Rares er dem, der tager sig tid til at se på emnet dithering.
Jeg ville have svært ved at bebrejde dem: faktisk, selvom det er det sidste trin i de behandlinger, der udføres under mastering, er det klart ikke det mest spændende.
De fleste af os tilføjer dithering, fordi vi har fået at vide, at vi skal gøre det. Og det er det.
Så hvis du allerede har læst denne side indtil nu, tillykke 🙂 — det betyder, at du virkelig er motiveret for at lære mere om emnet.
Og bare rolig, denne artikel vil ikke være en teknisk afhandling om dithering (det findes), men blot et tilstrækkeligt omfattende overblik, så du forstår, hvad det bruges til, og hvordan man bruger det.
Så lad os komme i gang…
Begrebet bitopløsning
Lad os starte med at se på, hvordan et digitalt signal ser ud (det vil måske være en påmindelse for nogle af jer).
I den digitale verden — altså den af din PC og din DAW for eksempel — er et lydsignal sammensat af 0 og 1.
Det er derfor, vi taler om “digitale signaler” i forhold til de analoge signaler i den fysiske verden.
Det betyder, at hvis vi tager en sinuskurve som denne:
og zoomer ind, får vi noget som dette:
Ser du disse punkter?
Det er prøverne (samples på engelsk) af dit signal.
Den vandrette skala svarer til den tid der går. Pr. sekund er der lige så mange prøver, som signalets samplefrekvens.
For eksempel, på en CD er samplefrekvensen 44100 Hz: så vi har 44100 prøver pr. sekund.
Den lodrette skala svarer til værdien af prøverne. Jo højere bitopløsningen er, jo flere mulige værdier er der.
Så jo større er det dynamiske område af signalet, der kan repræsenteres:
- 1 bit = 2 mulige værdier, 0 eller 1;
- 2 bits = 4 mulige værdier;
- 16 bits = 65.536 mulige værdier;
- 24 bits = 16.777.216 mulige værdier;
- osv.
Faktum er, at afhængigt af mediet vil vi ikke finde den samme opløsning.
Typisk i din DAW behandler du sandsynligvis spor optaget i 24 bits.
Men dine effekter arbejder i 64 bits.
Og in fine, de CDs, du vil producere, er i 16 bits.
Og her vil der opstå et problem…
Reduktion af bitopløsning = problem
Lad os forestille os, at du har et simpelt signal optaget i 24 bits.
For eksempel, en sinuskurve ved 1 kHz.
Hvis vi ser på det tilsvarende frekvensspektrum, finder vi en smuk grundfrekvens med et ekstremt lavt baggrundsstøj (noise floor).
Indtil nu går alt godt.
Lad os nu forestille os, at du ønsker at konvertere dette signal til 16 bits.
For at gøre dette vil vi for eksempel afkorte signalet ved at fjerne de mindst vigtige bits.
Problemet: ved at gøre dette genererer vi det, der kaldes kvantiseringsfejl, som vil resultere i:
- harmonisk forvrængning;
- en ekstra baggrundsstøj med variabel amplitude.
Det hele opfører sig relativt uforudsigeligt med hensyn til frekvensfordeling.
Hvis vi ser på frekvensspektret af vores optagelse konverteret til 16 bits, vil vi derfor få dette:
Ikke så godt: forvrængningen er overalt (se på de harmoniske, der optræder ved 3 og 5 kHz for eksempel) og der er en baggrundsstøj, der slet ikke er homogen.
Det er derfor dette kvantiseringsproblem, vi vil forsøge at tackle med dithering.
Hvad er dithering?
For at afhjælpe de konverteringsproblemer, der er forbundet med reduktionen af opløsningen af en lydfil, bruger vi dithering.
Dette består i at tilføje et kontinuerligt støj til det grundlæggende signal på et meget lavt, endda uhørligt niveau.
Denne støj har den særlige egenskab at være helt tilfældig, og dermed ikke gentagende.
Den kan for eksempel se sådan ud:
Selvfølgelig kan det virke kontraintuitivt at tilføje støj til dit master: trods alt forsøger man ofte at have den lavest mulige baggrundsstøj.
