IL DITHER: Cos’è e quando usarlo

di Lorenzo Sebastiani

Ciao,

Quante volte leggiamo fra le varie options di una suite di mastering la funzione “dithering”? La attiviamo, la disattiviamo e non riusciamo a “sentire” il risultato in modo così “evidente”.
Ebbene questo importante strumento è un anello imprescindibile della catena di mastering, soprattutto in fase di bit-depth reduction per la stampa di un CD Audio.

Una forma d’onda sappiamo essere formata da tantissimi campioni che nel caso del formato CD Audio è pari a 44.100 campioni per secondo. Ciascun campione (che di fatto è un punto della forma d’onda) è rappresentato da una frase di 8, 16, 24 o 32 bit. Quanto più è alto il numero di bit tanto più elevata è la qualità della rappresentazione dinamica del segnale audio.
Quando ad esempio registriamo e mixiamo a 24 bit e poi “convertiamo” il risultato a 16 bit per stampare un CD Audio stiamo di fatto riducendo la qualità di tale rappresentazione perché da ogni campione stiamo “buttando via” 8 bit.
Questa operazione è definita “approssimazione” e produce degli effetti collaterali acusticamente udibili.

Facciamo finta che il valore di uno dei punti che formano una sinusoide a 500Hz sia 3,452: con un’approssimazione il valore verrebbe ridotto a 3.45, perdendo uno 0,002. Ogni volta che avremo il valore 3,452 ricorrerà lo stesso errore. La ciclicità dell’errore genera delle armoniche indesiderate nel segnale di partenza (distorsione armonica) maggiormente udibili in momenti musicali a bassa dinamica e con strumenti solisti (ad esempio la coda di un violino).

Il dithering nasce per ridurre tali effetti collaterali, legati alla ciclicità dell’errore di quantizzazione, introducendo nel segnale audio originale (quindi prima della riquantizzazione) un rumore (per definizione casuale) a bassissimo livello difficilmente udibile che elimina tale ciclicità alla base della distorsione armonica.
Tornando al nostro valore 3,452 se una volta venisse sommato un valore casuale di 0,005 e un’altra volta ne venisse sommato uno di 0,001 nel primo caso avremmo un risultato di 3,46 mentre nel secondo otterremmo 3,45. Ecco che abbiamo interrotto la ciclicità dell’errore.

Esistono poi tecniche avanzate di dithering come il noise-shaping che consente di “modellare” il rumore aggiunto, spostando la sua energia in zone dello spettro audio meno sensibili all’orecchio umano (e quindi meno udibili).
Nell’immagine sottostante un esempio di Dither del tipo POW-R (Psychoacoustically Optimized Wordlenght Reduction) pensato per ottimizzare il risultato anche a livelli di ascolto normali.

Il dithering andrebbe applicato ogni qualvolta si attui un processo di quantizzazione o ri-quantizzazione.
Nello specifico, esistono soluzioni variegate in funzione del programma audio (speaker, musica pop, orchestra, ecc…) e del numero di passaggi che tale programma dovrà attraversare.