Harvat ottavat aikaa pohtia dithering-aihetta.
Minulla olisi vaikeaa pitää heitä siitä vastuullisina: itse asiassa, vaikka se on viimeinen vaihe masteroinnin käsittelyssä, se ei ole selvästi mielenkiintoisin.
Suurin osa meistä lisää ditheringiä, koska meille on sanottu niin tekemään. Ja siinä se.
Joten jos olet jo lukenut tämän sivun tähän asti, onneksi 🙂 — se tarkoittaa, että olet todella motivoitunut oppimaan lisää aiheesta.
Ja voit olla rauhallinen, tämä artikkeli ei ole tekninen väitöskirja ditheringistä (sellaista on olemassa), vaan yksinkertainen riittävän kattava katsaus, jotta ymmärrät, mihin se on tarkoitettu ja miten sitä käytetään.
Aloitetaan…
Bit-resoluution käsite
Aloitetaan katsomalla, miltä digitaalinen signaali näyttää (tämä saattaa olla muistutus joillekin teistä).
Digitaalisessa maailmassa — siis esimerkiksi tietokoneessasi ja DAW:ssasi — äänisignaali koostuu 0:sta ja 1:stä.
Tämän vuoksi puhumme “digitaalisesta signaalista”, verrattuna fyysisen maailman analogisiin signaaleihin.
Se tarkoittaa, että jos otamme tällaisen sinusoidin:
ja zoomaamme, saamme jotain tällaista:
Näetkö nämä pisteet?
No, ne ovat signaalisi näytteet (samples englanniksi).
Vaaka-akseli vastaa aikaa, joka kuluu. Sekunnissa on niin monta näytepistettä kuin signaalin näytteenottotaajuus.
Esimerkiksi CD:llä näytteenottotaajuus on 44100 Hz: meillä on siis 44100 näytettä sekunnissa.
Pystyakseli puolestaan vastaa näytteiden arvoja. Mitä korkeampi bit-resoluutio, sitä enemmän mahdollisia arvoja.
Joten mitä suurempi on signaalin dynaaminen alue, joka voidaan esittää:
- 1 bitti = 2 mahdollista arvoa, 0 tai 1;
- 2 bittiä = 4 mahdollista arvoa;
- 16 bittiä = 65 536 mahdollista arvoa;
- 24 bittiä = 16 777 216 mahdollista arvoa;
- jne.
Se, että riippuen välineestä, emme saa samaa resoluutiota.
Tyypillisesti DAW:ssasi käsittelet todennäköisesti 24-bittisiä nauhoituksia.
Mutta efektisi toimivat 64 bitissä.
Ja in fine, tuottamasi CD:t ovat 16 bittiä.
Ja nyt tulee ongelma…
Bit-resoluution vähentäminen = ongelma
Kuvitellaan, että sinulla on yksinkertainen signaali, joka on nauhoitettu 24 bitissä.
Esimerkiksi 1 kHz:n sinusoidia.
Kun katsomme vastaavaa taajuusspektriä, löydämme kauniin perustaajuuden erittäin alhaisella taustakohinalla (noise floor).
Toistaiseksi kaikki on hyvin.
Kuvitellaan nyt, että haluaisit muuntaa tämän signaalin 16 bitiksi.
Tätä varten esimerkiksi katkaistaan signaali poistamalla vähiten merkittävät bitit.
Ongelma: tekemällä niin, tuotamme niin sanottuja kvantointivirheitä, jotka ilmenevät:
- harmonisen vääristymisenä;
- lisätaustakohinana ja vaihteleva amplitudi.
Kaiken käyttäytyminen on suhteellisen ennustamatonta taajuusjakautumisen suhteen.
Kun katsomme 16-bittiseksi muunnetun nauhoituksen taajuusspektriä, saamme siis tämän:
Ei kovin hyvä: vääristymä on kaikkialla (katso esimerkiksi harmonisia 3 ja 5 kHz:llä) ja taustakohina ei ole lainkaan homogeenista.
On siis tämä kvantointiongelma, jota yritämme käsitellä ditheringillä.
Mitä dithering on?
Korjataksemme muuntamiseen liittyvät ongelmat, jotka johtuvat ääni tiedoston resoluution vähentämisestä, käytämme ditheringiä.
Tämä tarkoittaa, että perussignaalin päälle lisätään jatkuvaa melua erittäin alhaisella, jopa kuulumattomalla tasolla.
Tällä melulla on erityispiirre olla täysin satunnaista, joten se ei toistu.
Se voi esimerkiksi näyttää tältä:
On totta, että voi tuntua vastoin intuitiota lisätä melua masteriin: loppujen lopuksi pyritään usein saamaan mahdollisimman alhainen taustamelu.
