеть значительную пикселизацию и цветовые полосы. Наконец, правое изображение представляет собой изображение с тем же разрешением, что и средняя версия, но с добавлением шума перед понижением дискретизации. Несмотря на меньшее разрешение, это конечное изображение лучше передает исходный источник как по форме, так и по цвету.

Когда использовать дизеринг

Итак, когда следует добавлять дизеринг в аудио? Основное правило заключается в том, что при понижении дискретизации аудио (часто на этапе мастеринга или экспорта) всегда следует использовать дизеринг. Другими словами, используйте дизеринг всякий раз, когда в аудио появляются искажения квантования (а они появляются при изменении битовой глубины с большей на меньшую).

Как правило, при экспорте и мастеринге аудио почти всегда требуется дизеринг , независимо от того, делает ли ваша DAW это за вас автоматически или вы делаете это вручную. В большинстве случаев мастеринг подразумевает сжатие 32-битного плавающего или 24-битного аудиофайла до глубины 16 бит, поэтому добавление дизеринга здесь необходимо.

Дизеринг почти всегда следует выполнять во время прыжков или экспорта, или использовать в качестве последнего эффекта в цепи сигнала (некоторые лимитеры имеют собственную функцию дизеринга).

Когда не следует использовать дизеринг

Однако то, что дизеринг является стандартной практикой в цифровом аудиопроизводстве, не означает, что он всегда необходим. Например, если вы готовите трек к мастерингу с помощью мастеринг-инженера или eMastered, вам не следует делать дизеринг, поскольку это будет сделано за вас (как уже упоминалось выше, дизеринг обычно используется в процессе мастеринга).

Вы также можете обойтись без дизеринга, если экспортируете аудио с высоким разрешением (т.е. 32-битным). И воздержитесь от дизеринга при конвертировании аудио в такие форматы, как AAC или .mp3 , поскольку эти процессы сжимают звук сами по себе.

Иногда можно обойтись без дизеринга, даже если он не требуется. В некоторых случаях добавленный шум не будет достаточно слышен, чтобы изменить что-либо в вашем аудио. В худшем случае, однако, ваша дорожка может получить заметное шипение, которое никто не хочет слышать. Чтобы обезопасить себя, следуйте вышеупомянутому правилу: используйте дизеринг только для сокрытия искажений квантования (т.е. при экспорте аудио из более высокой битовой глубины в более низкую).

Различные типы дизеринга

Как будто концепция дизеринга сама по себе была недостаточно сложной для понимания, в вашем распоряжении есть несколько видов дизеринга. К лучшему или худшему, между этими видами дизеринга нет существенных различий - во всяком случае, заметных для обычного уха. Тем не менее, каждый тип дизеринга добавляет к звуку различные виды низкоуровневого шума в зависимости от его текущего динамического диапазона. Некоторые типы дизеринга даже имеют функцию формирования шума, при которой определенные частоты ослабляются или усиливаются на кривой эквализации (EQ).

Различные DAW и плагины предлагают различные варианты dither. В Logic Pro X, например, можно использовать три основных типа дизеринга при сведении: POW-r #1, POW-r #2 и POW-r #3. Правильная настройка дизеринга для ваших целей будет в основном зависеть от динамического диапазона вашего аудио.

POW-r #1 Dithering

Эта первая категория дизеринга, предлагаемая Logic Pro, не обеспечивает формирование шума и лучше всего подходит для миксов с низким динамическим диапазоном.

POW-r #2 Dithering

В основном используется для речи (т.е. подкастов или радиопередач), POW-r #2 dithering (формирование шума) уменьшает шум в диапазоне частот 2 кГц и усиливает его в районе 14 кГц и выше, скрывая при этом искажения квантования. Эта мягкая эквализация хорошо подходит для прояснения многих типов вокала.

