Дизеринг — это распространенный метод, используемый в цифровой обработке звука для уменьшения ошибок квантования, которые могут возникнуть при преобразовании аналоговых звуковых волн в цифровые сигналы. По сути, это способ добавления небольшого количества случайного шума к аудиосигналу, чтобы замаскировать любые искажения или артефакты, которые могут возникнуть в результате квантования.
Чтобы понять, зачем нужен дизеринг, нам сначала нужно понять, как работает цифровое аудио. Когда звук записывается или передается в цифровом виде, он сначала преобразуется из аналогового сигнала в серию цифровых значений с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Эти цифровые значения представлены в виде серии двоичных чисел, где каждое число представляет амплитуду аудиосигнала в определенный момент времени.
Проблема в том, что цифровой звук квантуется по своей природе, то есть количество возможных значений, которые могут быть представлены, ограничено битовой глубиной аудиофайла. Например, 16-битный аудиофайл может представлять 65 536 различных уровней амплитуды, а 24-битный аудиофайл может представлять более 16 миллионов уровней.
Может показаться, что это много, но на самом деле это все же конечное число значений, и это может привести к ошибкам квантования. В худшем случае, если аудиосигнал находится между двумя из этих цифровых значений, он будет округлен до ближайшего значения. Это может привести к искажению или артефактам в аудиосигнале, особенно в тихих пассажах или при записи сигналов низкого уровня.
Именно здесь вступает в действие сглаживание. Добавляя небольшое количество случайного шума к аудиосигналу перед квантованием, сглаживание «заполняет промежутки» между цифровыми значениями и снижает вероятность ошибок квантования. По сути, он создает «более плавный» сигнал, который с меньшей вероятностью будет демонстрировать искажения или другие артефакты.
Ключом к эффективному дизерингу является использование правильного количества шума. Слишком много шума может усугубить проблему, добавляя больше искажений к сигналу. С другой стороны, слишком мало шума может оказаться недостаточным для маскировки ошибок квантования. Оптимальное количество шума зависит от разрядности аудиофайла и уровня аудиосигнала.
Существует несколько различных типов алгоритмов дизеринга, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны. Один распространенный тип называется «треугольным» дизерингом, который добавляет шум, равномерно распределенный вокруг нуля. Другие типы сглаживания включают формирование шума, которое добавляет шум, смещенный в сторону более высоких или низких частот, и модуляцию шума, которая изменяет количество шума в зависимости от уровня аудиосигнала.
В дополнение к уменьшению ошибок квантования дизеринг также может улучшить общее качество цифрового звука. Это связано с тем, что добавление шума может маскировать другие типы искажений, которые могут возникнуть в процессе записи или воспроизведения. Например, если в аудиосигнале присутствуют небольшие электрические помехи, сглаживание может помочь уменьшить звуковые эффекты этих помех.
Стоит отметить, что не вся цифровая обработка звука требует дизеринга. В некоторых случаях, например при преобразовании из формата с высокой разрядностью в формат с меньшей разрядностью, дизеринг может не понадобиться или даже оказаться вредным. Кроме того, для некоторых типов цифровой обработки, таких как преобразование частоты дискретизации, могут потребоваться другие типы обработки, чтобы избежать ошибок квантования.
В заключение, сглаживание является важным методом для уменьшения ошибок квантования при цифровой обработке звука. Добавляя небольшое количество случайного шума к аудиосигналу, сглаживание может помочь создать более плавный, более естественно звучащий сигнал, менее подверженный искажениям или другим артефактам. Однако важно использовать правильное количество и тип дизеринга для каждой конкретной ситуации, а также знать о других типах цифровой обработки, которые могут неожиданным образом взаимодействовать с дизерингом.
