Rares celles et ceux qui prennent le temps de se pencher sur le sujet du dithering.
J’aurais du mal à leur en tenir rigueur : en effet, s’il s’agit de la dernière étape des traitements effectués lors du mastering, elle n’est clairement pas la plus passionnante.
La plupart d’entre nous ajoutent du dithering parce qu’on leur a dit de le faire. Et c’est tout.
Alors si vous avez déjà lu cette page jusqu’ici, félicitations 🙂 — c’est que vous êtes vraiment motivé(e) à en savoir plus sur le sujet.
Et rassurez-vous, cet article ne va pas être une thèse technique sur le dithering (ça existe), mais simplement un aperçu suffisamment complet pour que vous compreniez à quoi ça sert et comment l’utiliser.
C’est parti…
Notion de résolution en bits
Commençons par regarder ce à quoi ressemble un signal numérique (ça sera peut-être un rappel pour certains d’entre vous).
Dans l’univers digital — donc celui de votre PC et de votre DAW par exemple — un signal audio est composé de 0 et de 1.
C’est pour cela qu’on parle de “signal numérique”, par rapport aux signaux analogiques du monde physique.
Cela veut dire que si l’on prend une courbe sinusoïdale comme ceci :
et que l’on zoome, on obtient quelque chose comme ça :
Vous voyez ces points ?
Eh bien, il s’agit des échantillons (samples en anglais) de votre signal.
L’échelle horizontale correspond au temps qui s’écoule. Par seconde, il y a autant de points-échantillons que la fréquence d’échantillonnage du signal.
Par exemple, sur un CD, l’échantillonnage est à 44100 Hz : on a donc 44100 échantillons par seconde.
L’échelle verticale, elle, correspond à la valeur des échantillons. Plus la résolution en bits est élevée, plus il y a de valeurs possibles.
Donc, plus la plage dynamique de signal pouvant être représentée est grande :
- 1 bit = 2 valeurs possibles, 0 ou 1 ;
- 2 bits = 4 valeurs possibles ;
- 16 bits = 65 536 valeurs possibles ;
- 24 bits = 16 777 216 valeurs possibles ;
- etc.
Le fait est que suivant le support, on ne va pas retrouver la même résolution.
Typiquement, dans votre DAW, vous traitez probablement des pistes enregistrées en 24 bits.
Mais vos effets travaillent en 64 bits.
Et in fine, les CDs que vous allez produire sont en 16 bits.
Et là, il va y avoir un problème…
Réduction de la résolution en bits = problème
Imaginons que vous ayez un signal simple enregistré en 24 bits.
Par exemple, une onde sinusoïdale à 1 kHz.
Si l’on regarde le spectre de fréquences correspondant, on retrouve une jolie fréquence fondamentale avec un bruit de fond extrêmement bas (le noise floor).
Jusqu’ici, tout va bien.
Imaginons maintenant que vous souhaitiez convertir ce signal en 16 bits.
Pour ce faire, on va par exemple tronquer le signal en retirant les bits les moins importants.
Problème : en faisant cela, on génère ce que l’on appelle des erreurs de quantification, qui vont se traduire :
- en distorsion harmonique ;
- en un bruit de fond additionnel et d’amplitude variable.
Le tout se comportant de façon relativement imprédictible en termes de répartition fréquentielle.
Si on regarde le spectre de fréquences de notre enregistrement converti en 16 bits, on obtiendra donc ceci :
Pas terrible : la distorsion est partout (regardez les harmoniques apparues à 3 et 5 kHz par exemple) et il y a un bruit de fond qui n’est pas du tout homogène.
C’est donc ce problème de quantification que l’on va essayer de traiter avec le dithering.
Le dithering, c’est quoi ?
Pour pallier les problèmes de conversion inhérents à la réduction de la résolution d’un fichier audio, on utilise le dithering.
Cela consiste à ajouter au signal de base un bruit continu à un niveau très faible voire inaudible.
Ce bruit a la particularité d’être complètement aléatoire, donc non répétitif.
Es kann zum Beispiel so aussehen:
Natürlich kann es kontraintuitiv erscheinen, Rauschen zu Ihrem Master hinzuzufügen: Schließlich versucht man oft, das Hintergrundrauschen so gering wie möglich zu halten.
Aber schauen Sie sich an, was passiert, wenn wir dieses Dithering-Rauschen zu unserer in 16 Bit umgewandelten Sinuswelle hinzufügen:
In dem obigen Diagramm:
- Die blaue Kurve entspricht unserem in 16 Bit umgewandelten Signal mit Dithering;
- und darunter können Sie die orangefarbene Kurve erkennen, die wir vorhin gesehen haben und die dasselbe Signal ohne Dithering darstellt.