POW-r #3 Dithering

Что касается третьего варианта дизеринга в Logic Pro, то дизеринг (формирование шума) POW-r #3 лучше всего подходит для высокодинамичных миксов, таких как акустическая, оркестровая музыка или музыка больших групп. Модуляция/выравнивание шума, применяемые при этом типе дизеринга, превосходят возможности POW-r #2, что имеет смысл для более динамичных записей.

Другие виды дизеринга

Изучая другие DAW и плагины лимитеров/шумоподавителей, вы можете встретить такие термины, как "нет", "умеренный" и "ультра". Эти слова относятся к количеству шумоподавления, применяемого к данному сигналу. Вообще говоря, шумообразование, предлагаемое различными типами dither, уменьшает низкочастотное содержание сигнала (область 2 кГц) и усиливает его высокие частоты.

Вопросы и ответы по дизерингу

Должен ли я использовать дизеринг?

Если вы понижаете дискретизацию аудио с большей битовой глубины до меньшей (т.е. с 32-битной фиксированной точки до 24- или 16-битной), вам следует использовать дизеринг.

В каких случаях следует выполнять дизеринг звука?

Всегда используйте dither при экспорте, сведении или мастеринге аудио. Другими словами, используйте dither при снижении битовой глубины дорожки.

Нужно ли использовать дизеринг при мастеринге?

Да. На самом деле, процесс мастеринга часто является лучшим моментом для использования дизеринга, поскольку он позволяет скрыть любые нежелательные искажения квантования до снижения битовой глубины звука. Таким образом, ваш трек будет готов к воспроизведению на различных платформах и устройствах.

Ты слышишь, что происходит?

О: Если вы правильно наложите дитеринг на аудио, вы вообще не услышите шум низкого уровня, особенно в контексте. Конечно, можно услышать дизеринг, если применить его к тихим аудиофайлам и значительно увеличить громкость. Dither будет звучать как некая вариация белого шума (мягкий, постоянный, шипящий).

Можете ли вы услышать разницу между 16-битным и 24-битным звуком?

О: Если у вас нет хорошо натренированного уха или вы не слушаете высокодинамичную музыку на высококачественных колонках, вы вряд ли заметите разницу между 24- и 16-битным звуком.

Какой шум полезен для дизеринга?

Белый, коричневый и розовый шум могут быть полезны для дизеринга. Все они представляют собой разновидности "шипящего" звука, который вы можете узнать при настройке радиоприемника. Белый шум распределен по частотному спектру, коричневый шум находится на нижнем конце, а розовый шум находится где-то между ними.

Предпочтителен ли синий шумоподавитель?

Сглаживание синего шума полезно для сохранения достоверности изображения при снижении его разрешения на значительно низких частотах дискретизации. В Proceedings of the IEEE есть всестороннее исследование этого явления.

Имеет ли значение дизеринг?

Да, особенно если ваша песня имеет высокий динамический диапазон. Правильное дизеринг аудио при уменьшении его битовой глубины позволит уменьшить искажения квантования, сохранив или улучшив динамику.

Должен ли я делать допинг для Soundcloud?

Поскольку Soundcloud воспроизводит треки в 16 битах (и 48 кГц), обычно целесообразно сделать дитеринг перед загрузкой трека. Обратите внимание, что Soundcloud оптимизирует все аудио для потоковой передачи, а также предлагает пользователям инструмент алгоритмического мастеринга. Подробнее о рекомендациях Soundcloud по загрузке вы можете прочитать здесь .

Итоги по дитерингу

Дизеринг - это одна из тех концепций/инструментов, которая звучит сложнее, чем есть на самом деле. В конечном итоге, дизеринг - это некий тип низкоуровневого шума, который вы можете добавить к вашему аудио, чтобы уменьшить искажения квантования при уменьшении его битовой глубины. Перед передачей трека в eMastered для мастеринга мы рекомендуем вам экспортировать аудио в максимально возможном формате как по битовой глубине, так и по частоте дискретизации (т.е. 32 бита, 48 кГц). После этого мы применим дизеринг к вашему аудио при необходимости.

Оживите свои песни с помощью мастеринга профессионального качества за считанные секунды!