Σπάνιοι είναι αυτοί που αφιερώνουν χρόνο για να εξετάσουν το θέμα του dithering.
Θα είχα δυσκολία να τους κρατήσω κακία: πράγματι, αν και είναι το τελευταίο βήμα των επεξεργασιών που γίνονται κατά το mastering, δεν είναι σίγουρα το πιο συναρπαστικό.
Οι περισσότεροι από εμάς προσθέτουν dithering γιατί τους είπαν να το κάνουν. Και αυτό είναι όλο.
Έτσι, αν έχετε διαβάσει αυτή τη σελίδα μέχρι εδώ, συγχαρητήρια 🙂 — σημαίνει ότι είστε πραγματικά παρακινημένοι να μάθετε περισσότερα για το θέμα.
Και να είστε ήσυχοι, αυτό το άρθρο δεν θα είναι μια τεχνική διατριβή για το dithering (υπάρχει), αλλά απλά μια αρκετά ολοκληρωμένη επισκόπηση ώστε να καταλάβετε σε τι χρησιμεύει και πώς να το χρησιμοποιήσετε.
Ας ξεκινήσουμε…
Έννοια της ανάλυσης σε bits
Ας αρχίσουμε να κοιτάμε πώς φαίνεται ένα ψηφιακό σήμα (ίσως να είναι μια υπενθύμιση για κάποιους από εσάς).
Στον ψηφιακό κόσμο — δηλαδή αυτόν του υπολογιστή σας και του DAW σας για παράδειγμα — ένα ηχητικό σήμα αποτελείται από 0 και 1.
Γι’ αυτό μιλάμε για “ψηφιακό σήμα”, σε σχέση με τα αναλογικά σήματα του φυσικού κόσμου.
Αυτό σημαίνει ότι αν πάρουμε μια ημιτονοειδή καμπύλη όπως αυτή:
και κάνουμε zoom, θα πάρουμε κάτι σαν αυτό:
Βλέπετε αυτά τα σημεία;
Λοιπόν, αυτά είναι τα δείγματα (samples στα αγγλικά) του σήματος σας.
Η οριζόντια κλίμακα αντιστοιχεί στον χρόνο που περνά. Ανά δευτερόλεπτο, υπάρχουν τόσα δείγματα όσα η συχνότητα δειγματοληψίας του σήματος.
Για παράδειγμα, σε ένα CD, η δειγματοληψία είναι στα 44100 Hz: έχουμε λοιπόν 44100 δείγματα ανά δευτερόλεπτο.
Η κατακόρυφη κλίμακα, από την άλλη, αντιστοιχεί στην τιμή των δειγμάτων. Όσο υψηλότερη είναι η ανάλυση σε bits, τόσες περισσότερες δυνατές τιμές υπάρχουν.
Έτσι, όσο μεγαλύτερη είναι η δυναμική περιοχή του σήματος που μπορεί να αναπαρασταθεί:
- 1 bit = 2 δυνατές τιμές, 0 ή 1;
- 2 bits = 4 δυνατές τιμές;
- 16 bits = 65 536 δυνατές τιμές;
- 24 bits = 16 777 216 δυνατές τιμές;
- κ.λπ.
Το γεγονός είναι ότι ανάλογα με το μέσο, δεν θα βρούμε την ίδια ανάλυση.
Τυπικά, στο DAW σας, πιθανότατα επεξεργάζεστε κομμάτια που έχουν καταγραφεί σε 24 bits.
Αλλά τα εφέ σας δουλεύουν σε 64 bits.
Και in fine, τα CDs που θα παράγετε είναι σε 16 bits.
Και εκεί θα υπάρξει πρόβλημα…
Μείωση της ανάλυσης σε bits = πρόβλημα
Ας φανταστούμε ότι έχετε ένα απλό σήμα καταγεγραμμένο σε 24 bits.
Για παράδειγμα, μια ημιτονοειδή κύμα στα 1 kHz.
Αν κοιτάξουμε το φάσμα συχνοτήτων που αντιστοιχεί, θα βρούμε μια ωραία θεμελιώδη συχνότητα με εξαιρετικά χαμηλό θόρυβο (το noise floor).
Μέχρι εδώ, όλα πάνε καλά.
Ας φανταστούμε τώρα ότι θέλετε να μετατρέψετε αυτό το σήμα σε 16 bits.
Για να το κάνετε αυτό, θα κόψετε το σήμα αφαιρώντας τα λιγότερο σημαντικά bits.
