Det är sällan någon tar sig tid att fundera på ämnet dithering.
Jag skulle ha svårt att klandra dem: även om det är det sista steget i behandlingen vid mastering, är det uppenbarligen inte det mest spännande.
De flesta av oss lägger till dithering för att vi har blivit tillsagda att göra det. Och det är allt.
Så om du har läst den här sidan hit, grattis 🙂 — det betyder att du verkligen är motiverad att lära dig mer om ämnet.
Och oroa dig inte, den här artikeln kommer inte att vara en teknisk avhandling om dithering (det finns), utan helt enkelt en tillräckligt omfattande översikt så att du förstår vad det är till för och hur man använder det.
Nu kör vi…
Begreppet bitupplösning
Låt oss börja med att titta på hur en digital signal ser ut (detta kan vara en påminnelse för vissa av er).
I den digitala världen — alltså den av din PC och din DAW till exempel — består en ljudsignal av 0 och 1.
Det är därför vi pratar om “digital signal”, i kontrast till de analoga signalerna i den fysiska världen.
Det betyder att om vi tar en sinusvåg som denna:
och zoomar in, får vi något som detta:
Ser ni dessa punkter?
Ja, det är prov (samples på engelska) av er signal.
Den horisontella skalan motsvarar tiden som går. Per sekund finns det lika många provpunkter som signalens samplingsfrekvens.
Till exempel, på en CD är samplingen 44100 Hz: så vi har 44100 prover per sekund.
Den vertikala skalan motsvarar värdet av proverna. Ju högre bitupplösning, desto fler möjliga värden.
Så, ju större dynamikområdet för signalen som kan representeras:
- 1 bit = 2 möjliga värden, 0 eller 1;
- 2 bit = 4 möjliga värden;
- 16 bit = 65 536 möjliga värden;
- 24 bit = 16 777 216 möjliga värden;
- etc.
Faktum är att beroende på mediet kommer vi inte att hitta samma upplösning.
Typiskt sett, i din DAW, behandlar du förmodligen spår inspelade i 24 bit.
Men dina effekter arbetar i 64 bit.
Och in fine, de CD-skivor du kommer att producera är i 16 bit.
Och där kommer det att uppstå ett problem…
Reducerad bitupplösning = problem
Låt oss anta att du har en enkel signal inspelad i 24 bit.
Till exempel, en sinusvåg vid 1 kHz.
Om vi tittar på det motsvarande frekvensspektrumet, ser vi en fin grundfrekvens med ett extremt lågt bakgrundsbrus (noise floor).
Hitintills ser allt bra ut.
Låt oss nu anta att du vill konvertera denna signal till 16 bit.
För att göra detta kommer vi till exempel att trunkera signalen genom att ta bort de minst viktiga bitarna.
Problemet: genom att göra detta genererar vi det som kallas kvantiseringsfel, vilket kommer att resultera i:
- harmonisk distorsion;
- ett bakgrundsbrus som är extra och av varierande amplitud.
Allt beter sig relativt oförutsägbart när det gäller frekvensfördelning.
Om vi tittar på frekvensspektrumet av vår inspelning konverterad till 16 bit, får vi därför detta:
Inte så bra: distorsionen är överallt (titta på de harmoniska som dyker upp vid 3 och 5 kHz till exempel) och det finns ett bakgrundsbrus som inte är homogent alls.
Det är alltså detta problem med kvantisering som vi kommer att försöka hantera med dithering.
Vad är dithering?
För att åtgärda de konverteringsproblem som är förknippade med att reducera upplösningen av en ljudfil, använder vi dithering.
Det handlar om att lägga till ett kontinuerligt brus till den grundläggande signalen på en mycket låg eller till och med ohörbar nivå.
Detta brus har den egenskapen att det är helt slumpmässigt, alltså icke-repetitivt.
Det kan till exempel se ut så här:
Visst kan det verka kontraintuitivt att lägga till brus till din master: trots allt strävar man ofta efter att ha så låg bakgrundsbrus som möjligt.
