Rozchodzenie się dźwięku w powietrzu

Dithering to proces polegający na dodaniu niskopoziomowego szumu do sygnału na sam koniec obróbki audio. Działanie takie skutkuje zmniejszeniem zniekształceń przy konwersji z rozdzielczości 32 lub 24 bitowej do 16 bitów, a tym samym zwiększeniem współczynnika odstępu sygnału użytecznego od szumu. Aby dithering przebiegał prawie niedostrzegalnie zastosowanie ma operacja kształtowania szumu.

 

Noise Shaping

Najogólniej rzecz ujmując kształtowanie szumu polega na takiej zmianie charakterystyki częstotliwościowej szumu wprowadzanego do sygnału podczas ditheringu, aby koncentrował się on w pasmach, gdzie nie słyszymy najlepiej. W DAW Ardour podczas konwersji sesji do pliku wynikowego mamy do wyboru trzy ustawienia funkcji Noise Shaping (pole Dithering): Rectangular (prostokątny), Triangular (trójkątny) i Shaped Noise (ukształtowany).

 

Rectangular

Przy takim wyborze do dźwięku jest dodawany dither o płaskiej jak stół charakterystyce częstotliwościowej, czyli zasadniczo algorytm noise shaping jest wyłączony.

 

Dither Rectangular w funkcji czasu | Ardour, Dithering i Noise Shaping

 

Odsłuchaj dither prostokątny:

Audio clip: Adobe Flash Player (version 9 or above) is required to play this audio clip. Download the latest version here. You also need to have JavaScript enabled in your browser.

 

Dither Rectangular w funkcji częstotliwości | Ardour, Dithering i Noise Shaping

 

Triangular

Jest to nieco bardziej zaawansowany rodzaj – amplituda harmonicznych ditheru rośnie wraz z częstotliwością lokując go w zakresie gorzej słyszalnych, wysokich częstotliwości.

 

Dither Triangular w funkcji czasu | Ardour, Dithering i Noise Shaping

 

Odsłuchaj dither trójkątny:

Audio clip: Adobe Flash Player (version 9 or above) is required to play this audio clip. Download the latest version here. You also need to have JavaScript enabled in your browser.

 

Dither Triangular w funkcji częstotliwości | Ardour, Dithering i Noise Shaping

 

Shaped Noise

To najbardziej skomplikowany algorytm kształtowania charakterystyki szumu, w którym prawie cała jego moc koncentruje się w zakresie powyżej 13kHz.

 

Dither Shaped Noise w funkcji czasu | Ardour, Dithering i Noise Shaping

 

Odsłuchaj dither ukształtowany:

Audio clip: Adobe Flash Player (version 9 or above) is required to play this audio clip. Download the latest version here. You also need to have JavaScript enabled in your browser.

 

Dither Shaped Noise w funkcji częstotliwości | Ardour, Dithering i Noise Shaping

 

I na koniec dla porównania znormalizowane wszystkie trzy rodzaje ditheru:

Rectangular:

Audio clip: Adobe Flash Player (version 9 or above) is required to play this audio clip. Download the latest version here. You also need to have JavaScript enabled in your browser.

Triangular:

Audio clip: Adobe Flash Player (version 9 or above) is required to play this audio clip. Download the latest version here. You also need to have JavaScript enabled in your browser.

Shaped Noise:

Audio clip: Adobe Flash Player (version 9 or above) is required to play this audio clip. Download the latest version here. You also need to have JavaScript enabled in your browser.

 

Jaki dither?

Od razu mówię, że nie przeprowadzałem testów odsłuchowych, więc to, co napiszę nie jest żadną wyrocznią, natomiast z pobieżnych obserwacji charakterystyk częstotliwościowych można wyciągnąć kilka wniosków.