Men se hvad der sker, når vi tilføjer denne ditheringstøj til vores sinusoid konverteret til 16 bit:
På grafen ovenfor:
- den blå kurve svarer til vores signal konverteret til 16 bit med dithering;
- og nedenunder kan du skelne den orange kurve, som vi så tidligere, og som svarer til det samme signal konverteret, men uden dithering.
Som du kan se, dithering fjerner distorsion, men til gengæld får vi selvfølgelig en højere baggrundsstøj.
Det skal dog bemærkes, at denne baggrundsstøj er næsten uhørlig: vi er under -120 dBFS. Og så er det bedre at have en blød og ensartet baggrundsstøj end den baggrundsstøj, der skabes ved reduktion af opløsning, som er meget mindre behagelig for øret.
Endelig er det værd at bemærke, at niveauet af dithering selvfølgelig påvirker dets evne til at korrigere hele eller dele af kvantiseringsproblemerne.
Bemærkning: Dithering kan endda hjælpe med at genoprette et korrekt signal, når reduktionen af opløsning er ekstrem.
For eksempel, med dithering vil det være muligt at høre en sinusoid reduceret fra 24 bit til 1 bit, mens vi ellers ville være ved 100% distorsion.
Hvordan gør man dithering mindre hørbar?
Som standard har den støj, der tilføjes af dithering, et meget lavt niveau.
Typisk taler vi om et niveau under -100 dBFS.
Dog ønsker ingen at tilføje støj til deres master.
Som følge heraf er et antal dithering-algoritmer, fra de enkleste til de mest komplekse, blevet designet til at gøre effekten mindre hørbar, samtidig med at dens effektivitet maksimeres.
Når man lytter til en lyd ved lav volumen, er man meget mere følsom over for lyde, der ligger, lad os sige, mellem 800 og 5000 Hz. Det er de berømte Fletcher og Munson kurver.
Kort sagt — ud fra dette fysiske fænomen kan vi filtrere ditheringstøjen:
- for at dæmpe den på de frekvensbånd, som vi er mere følsomme over for;
- og omvendt for at forstærke den på de frekvenser, vi hører mindre let.
Dette giver os for eksempel en støjprofil som denne:
Vi taler om “noise shaping” — med andre ord filtrering af støj.
Som du kan se, er ditheringstøjen i visse områder betydelig, mens den på andre frekvensbånd er meget svagere.
Resultat: i forhold til opfattelsen af lydteknikeren eller potentielt lytteren, er dithering mindre hørbar, men det spiller stadig sin rolle og er endda i visse tilfælde mere effektivt end en “flad” dithering, som vi har set i det foregående afsnit.
Hvordan anvender man dithering under mastering?
Nu hvor du næsten ved alt om dithering, er spørgsmålet, hvordan man anvender det.
Som definition skal det kun bruges én gang pr. nummer: når du laver den endelige eksport ved at reducere antallet af bits.
I de fleste DAW’er kan du bruge de indbyggede dithering-værktøjer. Her er nogle eksempler:
- i Cubase kan dithering udføres via UV22HR-pluginet;
- i Ableton Live er dithering-indstillingerne tilgængelige ved eksport (se billede til højre);
- det samme gælder for Reaper og FL Studio, via afkrydsningsfelter;
- i Pro Tools er der inkluderet plugins til at håndtere dithering;
- osv.
Hvis du ønsker at gå videre og eksperimentere lidt med de forskellige algoritmer, har du mulighed for at vende dig mod plugins fra tredjepartsudviklere.
Overraskende nok findes der dog ikke mange på markedet.
Selvfølgelig inkluderer den berømte iZotope Ozone en meget kraftfuld modul til denne opgave:
Men hvis du ønsker et virkelig dedikeret værktøj, anbefaler jeg at du kigger på PSP X-Dither, som er meget effektivt og nemt at bruge:
I praksis vil de indbyggede funktioner i din DAW dog være tilstrækkelige i 99% af tilfældene.
Afslutningsvis
Sådan, nu har du forstået alt om, hvad dithering er, og hvad det bruges til.
Glem ikke de to vigtigste punkter:
- først og fremmest, anvend kun dithering én gang pr. nummer
- og kun når du reducerer bitopløsningen.
Klik her for at fortsætte med at læse mine artikler om mastering.