Men titta på vad som händer när vi lägger till detta dithering-brus till vår sinusoid som konverterats till 16 bitar:
På grafen ovan:
- den blå kurvan motsvarar vår signal konverterad till 16 bitar med dithering;
- och nedanför kan du särskilja den orange kurvan som vi såg tidigare, och som motsvarar samma signal konverterad men utan dithering.
Som du kan se, dithering eliminerar distorsion, men i gengäld får vi naturligtvis ett högre bakgrundsbrus.
Detta sagt, är detta bakgrundsbrus nästan ohörbart: vi ligger under -120 dBFS. Och det är bättre att ha ett mjukt och homogent bakgrundsbrus än det bakgrundsbrus som skapas av upplösningsreduktion, som är mycket mindre behagligt för örat.
Slutligen är det värt att notera att nivån på dithering självklart påverkar dess förmåga att korrigera hela eller delar av kvantiseringsproblemen.
Observera: dithering kan till och med hjälpa till att återfå en korrekt signal när upplösningsreduktionen är extrem.
Till exempel, med dithering kommer det att vara möjligt att höra en sinusoid som reducerats från 24 bitar till 1 bit, medan vi annars skulle vara på 100% distorsion.
Hur gör man dithering mindre hörbart?
Som standard har det brus som läggs till av dithering en mycket låg nivå.
Typiskt talar vi om en nivå under -100 dBFS.
Men att lägga till brus till sin master är ingen som önskar.
Som en följd av detta har ett antal dithering-algoritmer, från de enklaste till de mest komplexa, utvecklats för att göra effekten mindre hörbar samtidigt som man maximerar dess effektivitet.
När man lyssnar på ett ljud på låg volym, är man mycket mer känslig för ljud som ligger, låt oss säga, mellan 800 och 5000 Hz. Det är de berömda Fletcher- och Munson-kurvorna.
Sammanfattningsvis — utifrån detta fysiska fenomen kan vi filtrera dithering-bruset:
- för att dämpa det på de frekvensband där vi är mer känsliga;
- och tvärtom förstärka det på frekvenser som vi hör mindre lätt.
Detta ger oss till exempel en brusprofil som ser ut så här:
Vi talar om “noise shaping” — med andra ord filtrering av brus.
Som du kan se, i vissa områden är dithering-bruset stort, medan det på andra frekvensband är mycket svagare.
Resultat: i termer av uppfattning av ljudteknikern eller potentiellt av lyssnaren, är dithering mindre hörbart, men det spelar fortfarande sin effekt och är till och med i vissa fall mer effektivt än en “platt” dithering som vi har sett i föregående stycke.
Hur tillämpar man dithering under mastering?
Nu när du nästan vet allt om dithering, kvarstår frågan om hur man tillämpar det.
Som definition, ska det endast användas en gång per låt: när du gör den slutliga exporten genom att minska antalet bitar.
I de flesta DAW:er kan du använda de inbyggda dithering-verktygen. Här är några exempel:
- i Cubase kan dithering göras via pluginen UV22HR;
- i Ableton Live finns inställningar för dithering tillgängliga vid export (se bild intill);
- likaså i Reaper och FL Studio, via kryssrutor;
- i Pro Tools ingår plugins för att hantera dithering;
- osv.
Om du vill gå längre och experimentera lite med olika algoritmer har du möjlighet att vända dig till plugins från tredjepartsutvecklare.
Lite överraskande finns det dock inte så många på marknaden.
Naturligtvis inkluderar den berömda iZotope Ozone en mycket kraftfull modul för denna uppgift:
Men om du vill ha ett verktyg som verkligen är dedikerat rekommenderar jag att du vänder dig till PSP X-Dither, som är mycket effektivt och lätt att använda:
I praktiken kommer dock de inbyggda funktionerna i din DAW att räcka i 99% av fallen.
Avslutningsvis
Där har ni, ni har nu förstått allt om vad dithering är och vad det används till.
Glöm inte de två viktigaste punkterna:
- framför allt, tillämpa dithering endast en gång per låt
- och endast när du minskar bitupplösningen.
Klicka här för att fortsätta läsa mina artiklar om mastering.