Dithering

Allgemeine Themen zur Software WavePurity
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knipser
Posts: 13
Joined: Sat 5. Jun 2010, 08:53

Dithering

Post by knipser »

Hallo,
kann mir jemand erklären was "Dithering beim speichern" auf sich hat?
habe da ein oder zwei haken entfernt und kann keinen unterschied feststellen
und da ich leider nicht mehr weiß welche haken das waren, gibt es da die möglichkeit auf standard zurückzustellen?
:? :?:

HoWo
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Joined: Fri 29. Feb 2008, 12:45

Re: Dithering

Post by HoWo »

Hi,

Zitat von ULFs Beitrag zur Veröffentlichung von WP 6.80

" * Dithering + NoiseShaping zur Verringerung von Quantisierungsfehlern beim Speichern. "
Gruß,

Horst

Alles wird gut ... ;)

HoWo
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Joined: Fri 29. Feb 2008, 12:45

Re: Dithering

Post by HoWo »

Gruß,

Horst

Alles wird gut ... ;)

Stefan
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Joined: Fri 12. Feb 2010, 18:00

Re: Dithering

Post by Stefan »

Hallo WP-Freunde,
die hier aufgeworfene Frage nach der Dithering-Funktion ist hoch berechtigt, da die WP-Literatur und -Hilfe auf diese Audio-Optionen nirgends eingeht.
Was man allgemein unter Dithering versteht, gibt das Internet rein informativ her; wie man mit dieser Funktion im WP-Programm umgehen soll, fehlt leider jeder Hinweis. Konkret gefragt: Wann soll man den Haken bei "Dithering" setzen und wann nicht, bzw. bei welcher Funktion wird er wirksam?
Ich hoffe, dass Ulf uns hier weiterhilft.
Gruß Stefan

ulf
Administrator
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Joined: Thu 28. Feb 2008, 16:37

Re: Dithering

Post by ulf »

Hallo knipser, HoWo und Stefan,

an den Anfang der Erklärung möchte ich ein praktisches Beispiel setzen, welches Ihr Euch gerne einmal anhören könnt und auch selbst in Wavepurity nachvollziehen könnt. Und zwar habe ich ein Original-Klangbeispiel (a) als WAV RIFF PCM 8-Bit gespeichert ohne Dithering (b). Ein weiteres Mal wurde diese Datei (a) dann als WAV RIFF PCM 8-Bit gespeichert mit Dithering+NoiseShaping (c).

Nun mal reingehört:
(a) http://www.difitec.de/download/wavepuri ... iginal.wav
(b) http://www.difitec.de/download/wavepuri ... t-ohne.wav
(c) http://www.difitec.de/download/wavepuri ... haping.wav

Bei einem 8-Bit-Signal wird der "Artefakt", der bei einem Speichern ohne Dithering entsteht besonders deutlich. Insbesondere in leisen Passagen der Musik.

Bei einem 16-Bit-Signal ist dieser Artefakt natürlich wesentlich geringer, für ein ungeübtes Ohr eigentlich nicht hörbar. Es kann jetzt allerdings passieren, dass durch Mehrfach-Abspeicherung sich der Artefakt verstärkt und so irgendwann nach mehrmaligem Speichern (als 16-Bit) dann doch hörbar wird. Deshalb die Empfehlung: Generell das Dithering aktivieren, es schadet bei 16-Bit nicht und schützt bei Mehrfachspeicherung vor Artefakten.

Technische Erklärung:

Die "Artefakte" beim Speichern einer Datei sind grundsätzlich nicht vermeidbar, da die begrenzte Auflösung 16-Bit (+/- 32767 Amplitudenstufen) bzw. bei 8-Bit (+/- 127 Amplitudenstufen) immer Rundungsfehler produziert. Als Ergebnis dieser Rundungsfehler treten "Ecken" und "Kanten" und "Treppenstufen" im Signalverlauf auf, welche Oberwellen erzeugen. Oberwellen bedeutet "Artefakte".

Dithering ist nun eine Technik, die keineswegs diese Artefakte vermeiden kann, nein. Aber das Dithering "versteckt" diese "Artefakte" geschickt durch ein künstlich hinzugefügtes Rauschsignal. Als Ergebnis bekommt das Signal ein klein wenig höheres Rauschen, welches die Artefakte überdeckt. Als positiver Nebeneffekt des hinzugefügten Rauschens verändert sich außerdem die Charakteristik der Rundungsfehler. Als Resultat sind somit die Oberwellen zwar immer noch da, haben aber jetzt eine weichere Charakteristik.