Πρόβλημα: κάνοντάς το αυτό, παράγουμε αυτό που ονομάζουμε σφάλματα ποσοτικοποίησης, τα οποία θα μεταφραστούν:
- σε αρμονική παραμόρφωση;
- σε πρόσθετο θόρυβο και μεταβλητό πλάτος.
Το σύνολο συμπεριφέρεται με σχετικά απρόβλεπτο τρόπο όσον αφορά την κατανομή συχνοτήτων.
Αν κοιτάξουμε το φάσμα συχνοτήτων της εγγραφής μας που έχει μετατραπεί σε 16 bits, θα πάρουμε λοιπόν αυτό:
Όχι και τόσο καλό: η παραμόρφωση είναι παντού (κοίταξε τις αρμονικές που εμφανίστηκαν στα 3 και 5 kHz για παράδειγμα) και υπάρχει ένας θόρυβος που δεν είναι καθόλου ομοιογενής.
Είναι λοιπόν αυτό το πρόβλημα ποσοτικοποίησης που θα προσπαθήσουμε να αντιμετωπίσουμε με το dithering.
Τι είναι το dithering;
Για να αντιμετωπίσουμε τα προβλήματα μετατροπής που σχετίζονται με τη μείωση της ανάλυσης ενός ηχητικού αρχείου, χρησιμοποιούμε το dithering.
Αυτό συνίσταται στην προσθήκη ενός συνεχούς θορύβου στο βασικό σήμα σε πολύ χαμηλό επίπεδο, σχεδόν μη ακουστό.
Αυτός ο θόρυβος έχει την ιδιαιτερότητα να είναι εντελώς τυχαίος, επομένως μη επαναλαμβανόμενος.
Μπορεί για παράδειγμα να μοιάζει με αυτό:
Βεβαίως, μπορεί να σας φαίνεται αντιφατικό να προσθέσετε θόρυβο στο master σας: άλλωστε, συχνά προσπαθούμε να έχουμε το χαμηλότερο δυνατό θόρυβο φόντου.
Αλλά κοιτάξτε τι συμβαίνει όταν προσθέσουμε αυτόν τον θόρυβο dithering στη μετατρεπόμενη σε 16 bits ημιτονοειδή:
Στο γράφημα παραπάνω:
- η μπλε καμπύλη αντιστοιχεί στο σήμα μας που έχει μετατραπεί σε 16 bits με dithering;
- και από κάτω μπορείτε να διακρίνετε την πορτοκαλί καμπύλη που είδαμε προηγουμένως, η οποία αντιστοιχεί στο ίδιο σήμα που έχει μετατραπεί αλλά χωρίς dithering.
Όπως μπορείτε να δείτε, το dithering επιτρέπει την εξάλειψη της παραμόρφωσης, αλλά σε αντάλλαγμα αποκτούμε φυσικά έναν πιο υψηλό θόρυβο φόντου.
Αυτό που λέγεται, αυτός ο θόρυβος φόντου είναι σχεδόν μη ακουστός: είμαστε κάτω από -120 dBFS. Και μετά, είναι καλύτερο να έχουμε έναν ήπιο και ομοιογενή θόρυβο φόντου παρά τον θόρυβο φόντου που δημιουργείται από τη μείωση της ανάλυσης, που είναι πολύ λιγότερο ευχάριστος στο αυτί.
Τέλος, αξίζει να σημειωθεί ότι το επίπεδο του dithering επηρεάζει φυσικά την ικανότητά του να διορθώνει πλήρως ή όχι τα προβλήματα ποσοτικοποίησης.
Σημείωση: το dithering μπορεί ακόμη και να βοηθήσει στην αποκατάσταση ενός σωστού σήματος όταν η μείωση της ανάλυσης είναι ακραία.
Για παράδειγμα, με το dithering, θα είναι δυνατό να ακουστεί μια ημιτονοειδής που έχει μειωθεί από 24 bits σε 1 bit, ενώ διαφορετικά θα ήμασταν στο 100% παραμόρφωσης.
Πώς να κάνετε το dithering λιγότερο ακουστό;
Από προεπιλογή, ο θόρυβος που προστίθεται από το dithering έχει πολύ χαμηλό επίπεδο.
Τυπικά, μιλάμε για ένα επίπεδο κάτω από -100 dBFS.
Ωστόσο, η προσθήκη θορύβου στο master του δεν επιθυμείται από κανέναν.
