Lyddithering
Hvad er lyddithering?
Audio dithering er en lydbehandlingsteknik, der føjer et støjlignende signal til et digitalt lydsignal, før det konverteres til et lavere dataformat. Dette gøres normalt for at sikre nøjagtigheden af det digitale lydsampling at forbedre og minimere virkningerne af kvantiseringsfejl.
Når digitale lydsignaler optages eller redigeres, kvantiseres de til diskrete værdier (samples). Jo højere opløsning lydformatet har, jo flere diskrete værdier er tilgængelige for at beskrive lydsignalet. Det betyder større nøjagtighed.
På grund af afrundingsfejl og andre faktorer kan der dog opstå uundgåelige kvantiseringsfejl, når signalet konverteres fra en højere opløsning til en lavere opløsning. I stille passager bruges færre bits til at repræsentere bølgeformen, hvilket fører til hørbare artefakter og forvrængninger - kvantiseringsfejlene. Derfor har særligt støjsvage signaler gavn af brugen af dithering.
Ved at tilføje dither-signaler med et specifikt støjspektrum kan kvantiseringsfejlene reduceres til et umærkeligt niveau. Lyddithering er derfor en vigtig proces, når man laver digitale lydoptagelser af høj kvalitet, da signaler ellers vil være omgivet af kvantiseringsstøj – den støj, der genereres, når et analogt signal konverteres til digitalt.
Hvad er kvantiseringsstøj?
Kvantiseringsstøj er støj, der skyldes konvertering af et analogt signal til et digitalt signal. Når et analogt signal konverteres til et digitalt signal, opdeles det i en række diskrete værdier kaldet kvantiseringsniveauer. Fordi det analoge signal er kontinuerligt, kan det ikke opdeles perfekt i de diskrete kvantiseringsniveauer. Dette introducerer en fejl kaldet kvantiseringsfejl, som kan forvrænge signalet.
Kvantiseringsstøj opstår, når kvantiseringsfejlen kombineres med tilfældig støj. Støj kan minimeres ved dithering, som tilføjer kunstig støj til signalet. Dette kan hjælpe med at sprede kvantiseringsfejlen over en bredere frekvensfordeling og derved reducere kvantiseringsstøj.
Kvantiseringsstøj kan være hørbar, især ved lave opløsninger og bitdybder. Ved højere opløsninger og bitdybder er kvantiseringsstøj dog typisk mindre hørbar og kan reduceres yderligere ved brug af støjreduktionsalgoritmer.
Lyd-dithering fra de professionelle! Vi gør alle dine signaler hørbare
Hvad er kvantiseringsfejl?
Kvantiseringsfejl er fejl, der opstår, når de er digitale Aufnahme eller behandling af analoge analoge signaler kan forekomme. De skabes, når et analogt signal konverteres til diskrete værdier (samples) til digital lagring eller behandling.
Kvantisering nedbryder det analoge signal til diskrete værdier, der lagres i et digitalt format. Opløsningen af det digitale format, altså antallet af tilgængelige diskrete værdier, bestemmer nøjagtigheden, som det analoge signal kan gengives med. Hvis det analoge signal er mellem to diskrete værdier, afrundes det til nærmeste diskrete værdi. Denne afrundingsproces resulterer i en fejl, der vises som kvantiseringsfejl eller afrundingsfejl benævnt.
Størrelsen af kvantiseringsfejlen afhænger af opløsningen af det digitale format og nøjagtigheden af afrundingen. Jo højere opløsning formatet har, jo mindre kvantiseringsfejl.
Hvorfor er høj opløsning godt til musikproduktion?
Højere opløsninger i digital lydafspilning relaterer sig typisk til en højere samplerate og/eller højere bitdybde.
Samplingshastigheden angiver, hvor ofte et analogt signal samples pr. sekund for at generere et digitalt signal fra det.
En højere samplerate betyder, at det analoge signal samples hyppigere, hvilket resulterer i større nøjagtighed. Typiske samplinghastigheder for lyd-cd'er er 44,1 kHz, mens højopløselige lydformater såsom FLAC eller MQA understøtter højere samplinghastigheder på op til 192 kHz eller endnu højere.
Bitdybde refererer til antallet af bit, der bruges til at repræsentere en prøve. En højere bitdybde betyder, at flere bits er tilgængelige til at repræsentere signalniveauet. Med en højere bitdybde er antallet af niveauer større, dvs. der er flere diskrete værdier, som signalet kan tage på. En højere bitdybde betyder derfor, at Dynamic Range af signalet kan være større, hvilket giver mulighed for større nøjagtighed og klarhed af lydsignalet.
Samlet set resulterer højere sample rates og større bitdybder typisk i bedre lydkvalitet og et mere naturligt lydbillede, især i musik, der indeholder mange detaljer og nuancer. Højere opløsninger kræver dog også mere lagerkapacitet og højere lydsignalbehandlingskrav, både til optagelse og afspilning.
Analog lyd til dine numre?
Hvilken dithering skal bruges hvornår?
Valg af den rigtige dithering afhænger af flere faktorer, herunder optagemetoden, typen af lydsignal og det ønskede outputformat. Der er forskellige typer af dithering, og hver type har sine specifikke anvendelser og egenskaber.
Nogle af de mest almindelige typer af dithering er
- Rektangulær dithering: Dette er den enkleste form for dithering og bruges ofte ved lave opløsninger. Det er dog tilbøjeligt til hørbare artefakter og kan være uønsket ved højere opløsninger. Denne type dithering tilføjer ensartet støj til et signal, der skjuler kvantiseringsfejlen. Støjen holdes inden for et vist område for at minimere forvrængning af signalet.
- Trekantet dithering: Denne type dithering producerer lidt mere støj end rektangulær dithering, men også mindre forvrængning. Trekantet dithering tilføjer trekantet støj til signalet, hvilket er mindre generende for menneskelig hørelse end rektangulært dithering. Formen på støjen hjælper med at minimere forvrængning af signalet og kan levere bedre lydkvalitet ved højere bitdybder.
- Støjformende dithering: Denne type dithering bruger psykoakustiske modeller til at minimere støj og reducere artefakter i højere frekvensområder. Det er særligt effektivt ved høje opløsninger og bruges ofte til at producere højopløselige lydformater. Med denne type dithering er støjen begrænset til specifikke frekvensområder for signalet. Målet er at minimere hørbar støj ved at sprede støjen til mindre følsomme frekvensområder af signalet.
- Dynamisk dithering: Dynamisk dithering justerer støjen til signalet for at opnå et optimalt forhold mellem støj og signalkvalitet. For at gøre dette måles signalstyrken, og støjen justeres derefter. Denne type dithering kan give god lydkvalitet ved forskellige signalstyrker.
Det er dog vigtigt at bemærke, at valget af dithering også afhænger af de specifikke behov for lydindholdet og afspilningsenheden. En erfaren lydtekniker kan normalt anbefale, hvilken dithering der er bedst til en bestemt optagelse eller afspilning.
