Ljuddithering i musikproduktion
Vad är ljuddistering?
Audio dithering är en ljudbehandlingsteknik som lägger till en brusliknande signal till en digital ljudsignal innan den konverteras till ett lägre dataformat. Detta görs vanligtvis för att säkerställa noggrannheten i det digitala ljudsampling att förbättra och minimera effekterna av kvantiseringsfel.
När digitala ljudsignaler spelas in eller redigeras kvantiseras de till diskreta värden (sampel). Ju högre upplösning ljudformatet har, desto mer diskreta värden är tillgängliga för att beskriva ljudsignalen. Detta innebär större noggrannhet.
På grund av avrundningsfel och andra faktorer kan emellertid oundvikliga kvantiseringsfel uppstå när signalen konverteras från en högre upplösning till en lägre upplösning. I tysta passager används färre bitar för att representera vågformen, vilket leder till hörbara artefakter och förvrängningar - kvantiseringsfelen. Därför drar särskilt tysta signaler nytta av användningen av vibrering.
Genom att lägga till vibrationssignaler med ett specifikt brusspektrum kan kvantiseringsfelen reduceras till en omärklig nivå. Ljuddithering är därför en viktig process när man skapar digitala ljudinspelningar av hög kvalitet, eftersom signaler annars kommer att omges av kvantiseringsbrus – det brus som genereras när en analog signal omvandlas till digital.
Vad är kvantiseringsbrus?
Kvantiseringsbrus är brus som uppstår när en analog signal omvandlas till en digital signal. När en analog signal omvandlas till en digital signal bryts den ner i en serie diskreta värden som kallas kvantiseringsnivåer. Eftersom den analoga signalen är kontinuerlig kan den inte delas upp perfekt i de diskreta kvantiseringsnivåerna. Detta introducerar ett fel som kallas kvantiseringsfel, vilket kan förvränga signalen.
Kvantiseringsbrus uppstår när kvantiseringsfelet kombineras med slumpmässigt brus. Brus kan minimeras genom vibrering, vilket lägger till artificiellt brus till signalen. Detta kan hjälpa till att sprida kvantiseringsfelet över en bredare frekvensfördelning och därigenom minska kvantiseringsbruset.
Kvantiseringsbrus kan vara hörbart, särskilt vid låga upplösningar och bitdjup. Men vid högre upplösningar och bitdjup är kvantiseringsbrus vanligtvis mindre hörbart och kan reduceras ytterligare genom användning av brusreduceringsalgoritmer.
Ljudvibrering från proffsen! Vi gör alla dina signaler hörbara
Vad är kvantiseringsfel?
Kvantiseringsfel är fel som uppstår när de är digitala Aufnahme eller bearbetning av analoga analoga signaler kan förekomma. De skapas när en analog signal omvandlas till diskreta värden (sampel) för digital lagring eller bearbetning.
Kvantisering bryter ner den analoga signalen till diskreta värden som lagras i digitalt format. Det digitala formatets upplösning, det vill säga antalet tillgängliga diskreta värden, bestämmer med vilken noggrannhet den analoga signalen kan reproduceras. Om den analoga signalen ligger mellan två diskreta värden, avrundas den till närmaste diskreta värde. Denna avrundningsprocess resulterar i ett fel som visas som kvantiseringsfel eller avrundningsfel kallad.
Storleken på kvantiseringsfelet beror på det digitala formatets upplösning och avrundningens noggrannhet. Ju högre upplösning formatet har, desto mindre kvantiseringsfel.
Varför är hög upplösning bra för musikproduktion?
Högre upplösningar i digital ljuduppspelning relaterar vanligtvis till en högre Sample rate och/eller högre bitdjup.
Samplingshastigheten anger hur ofta en analog signal samplas per sekund för att generera en digital signal från den.
En högre Sample rate innebär att den analoga signalen samplas oftare, vilket resulterar i större noggrannhet. Typiska samplingsfrekvenser för ljud-CD-skivor är 44,1 kHz, medan högupplösta ljudformat som FLAC eller MQA stöder högre Sample rateer på upp till 192 kHz eller ännu högre.
Bitdjup hänvisar till antalet bitar som används för att representera ett sampel. Ett högre bitdjup betyder att fler bitar är tillgängliga för att representera signalnivån. Med ett högre bitdjup är antalet nivåer större, dvs det finns mer diskreta värden som signalen kan ta på sig. Ett högre bitdjup betyder därför att dynamisk räckvidd av signalen kan vara större, vilket möjliggör större noggrannhet och klarhet i ljudsignalen.
Sammantaget resulterar högre Sample rateer och större bitdjup vanligtvis i bättre ljudkvalitet och en mer naturlig ljudbild, särskilt i musik som innehåller mycket detaljer och nyanser. Men högre upplösningar kräver också mer lagringskapacitet och högre ljudsignalbehandlingskrav, både för inspelning och uppspelning.
Analogt ljud för dina spår?
Vilken dithering ska användas när?
Att välja rätt dithering beror på flera faktorer, inklusive inspelningsmetoden, typen av ljudsignal och önskat utdataformat. Det finns olika typer av vibrering, och varje typ har sina specifika användningsområden och egenskaper.
Några av de vanligaste typerna av dithering är
- Rektangulär vibrering: Detta är den enklaste formen av vibrering och används ofta vid låga upplösningar. Det är dock benäget att hörbara artefakter och kan vara oönskat vid högre upplösningar. Denna typ av vibrering lägger till enhetligt brus till en signal som döljer kvantiseringsfelet. Bruset hålls inom ett visst område för att minimera distorsion av signalen.
- Triangulär vibrering: Denna typ av vibrering ger något mer brus än rektangulär vibrering, men också mindre distorsion. Triangulär vibrering lägger till triangulärt brus till signalen, vilket är mindre störande för mänsklig hörsel än rektangulärt vibrering. Formen på bruset hjälper till att minimera distorsion av signalen och kan leverera bättre ljudkvalitet vid högre bitdjup.
- Vibrering av brusformning: Denna typ av vibrering använder psykoakustiska modeller för att minimera brus och minska artefakter i högre frekvensområden. Det är särskilt effektivt vid höga upplösningar och används ofta för att producera högupplösta ljudformat. Med denna typ av vibrering begränsas bruset till specifika frekvensområden för signalen. Målet är att minimera hörbart brus genom att sprida bruset till mindre känsliga frekvensområden för signalen.
- Dynamisk dithering: Dynamisk dithering justerar bruset till signalen för att uppnå ett optimalt förhållande mellan brus och signalkvalitet. För att göra detta mäts signalstyrkan och bruset justeras därefter. Denna typ av vibrering kan ge bra ljudkvalitet vid olika signalstyrkor.
Det är dock viktigt att notera att valet av dithering också beror på de specifika behoven hos ljudinnehållet och uppspelningsenheten. En erfaren ljudtekniker kan vanligtvis rekommendera vilken dithering som är bäst för en viss inspelning eller uppspelning.