Dither

De musiki
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Dither
Definición breve: El Dither o Dithering es un proceso digital de conversión de audio, que consiste en reducir la frecuencia de muestreo de una señal y su profundidad de bits.
Tema: Audio digital
Subtema: Dither
Gráficos
Dither 2.png
Dither 1.png
Ejemplo sonoro: https://www.youtube.com/watch?v=kI4oWKINVpc

Dither

El Dither o Dithering es un proceso digital de conversión de audio, que consiste en reducir la frecuencia de muestreo de una señal así como su profundidad de bits, conservando la calidad de audio, y sin errores de conversión. El fin de este proceso es plasmar una grabación de estudio (en el cual se considera como estándar mínimo, grabaciones de audio en frecuencias no menores a 88,200 KHz y en la profundidad de 24 Bits) en un CD grabado en la frecuencia de 44,100 KHz, y en una Profundidad de 16 Bits. Más específicamente se trata de un ruido de densidad espectral de potencia (DEP) esencialmente constante en todo el espectro (es decir, blanco), tanto la distribución estadística de la amplitud que pueden mostrar las muestras de entrada al cuantificador como la amplitud de pico del dither a añadir puede ser variable y esto nos ayudara técnicamente en el proceso de ‘bajar los bits’ de 24 bits a 16 bits. Esta señal puede ser del tipo triangular, cuadrada u otras llamadas pow-r con diferentes características en su forma de onda, contenido armónico y nivel.

En otras palabras, una señal análoga está compuesta por un número infinito de bits de resolución, luego, al digitalizarla estaríamos bajando desde una cantidad mayor de bits a una menor, lo que acarrea distorsión o ruido debido a que la transferencia de información audible desde el dispositivo de captura de audio, nunca es realizada de forma lineal. Quizás se debería entender como un error aplicar ruido a una mezcla, pero dado que la información entrante nunca es la misma que la saliente es necesario corregir los errores de cuantificación de esta. Asimismo el ruido que se agrega está diseñado para ser imperceptible a niveles de escucha normales, de hecho estamos hablado de niveles bajo los -100 dB.


Gráficos ilustrativos

Aqui tenemos un ejemplo de como es el proceso de dither


Espectrograma de un archivo de audio con una resolución de 24 bits.


Si lo guardamos a 16 bits, simplemente cortando los últimos 8 bits:

Resultado de cortar los 8 bits menos significativos del archivo de 24 bits. Aparece una gran distorsión esto se debe a los armónicos producidos al procesar la señal.


Esto es lo que pasaría si no se aplica el Dither correcto cuanto se baja a 16 bits.

Veamos cómo se vería el resultado de haber aplicado dither al momento de recuantizar:

Agregando Dither reemplazamos distorsión por ruido, esto es mucho más tolerable por el oído. La línea amarilla muestra el archivo con dither y la blanca la versión sin dither.

Para lograr linealidad y evitar la distorsión hay sacrificar un poco el rango dinámico y agregar ruido, si se fijan, el nivel del ruido ronda los -130dB, este es casi imperceptible.

Ejemplos musicales

Este proceso suele ser uno de los últimos en aplicarse a la hora de la grabación de un proceso musical. Se suele dejar para la parte final de la masterización (o "mastering"). Y esencialmente en casos que estén por debajo de los -100dB, por eso es prácticamente imposible de escuchar en una grabación, disco compacto, entre otros. El mejor caso a mostrar es en el medio de un proceso con alguna señal cualquiera, a modo de ver cómo se le quita la distorsión cuando se recortan los bits antes explicados.


En el siguiente ejemplo se puede apreciar dos diferentes, aunque con la misma finalidad. A través del Dither se puede mantener una cierta "calidad" tanto visual como sonora a la hora de recuperar, mantener o no perder información: en ambos casos queda mucho más material (no con la calidad deseada en un total, claro) del que pudiera quedar sin proceso mediante. De este modo, no queda "perfecto", pero es lo preferible a perder información o que el resultado sea defectuoso.

Referencias