Hi-Fi-практика. Этот загадочный Dithering

Дорогой читатель, ты уже наверняка сталкивался с загадочной и малопонятной опцией Dithering/Dither в серьезных программах-плеерах, будь то Foobar2K или же Neutron Music Player. Вопрос “Что же эта штука делает?” повисал в воздухе. Сегодня одним белым пятном станет меньше. И ты наконец научишься правильно ею пользоваться!

Немного теории

Цифровая звукозапись. В отличие от аналоговой, она призвана вместить музыку в конечную череду нулей и единиц. То есть, сколь большой ни была бы разрядность квантования и сколь высокой – его частота (будь то 16/44.1 или же студийные 24/192 и выше), точность записи всегда конечна.

Таким образом, в отличие от бесконечно плавной аналоговой записи, мы получаем пусть и максимально к ней приближенную, но все же упрощенную версию. Это можно сравнить с цифровым изображением. Сколь высоким ни было бы его разрешение, при определенном приближении/увеличении станут видны отдельные пиксели. Дела с цифровой звукозаписью обстоят примерно так же.

Шумы квантования во всей красе

В записи любого музыкального произведения могут встретиться растянутые во времени, слишком плавные частотные переходы, затяжные вокальные партии и прочие моменты. Именно тут и может возникать такое явление, как шум квантования. Когда колебания частот в описываемом произведении слишком незначтельны, чтобы их можно было запечатлеть на цифровой записи с выбранной частотой, аппаратура “принимает решение” упростить такие участки до единого значения, растянутого во времени.

Аналогом может служить изображение, сохраненное в упрощенной, оптимизированной для web палитре. Как видим, участки, отличающиеся друг от друга полутонами, заливаются здесь единым цветом. Такое изображение, конечно, можно назвать приближенным к оригиналу, но лишь в определенной степени.

Устранить слишком уж наглядные проявления такого эффекта и призван метод, названный дизерингом. Что же он собой представляет?

Принцип прост. В запись порционно добавляются специально сгенерированные неточности/шумы, накладывающиеся на те ее фрагменты, где имеют место шумы квантования. То есть на слишком длинные по мнению алгоритма однородные участки. Это позволяет привнести в звук ту естественность, которую он при квантовании утратил. Слушать такую запись по умолчанию приятнее.

Тот же метод применяется и для цифровых изображений в некоторых форматах с пережатием. К примеру, в PNG.

Практика

Вот тут начинается самое интересное. Разрядности современных студийных записей (24/192 и выше) вполне хватает для того, чтобы в 99,9% случаев избежать такого явления, как шумы квантования. Применение дизеринга для таких записей просто избыточно и привносит в них лишь дополнительную окраску звучания, пагубно влияющую на достоверность. Но, как мы знаем, “народным” является формат FLAC/ALAC с разрядностью 16/44.1. То есть полный аналог CD.

Что же происходит с изначальной студийной записью, когда с нее начинают штамповать CD-диски? Правильно! Детализация теряется. Плавные переходы, в которых не было места шумам квантования, все чаще сменяются ровными, как блин, участками. То есть происходит то же самое, что и при сохранении цифрового изображения с меньшим разрешением. На определенном расстоянии отличить их будет почти невозможно, но стоит подойти ближе/вслушаться и…

Вот тут на помощь звукорежиссеру со всей своей аптекарской точностью приходит беспристрастный алгоритм дизеринга, снабжая участки с шумами квантования порцией дополнительного, оживляющего их шума. Получаем эффект fight fire with fire. И звукозапись заново приобретает утраченную естественность и красоту. Но сохраняется ли при этом достоверность? Нет! Такая запись уже очень серьезно отличается от оригинала. Ведь она содержит в себе то, чего в изначальном произведении никогда не было. Пусть и в скрупулезно выверенных количествах.

А теперь вернемся к вопросу lossless-форматов. Откуда мы берем те самые FLAC 16/44.1? Давайте будем честны сами с собой. 90% таких файлов – это рипы с CD-дисков, а не прямая понижающая переоцифровка со студийных записей. Что же мы имеем? А то, что происходит повторное квантование с не самой высокой разрядностью 16/44.1. И этот процесс заново воскрешает участки с шумами квантования, “закрашивая одним цветом” то, что звукооператором при записи CD было профессионально разбавленно полезными шумами дизеринга. Именно для таких файлов и нужно включать заветную опцию Dither в foobar2K или Neutron.

Помимо этого варианта применения существует и другой. Он заключается в необходимости воспроизведения Hi-Res Audio файлов на аппаратуре, не поддерживающей bit-perfect декодирование таких файлов и стремящейся провести понижающую передискретизацию до тех самых 16/44.1 или 16/48 на лету. Прямо при воспроизведении. В таких случаях Dither также способен очень сильно выручить. По крайней мере, музыку станет комфортнее слушать. Исчезнет грязь и размытость. Звук станет более согласованным. Но повторюсь, не стоит обольщаться! Dithering все же пагубно влияет на достоверность звучания. И если у вас есть возможность обойтись без него, советую так и поступить.

На этом всё. Надеюсь, эта информация была вам полезна и теперь вы будете пользоваться опцией Dither аккуратно и с пониманием. До скорого!