Wie Sie sehen können, eliminieren Dithering die Verzerrung, aber im Gegenzug erhalten wir natürlich ein höheres Hintergrundrauschen.
Das Hintergrundrauschen ist jedoch nahezu unhörbar: Es liegt unter -120 dBFS. Und es ist besser, ein sanftes und homogenes Hintergrundrauschen zu haben als das Hintergrundrauschen, das durch die Auflösungsreduktion entsteht, das viel unangenehmer für das Ohr ist.
Schließlich ist zu beachten, dass das Niveau des Dithering natürlich seine Fähigkeit beeinflusst, die gesamten Quantisierungsprobleme zu korrigieren oder nicht.
Hinweis: Dithering kann sogar helfen, ein korrektes Signal wiederherzustellen, wenn die Auflösungsreduktion extrem ist.
Zum Beispiel wird es mit Dithering möglich sein, eine von 24 Bit auf 1 Bit reduzierte Sinuswelle zu hören, während wir sonst bei 100 % Verzerrung wären.
Wie macht man Dithering weniger hörbar?
Standardmäßig hat das durch Dithering hinzugefügte Rauschen ein sehr niedriges Niveau.
Typischerweise spricht man von einem Niveau unter -100 dBFS.
Allerdings möchte niemand Rauschen zu seinem Master hinzufügen.
Infolgedessen wurden eine Reihe von Dithering-Algorithmen, von den einfachsten bis zu den komplexesten, entwickelt, um den Effekt weniger hörbar zu machen und gleichzeitig seine Effektivität zu maximieren.
Wenn wir einen Ton bei niedriger Lautstärke hören, sind wir viel empfindlicher gegenüber Tönen, die, sagen wir, zwischen 800 und 5000 Hz liegen. Das sind die berühmten Fletcher- und Munson-Kurven.
Kurz gesagt – aus diesem physikalischen Phänomen heraus können wir das Dithering-Rauschen filtern:
- um es in den Frequenzbändern, in denen wir empfindlicher sind, zu dämpfen;
- und im Gegenteil, es in den Frequenzen zu verstärken, die wir weniger leicht hören.
Was uns zum Beispiel ein Rauschprofil wie dieses gibt:
Wir sprechen von “Noise Shaping” – anders gesagt, von Rauschfilterung.
Wie Sie sehen können, ist das Dithering-Rauschen in bestimmten Bereichen stark, während es in anderen Frequenzbändern viel schwächer ist.
Ergebnis: In Bezug auf die Wahrnehmung durch den Toningenieur oder potenziell durch den Zuhörer ist das Dithering weniger hörbar, spielt aber immer noch seine Rolle und ist in einigen Fällen sogar effektiver als ein “flaches” Dithering, wie wir im vorherigen Abschnitt gesehen haben.
Wie wendet man Dithering während des Masterings an?
Jetzt, da Sie fast alles über Dithering wissen, bleibt die Frage, wie man es anwendet.
Per Definition darf es nur einmal pro Stück verwendet werden: wenn Sie den finalen Export durchführen und die Anzahl der Bits reduzieren.
In den meisten DAWs können Sie die integrierten Dithering-Tools verwenden. So können Sie beispielsweise einige Beispiele nehmen:
- in Cubase kann das Dithering über das Plugin UV22HR durchgeführt werden;
- in Ableton Live sind die Dithering-Einstellungen beim Export verfügbar (siehe Bild rechts);
- das Gleiche gilt für Reaper und FL Studio, über Auswahlkästchen;
- in Pro Tools sind Plugins enthalten, um das Dithering zu verwalten;
- usw.
Wenn Sie darüber hinaus experimentieren und mit verschiedenen Algorithmen arbeiten möchten, haben Sie die Möglichkeit, sich an Plugins von Drittanbietern zu wenden.
Überraschenderweise gibt es jedoch nicht allzu viele auf dem Markt.
Natürlich enthält das berühmte iZotope Ozone ein sehr leistungsfähiges Modul für diese Aufgabe:
Wenn Sie jedoch ein wirklich dediziertes Werkzeug wünschen, empfehle ich Ihnen, sich PSP X-Dither zuzuwenden, das sehr effektiv und einfach zu bedienen ist:
In der Praxis werden jedoch die integrierten Funktionen Ihrer DAW in 99% der Fälle ausreichen.
Fazit
Das war’s, Sie haben jetzt alles über Dithering und seinen Zweck verstanden.
Vergessen Sie nicht die zwei wichtigsten Punkte:
- Wenden Sie Dithering vor allem nur einmal pro Stück an
- und nur, wenn Sie die Bitauflösung reduzieren.
Klicken Sie hier, um meine Artikel über das Mastering weiterzulesen.