Mutta katsokaa, mitä tapahtuu, kun lisäämme tämän dithering-melun 16-bittiseen sinimuotoiseen signaaliimme:
Yllä olevassa kaaviossa:
- sininen käyrä vastaa 16-bittistä signaaliamme, jossa on dithering;
- ja alla voit erottaa oranssin käyrän, jonka näimme aiemmin, ja joka vastaa samaa signaalia, mutta ilman ditheringiä.
Kuten näet, dithering poistaa vääristymiä, mutta vastineeksi saamme tietenkin korkeampaa taustamelua.
Siitä huolimatta tämä taustamelu on lähes kuulumaton: olemme alle -120 dBFS. Ja on parempi, että taustamelu on pehmeää ja homogeenista kuin se, joka syntyy resoluution vähentämisestä, joka on paljon epämiellyttävämpää korville.
Lopuksi on syytä huomata, että ditheringin taso vaikuttaa tietenkin sen kykyyn korjata kokonaan tai ei kvantisointiongelmia.
Huomautus: Dithering voi jopa auttaa palauttamaan oikean signaalin, kun resoluution vähentäminen on äärimmäistä.
Esimerkiksi ditheringin avulla on mahdollista kuulla 24-bittinen sinimuoto, joka on vähennetty 1-bittiseksi, kun taas muuten olisimme 100 % vääristymässä.
Kuinka tehdä dithering vähemmän kuuluvaksi?
Oletusarvoisesti ditheringin lisäämä melu on erittäin alhaisella tasolla.
Tyypillisesti puhutaan tasosta, joka on alle -100 dBFS.
Kuitenkin, melun lisääminen masteriin ei ole kenenkään toivomus.
Seurauksena on, että useita dithering-algoritmeja, yksinkertaisimmista monimutkaisimpiin, on suunniteltu tekemään vaikutuksesta vähemmän kuuluva samalla kun maksimoidaan sen tehokkuus.
Kun kuuntelemme ääntä matalalla äänenvoimakkuudella, olemme paljon herkempiä ääniä kohtaan, jotka sijaitsevat, sanotaan, 800 ja 5000 Hz välillä. Nämä ovat kuuluisat Fletcherin ja Munsonin käyrät.
Lyhyesti sanottuna — lähtien tästä fysiikan ilmiöstä, voimme suodattaa dithering-melun:
- jotta voimme vaimentaa sitä taajuusalueilla, joilla olemme herkempiä;
- ja päinvastoin vahvistaa sitä taajuuksilla, joita kuulemme vähemmän helposti.
Joka antaa meille esimerkiksi meluprofiilin, joka näyttää tältä:
Puhumme “noise shaping” — toisin sanoen melun suodattamisesta.
Kuten näet, tietyillä alueilla dithering-melu on merkittävää, kun taas toisilla taajuusalueilla se on paljon heikompaa.
Tulos: ääniteknikon tai mahdollisesti kuuntelijan näkökulmasta dithering on vähemmän kuuluva, mutta se vaikuttaa silti ja on jopa joissakin tapauksissa tehokkaampi kuin “tasainen” dithering, kuten olemme nähneet edellisessä kappaleessa.
Kuinka soveltaa ditheringia masteroinnin aikana?
Nyt kun tiedät lähes kaiken ditheringista, jäljellä on kysymys siitä, kuinka sitä sovelletaan.
Määritelmän mukaan sitä tulee käyttää vain kerran per kappale: kun teet lopullisen viennin vähentäen bittien määrää.
Useimmissa DAW:issa voit käyttää esiasennettuja dithering-työkaluja. Joten muutamia esimerkkejä:
- Cubasessa dithering voidaan tehdä UV22HR-pluginin kautta;
- Ableton Livessä dithering-asetukset ovat saatavilla vientivaiheessa (ks. kuva oikealla);
- sama Reaperissa ja FL Studiolla, valintaruutujen kautta;
- Pro Toolsissa on mukana plugineja ditheringin hallintaan;
- jne.
Jos haluat mennä pidemmälle ja kokeilla erilaisia algoritmeja, voit valita kolmannen osapuolen pluginien käyttöön.
Yllättävää kyllä, markkinoilla ei kuitenkaan ole kovin montaa.
Tietenkin kuuluisa iZotope Ozone sisältää erittäin tehokkaan moduulin tähän tehtävään:
Mutta jos haluat todella omistautuneen työkalun, suosittelen kääntymään PSP X-Ditherin puoleen, joka on erittäin tehokas ja helppokäyttöinen:
Itse asiassa, kuten sanottu, DAW:isiisi sisältyvät toiminnot riittävät 99 % tapauksista.
Yhteenvetona
Siinä se, nyt tiedät kaiken ditheringistä ja sen tarkoituksesta.
Älä unohda kahta tärkeintä kohtaa:
- erityisesti, käytä ditheringiä vain kerran kappaletta kohden
- ja vain silloin, kun vähennät bittiresoluutiota.
Klikkaa tästä jatkaaksesi lukemista artikkeleistani masteroinnista.