Um das zusätzliche Rauschen ein wenig zu kompensieren, wird ein zusätzliches Verfahren, das "Noise Shaping" eingesetzt. Dieser Algorithmus ist ein spezielles digitales Filter, welches das auftretende Rauschen spektral in den hohen Frequenzbereich verschiebt. Da dort das menschliche Ohr weniger empfindlich auf Rauschen reagiert, erscheint das Signal dem menschlichen Ohr als rauschärmer.

Ulf

ulf
Administrator
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Joined: Thu 28. Feb 2008, 16:37

Re: Dithering

Post by ulf »

Hallo knipser, HoWo und Stefan,

noch eine Anmerkung zum Noise Shaping:

Im Klangbeispiel des vorherigen Beitrages kann für Euch schnell der Eindruck entstehen, dass das Dithering mit Noise Shaping das Rauschen doch immens verstärkt hat. Nun fragt man sich berechtigterweise: Dithering und Noise Shping schön und gut, vorher waren zwar Artefakte zu hören, aber das Rauschen war ja geringer.

Dazu noch ein weiteres Klangbeispiel. Ich habe den selben Orginaltitel (a) noch einmal mit Dithering ohne Noise Shaping aber mit 96 kHz (d) und dann ein weiteres Mal mit Dithering und Noise Shaping und mit 96 kHz (e) abgespeichert.

(a) http://www.difitec.de/download/wavepuri ... iginal.wav
(d) http://www.difitec.de/download/wavepuri ... -96khz.wav
(e) http://www.difitec.de/download/wavepuri ... -96khz.wav

Jetzt kann man deutlich hören, dass Noise Shaping erst ab Sampling Raten oberhalb von 88 kHz so richtig greift. Dann wird nämlich ein Großteil der Rauschenergie in den Spektralbereich zwischen 20 kHz bis hin zu 44 kHz (oder höher) verschoben. Aus Sicht der Artefaktminderung gilt das gleiche, nur mit dem riesigen Vorteil, dass jetzt das hohe 8-Bit-Rauschen hauptsächlich im nichthörbaren Bereich oberhalb von 20 kHz liegt. Plötzlich rauscht ein 8 Bit Signal weniger, als man eigentlich rein theoretisch bzw. rechnerisch erwartet. Das ist natürlich nur scheinbar so, nämlich für unsere Ohren.

Also daraus kann man eine weitere sinnvolle Regel für die Anwendung von Dithering und Noise Shaping ableiten:

Dithering in Kombination mit Noise Shaping macht erst bei höheren Abtastraten (größer gleich 88 kHz) Sinn und führt dann zu echten Verbesserungen des (menschlich hörbaren) Rauschanteils.

Bei normalen Abtastraten (32 kHz oder 44kHz oder 48 kHz) ist Dithering auch OK, allerdings sollte Noise Shaping hier mit Vorsicht angewendet werden bzw. gar nicht angewendet werden. Besser noch mal probehören.

Ulf

knipser
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Joined: Sat 5. Jun 2010, 08:53

Re: Dithering

Post by knipser »

Hallo Ulf,
danke für die Antwort.
habe noch eine Frage zum Thema FLAC Plug-in.
Warum kann ich dort nichts konfigurieren und wie ist die voreinstellung
in der Qualität, ist die auf höchster Qualität?

gruß
Knipser

Stefan
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Joined: Fri 12. Feb 2010, 18:00

Re: Dithering

Post by Stefan »

Hallo Ulf,
vielen Dank für die ausführliche Erklärung. Die Klangbeispiele sind geeignet, die eigenen Ohren kritisch zu schulen.
Gruß Stefan

ulf
Administrator
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Joined: Thu 28. Feb 2008, 16:37

Re: Dithering

Post by ulf »

Hallo knipser,

beim Modul FLAC gibt es eigentlich nur einen Konfigurationsparameter und das ist der Komressions-Level. Der kann zwischen 0 bis 8 eingestellt werden. Wir haben in unserem Wavepurity Flac Plugin diesen Wert fest auf 8 (maximale Komprimierung) eingestellt. Das entspricht dem, was die meisten Anwender bezwecken, wenn sie FLAC einsetzen.

Falls es noch weitere Fragen zu FLAC gibt, dann mache bitte einen neuen Thread dafür auf, denn das gehört thematisch nicht zu Dithering.

Ulf

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