Ως εκ τούτου, ένας ορισμένος αριθμός αλγορίθμων dithering, από τους πιο απλούς έως τους πιο σύνθετους, έχει σχεδιαστεί για να κάνει το αποτέλεσμα λιγότερο ακουστό ενώ μεγιστοποιεί την αποτελεσματικότητά του.
Όταν ακούμε έναν ήχο σε χαμηλή ένταση, είμαστε πολύ πιο ευαίσθητοι στους ήχους που βρίσκονται, ας πούμε, μεταξύ 800 και 5000 Hz. Αυτές είναι οι διάσημες καμπύλες του Fletcher και του Munson.
Λοιπόν — ξεκινώντας από αυτό το φυσικό φαινόμενο, μπορούμε να φιλτράρουμε τον θόρυβο του dithering:
- για να τον μειώσουμε στις ζώνες συχνοτήτων στις οποίες είμαστε πιο ευαίσθητοι;
- και αντίθετα να τον ενισχύσουμε στις συχνότητες που ακούμε λιγότερο εύκολα.
Αυτό μας δίνει για παράδειγμα ένα προφίλ θορύβου όπως αυτό:
Μιλάμε για “noise shaping” — με άλλα λόγια, φιλτράρισμα του θορύβου.
Όπως μπορείτε να δείτε, σε ορισμένες περιοχές, ο θόρυβος του dithering είναι σημαντικός, ενώ σε άλλες ζώνες συχνοτήτων είναι πολύ πιο χαμηλός.
Αποτέλεσμα: σε όρους αντίληψης από τον ηχολήπτη ή ενδεχομένως από τον ακροατή, το dithering είναι λιγότερο ακουστό, αλλά εξακολουθεί να παίζει τον ρόλο του και είναι ακόμη σε ορισμένες περιπτώσεις πιο αποτελεσματικό από ένα “πλατύ” dithering όπως έχουμε δει στην προηγούμενη παράγραφο.
Πώς να εφαρμόσετε το dithering κατά τη διάρκεια του mastering;
Τώρα που ξέρετε σχεδόν τα πάντα για το dithering, μένει το ερώτημα πώς να το εφαρμόσετε.
Κατά τον ορισμό, πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο μία φορά ανά κομμάτι: όταν κάνετε την τελική εξαγωγή μειώνοντας τον αριθμό των bits.
Στις περισσότερες DAW, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα προεγκατεστημένα εργαλεία dithering. Έτσι, για να αναφέρουμε μερικά παραδείγματα :
- στο Cubase, το dithering μπορεί να γίνει μέσω του plugin UV22HR ;
- στο Ableton Live, οι ρυθμίσεις του dithering είναι διαθέσιμες κατά την εξαγωγή (βλ. εικόνα δίπλα) ;
- το ίδιο ισχύει και για το Reaper και το FL Studio, μέσω πλαισίων ελέγχου ;
- στο Pro Tools, περιλαμβάνονται plugins για τη διαχείριση του dithering ;
- κ.λπ.
Μετά, ειδικά αν θέλετε να προχωρήσετε περισσότερο και να πειραματιστείτε λίγο με τους διάφορους αλγόριθμους, έχετε την επιλογή να στραφείτε σε plugins τρίτων κατασκευαστών.
Με μια μικρή έκπληξη, ωστόσο, δεν υπάρχουν πολλά στην αγορά.
Φυσικά, το διάσημο iZotope Ozone περιλαμβάνει ένα πολύ ισχυρό module για αυτή την εργασία :
Αλλά αν θέλετε ένα εργαλείο πραγματικά αφιερωμένο, σας προτείνω να στραφείτε προς το PSP X-Dither, το οποίο είναι πολύ αποτελεσματικό και εύκολο στη χρήση :
Στην πράξη, πάντως, οι ενσωματωμένες λειτουργίες της DAW σας θα είναι αρκετές στο 99% των περιπτώσεων.
Συμπέρασμα
Λοιπόν, τώρα έχετε κατανοήσει τα πάντα σχετικά με το τι είναι το dithering και σε τι χρησιμεύει.
Μην ξεχνάτε τα δύο πιο σημαντικά σημεία :
- κυρίως, μην εφαρμόζετε το dithering παρά μόνο μία φορά ανά κομμάτι
- και μόνο όταν μειώνετε την ανάλυση σε bits.
Κάντε κλικ εδώ για να συνεχίσετε να διαβάζετε τα άρθρα μου σχετικά με το mastering.