 

Ciekawostka

chroma dozeIstnieje ciekawa aplikacja na Androida, w której można odsłuchać szum o praktycznie dowolnym (konfigurowalnym przez użytkownika) rozkładzie częstotliwości harmonicznych. Pozwolę sobie zrobić małą reklamę autorowi, zwłaszcza że apka jest Open Source: Chroma Doze

 

Przede wszystkim dither prostokątny jest najbardziej neutralny ze wszystkich. Mam na myśli to, że przy odtwarzaniu na „jasnych” zestawach audio będzie najmniej uciążliwy dla słuchu. Najgorszym wariantem wydaje się być tutaj dither ukształtowany, którego widmo jest znacznie przesunięte w stronę wysokich częstotliwości.

 

Dither trójkątny może średnio sprawdzać się w trakcie odsłuchu na sprzęcie uwypuklającym środek pasma bo, mimo iż jego spektrum jest przesunięte w zakres wysokich częstotliwości, to wyraźnie zahacza o tony średnie.

 

Jeśli chodzi o moje osobiste preferencje, to od zawsze najbardziej lubię stosować dither ukształtowany. Do czasu napisania tego artykułu nie do końca wiedziałem dlaczego tak jest, a teraz przekonałem się, że na w miarę „płaskich” odsłuchach brzmi „jedwabiście” co wynika z jego charakterystyki.

 

A jakie są Wasze doświadczenia z ditheringiem?

 

strong

7 odpowiedzi na: „Co to jest Dithering i Noise Shaping”

  1. Aol napisał(a):

    Dobry artykuł, dzięki. A skąd pobrać taki szum audio?

  2. Vibender napisał(a):

    Skąd pobrać… Generalnie jeśli odsłuchałeś(aś) trzy pliki na końcu wpisu to masz go juz na dysku „skeszowanego” w katalogu tymczasowym przeglądarki 🙂 Ewentualnie mogę go gdzieś tutaj podlinkować jeśli nadal będzie taka potrzeba. Ja uzyskałem go eksportując pustą sesję z różnymi ustawieniami funkcji kształtowania szumu i tak otrzymany sygnał wzmocniłem o „parę ładnych” decybeli.

  3. Czytelnik napisał(a):

    No, artykuł może i dobry – ale czemu on jest pod odnośnikiem sugerującym, iż tu będzie charakterystyka programu „Ardour”?

    • Vibender napisał(a):

      Trafna uwaga – dzięki. Akurat przy pisaniu tego arta korzystałem z Ardoura. Później tutuł zmieniłem, ale odnośnik pozostał w pierwotnej wersji.

  4. 0xFF napisał(a):

    Trochę ogólnikowo, ale może takie były założenia artykułu.
    Dithering owszem zwiększa odstęp od szumu, ale tylko od szumu kwantyzacji.

    Dither dodaje się nie tylko w czasie konwersji „w dół” 32bit->16bit, ale także „w górę”. No i przed procesem kwantyzacji – do sygnału analogowego.

  5. Alek napisał(a):

    Troche niescisle.

    1. Dither nie jest dodawany na koncu, a tuz przed kwantyzatorem.
    2. Ksztalt ditheru odnosi sie do rozkladu prawdopodobienstwa dodawanego szumu (PDF), nie do rozkladu gestosci widmowej mocy (PSD).
    3. Ksztaltowanie szumu – to pojecie juz odnosi sie do gestosci widmowej.
    4. Wykresy – to jakies brednie…

    • Vibender napisał(a):

      Dzięki za komentarz. W artykule być może użyłem zbyt daleko posuniętych skrótów myślowych, nie wgłębiając się za bardzo w techniczny aspekt samej operacji. Jeśli mógłbyś rozwinąć temat, ewentualnie, podać jakieś źródła (najlepiej w formie linków) – będę wdzięczny. Chętnie rozszerzę artykuł.

      ad. 4 – Jak powinny wyglądać te wykresy (domyślam się, że chodzi o charakterystyki częstotliwościowe)? Takie uzyskałem po wyeksportowaniu „pustego” pliku z samym szumem w DAW.

Dodaj komentarz

Do formatowania tekstu możesz użyć następujących tagów oraz atrybutów HTML-a:

  • <strong> wytłuszczenie </strong>
  • <em> emfaza </em>
  • <a href="" title=""> hiperłącze </a>
  • <abbr title=""> skrótowiec </abbr>
  • <code> kod źródłowy </code>