Технический флейм по оцифровкам и оборудованию XVIII

Дизеринг при оцифровке из аналога в цифру
В аналоговом звуке сигнал представляет собой непрерывные кривые, но в цифровых PCM системах,
амплитуды сигнала ограничены фиксированным набором чисел. Этот процесс называется квантизаци-
ей. Для примера: 65536 значений используется в 16 битном звуке и 1677726 в 24 битном. Динамиче-
ский диапазон любой PCM системы считается умножая количество бит на 6. Для 8 битного звука это
будет 48 децибел. Поэтому для 16 бит мы имеем 96 децибел динамического диапазона, для 24х бит -
144 децибела. Когда сигнал квантизуется - все это ведет к появлению искажений формы звуковой вол-
ны, могут появляться лишние гармоники, интермодуляции и прочие проблемы возникающие на низ-
ком уровне сигнала, для которого уже недостаточно разрешающей способности цифровой системы.
Чтобы исключить все эти искажения применяется дизеринг, который математически их убирает заме-
няя постоянным шумом.
При 24 битной конвертации нет нужды применять дизеринг.
Динамический диапазон конвертора легко проверить подав на него сигнал низкой громкости и послу-
шав что происходит со звуком в наушниках подав тестовый сигнал на вход конвертора. Можно засечь
громкость, на которой звук исчезнет. Еще один важный тест - опустить громкость на 40 децибел перед
конвертором и послушать, как будет звучать реверберация и объем фонограммы после оцифровки.
Дизеринг в цифровых системах
При цифровой обработке - длина цифрового слова всегда увеличивается до 24 бит или больше в зави-
симости от процессора. Даже если мы обрабатываем 16 битный сигнал - это происходит. В конце нам
надо снова получить 16 битный звук и если мы просто отрежем ненужные биты (транкейт) - это ухуд-
шит качество. Поэтому применяется дизеринг, который маскирует все искажения.
Внутри цифровых консолей или рабочих станций разрешение внутренней шины намного больше 24х
бит, поскольку складывание двух или больше 24х битных семплов вместе может выдать результат в 48
бит или даже больше. Но стандарт AES/EBU может передавать только 24 бита, поэтому каждый раз от
цифрового прибора к другому цифровому прибору мы получаем транкейт звука в 24 бита. В результате
накапливается ошибка, которая приводит к искажениям на границе динамического диапазона. Для 24х
бит это 144 децибела, поэтому она не слышна. DAW работают с длиной цифрового слова по-разному.
ProTools работает в 48 битах, но каждый раз транкейтит звук в 24 бита после применения плагинов,
большинство нейтивных DAW работают в 32 битах с плавающей точкой.
Эффект маскировки
Дизеринг не только маскирует искажения, но и сам полезный звук - влияет на атмосферу, хвосты ре-
вербераций. Но с этим ничего не поделать, применение дизеринга - это компромисс.
Продвинутая техника дизеринга
Уровень постоянного 16 битного дитера около -91 dBFS. Его возможно эквализовать, чтобы минимизи-
ровать эффект маскировки. Эта техника называется ноис-шейпингом. Мы убираем шум дитера из об-
ластей, где их проще всего можно услышать - в районе 3 килогерц и в высокочастотном диапазоне от
10 до 22 килогерц.
Один из самых успешных алгоритмов такого дизеринга с ноис-шейпингом - POW-R type3 dither.
Кривая ноис-шейпинга не эквализирует сам материал, но опытные слушатели ощущают, что меняется
характер звука, он становится чуть прозрачнее. Это не 100% эффект для любого материала. Разные
кривые ноис-шейпинга по-разному влияют на общее звучание. Иногда предпочитают не применять
ноис-шейпинг.
Дизеринг с ноис-шейпингом производят: Lavry Engineering 3000 Digital Optimizer, Waves L1 и L2 Ultramaximizers,
Prism, POW-R и некоторые другие. Apogee Electronics производят UV-22 систему, но они не
используют слова дитер (там по другому формируется сигнал). UV-22 также содержит подобие ноис-
шейпинга.
Мы можем эффективно сравнить различные технологии дизеринга, понижая громкость музыки на 40
децибел перед ним и слушая результат в наушниках. Различия между высококлассными и дешевыми
системами иногда просто шокируют!
Золотое правило применения дизеринга в 16 битах
Как мы уже увидели, амплитуда дизеринга мала и лежит на уровне -91 dBFS. Но опытный слушатель
услышит деградацию звука от транкейта или применения неправильного дизеринга. На 16 битах дизе-
ринг всегда звучит лучше, чем простой транкейт. Но, чтобы избежать проблем основной правило – ди-
зеринг в 16 бит может применять только один раз и после всей прочей обработки! Последующая об-
работка материала и применение дизеринга еще раз приведет к сильному ухудшению качества.