Dither, bit e profondità

Dither, bit e profondità

Il segnale audio viene misurato dalla nostra strumentazione migliaia di volte in un secondo per generare una stringa di numeri binari (chiamate parole). Più lunga è ogni parola (in pratica più bit ha) maggiore è l’accuratezza di ogni misura, da questo possiamo dedurre che parole corte danno una risoluzione scarsa del voltaggio del segnale (alta distorsione) mentre le parole lunghe danno una buona risoluzione (bassa distorsione).

“Profondità di bit” o “risoluzione” sono altri termini con cui si va ad indicare la lunghezza delle parole. Facendo un’analogia possiamo dire che la profondità di un bit (lunghezza della parola) corrisponde all’accuratezza della misurazione con un righello in centimetri, millimetri è così via.

Chiariamo subito una cosa, la lunghezza della parola “standard” di 16 bit è adeguata ma non ottimale anche se è lo standard per i cd, perchè come abbiamo detto maggiore è il numero dei bit utilizzato, più uniforme e trasparente sarà il suono risultante anche se lo spazio su disco necessario sarà maggiore.

Possiamo aggiungere che anche se i CD sono in formato 16 bit, suonano meglio se vengono riprodotti da registrazioni a 24 bit. Durante la masterizzazione si aggiunge un “Dither” (rumore a basso livello) alla registrazione a 24 bit e la si esporta o si salva come registrazione a 16 bit. Il processo di dithering rende il suono a 16 bit simile a quello originale nelle vostre “produzioni di musica elettronica” e non.

Adesso cercheremo di introdurre in due parole cos’è il Dither o dithering:

Il vostro Software, il mixer digitale o altro possono avere una risoluzione a 24 bit, ma il risultato finisce su un CD a 16 bit, quando salvate un file audio a 24 bit come un file audio a 16 bit per trasferirlo in un CD, gli ultimi otto bit vengono troncati o tagliati. Il risultato potrebbe essere un suono statico, granuloso a livelli molto bassi. Questa distorsione può essere prevenuta aggiungendo un rumore casuale a basso livello detto (Dither) al segnale, in poche parole una risoluzione di 24 bit può catturare in modo accurato le parti più tranquille di un’esecuzione musicale, cioè i segnali a livello molto basso come code di riverbero. Il troncamento di quel segnale a 16 bit rende il suono dei segnali a basso livello granuloso o sfocato, perchè i 16 bit sono una misura meno accurata della forma d’onda analogica ottenuta utilizzando 24 bit. Questo suono poco comprensibile, chiamato distorsione di quantizzazione, non esiste a livelli normali. Cosa causa questa distorsione ? Ogni parola digitale è costituita da un certo numero di bit, durante la quantizzazione, il convertitore A/D (Analogico digitale) assegna il numero digitale più vicino possibile per riuscire a rappresentare il voltaggio misurato di ogni campione. L’ultimo bit, quello più a destra  (bit meno significativo, detto anche LSB, Least Significant Bit) si attiva o disattiva a seconda che il convertitore arrotondi il valore della parola in alto o in basso. Se questo cambiamento avviene nel sedicesimo bit, potrebbe essere appena udibile, per esempio, un piccolo rumore durante passaggi tranquilli. Inoltre una registrazione a 24 bit ha 256 livelli possibili negli 8 bit più bassi. Ma dopo che il segnale viene troncato a 16 bit, questa risoluzione viene persa.

Per risolvere questo problema , il “Dithering” aggiunge rumore casuale (uno e zeri casuali) agli 8 bit più bassi del segnale a 24 bit (a circa – 100 db) prima che essi vengano troncati a 16 bit. Questo rumore modula il sedicesimo bit con informazioni a 24 bit ( bit da 17 a 24 ) nella forma di modulazione a densità di impulso. Il valore medio di quell’onda quadra modulata è recuperato da un filtro passa-basso. Quindi per la maggior parte della qualità il suono a 24 bit è ripristinato e la distorsione da quantizzazione cambia in un sibilo leggero.

Per rendere questo sibilo aggiunto meno udibile, viene usata una tecnica chiamata “noise Shaping” ovvero modellazione del rumore. Il “Noise shaping” applica un filtro di oversampling (letteralmente, sovracampionamento) al rumore, che riduce il suo livello nel range delle frequenze medie a cui le vostre orecchie sono più sensibili e aumenta il suo livello nelle alte frequenze dove è meno udibile.

Se confrontate il segnale troncato originale, il suono di un segnale troncato a cui è stato applicato il dither è leggermente più trasparente, le dissolvenze e le code dei riverberi risultano più uniformi e c’è molto più dettaglio sonoro.

Questo argomento viene approfondito nei “Corsi di musica elettronica (electronic music production)” o  ” Corsi per dj producer” che proponiamo.

Fonte : Bruce Bartlett – Jenny Bartlett