Beim Dithering wird die Wortbreite eines digitalen Signals in eine niedrigere Bittiefe konvertiert. Arbeitet eure Audiosoftware z. B. mit einer Auflösung von 24 Bit oder 32 Bit, so muss für den CD-Standard von 16 Bit eine Umrechnung der digitalen Audiodaten erfolgen, damit der Dynamikumfang des Signals nicht verloren geht. Ein weiteres Problem stellen die sogenannten Quantisierungsverzerrungen dar, die durch den Ditheringprozess stark vermindert werden können. Da es sich hierbei um einen »Feinschliff« handelt, nach dem das Signal keine weiteren Veränderungen erfahren sollte, befindet sich die Ditheringfunktion am Ende der Masteringkette.
Je schneller der Limiter des Loudness Maximizers arbeitet, desto lauter wird die Gesamtwirkung des Ausgangssignals. Ihr erreicht dies, indem ihr ggf. die Releasezeit des Limiters verkürzt (z. B. deutlich unter 500 ms). Eine zu starke Verkürzung der Releasezeiten zieht aber für gewöhnlich Übersteuerung und damit auch unzulässige Signalverzerrungen nach sich. Auf der anderen Seite lässt sich über den Daumen
gepeilt angeben, dass ihr die Releasezeiten umso länger wählen solltet, je stärker die Begrenzung durch den Limiter stattfindet.
Was sind Bittiefe und Wortlänge?
Bittiefe und Wortlänge bezeichnen dasselbe. Die Wortlänge wird in Bit angegeben und ist der entscheidende Faktor für die Dynamik des digitalisierten Audiomaterials. In der Abbildung könnt ihr sehen, wie sich Wortlänge und Samplerate voneinander unterscheiden. Die Samplerate bestimmt, wie viele Samples bei der Digitalisierung eines analogen Signals von diesem genommen werden. Je mehr Samples pro Minute zur Verfügung stehen (z. B. 96 kHz statt 44,1 kHz), umso besser können hohe Frequenzen in der Digitalisierung des analogen Signals abgebildet werden. Durch das Erhöhen der Bitrate (z. B. 24 Bit statt 16 Bit) steht mehr Dynamikumfang zur Verfügung bzw. lässt sich das Signal-Rausch-Verhältnis verbessern.
So funktioniert Dithering
Für eine Erläuterung des Ditherings müssen wir uns erst einmal anschauen, wie ein digitales Audiosignal überhaupt aufgebaut ist. Wenn ihr euch die nächste Abbildung anschaut, so lässt sich nicht sofort erkennen, dass digitale Audioinformationen in einzelne Schritte unterteilt sind.
Tatsächlich besteht eine »Wellenform« aber nur aus separaten Abtastungen, wie ihr in der hineingezoomten grafischen Darstellung erkennen könnt. Diese nehmen wir erst in ihrer konkreten Abfolge als zusammenhängendes Audiosignal wahr.
Muss die Wortbreite nun verringert werden, z. B. von 32 Bit auf 16 Bit, so ist der Dynamikabstand zwischen den einzelnen Abtastungen nun größer, die Wellenform wird sozusagen mehr und mehr »aufgebrochen«. Diese fehlende Interpolation macht sich als Quantisierungsfehler in Form von Artefakten bemerkbar, die im ursprünglichen Originalsignal nicht enthalten waren. Eingangs habe ich diese bereits als Quantisierungsverzerrungen erwähnt.
Beim Dithering löst ihr dieses Problem, indem die Ditheringfunktion dem Signal mit der verringerten Wortbreite ein sehr leises Rauschen (Quantisierungsrauschen) hinzufügt, das sich nahezu gleichmäßig über sämtliche Frequenzbereiche erstreckt. Da dieses Rauschen weniger »hart« ist als dasjenige, das im Signal selbst enthalten ist, kann es beim Dithering zu echten »magischen« Momenten kommen. So ist es aufgrund der technischen Zusammenhänge beispielsweise möglich, dass der wahrgenommene
Dynamikumfang nach der Verringerung der Wortbreite sogar größer ist als dasursprüngliche Signal-Rausch-Verhältnis, obwohl Rauschen hinzugefügt wurde.
Parameterbeschreibung Dithering
Bit Depth: Hier legt ihr die Wortbreite des Ausgangsmaterials fest.
Dither Amount: Über diese Auswahl bestimmt ihr, wie viele Bits für das Dithering herangezogen werden.
Noise Shaping: Über diese Auswahl bestimmt ihr, wie das hinzugefügte Rauschen verändert werden soll, um dem Dithering zuträglich zu sein und zugleich beinahe unhörbar zu bleiben. Eine typische Form wäre etwa der Einsatz eines Filters, der das zusätzliche Rauschen zu den tieferen Frequenzen hin stark absenkt.
Auto-Blanking: Diese Funktion unterbindet das Hinzufügen von Ditherrauschen, wenn das Originalsignal still ist.
Limit Peaks: Mit dieser Funktion könnt ihr eine automatische Pegelbegrenzung des Ditherrauschens aktivieren. Besonders wenn ihr Rauschen mit stark konturiertem Frequenzverlauf anwendet, ist diese Funktion hilfreich, um das Ditherrauschen deutlich weniger hörbar zu machen.
Praxistipps für das Dithering
Je mehr Dither (Amount), desto besser?
Diese Gleichung geht nicht auf. Nutzt beim Dithering Amount 1 Bit Wortbreite, so können zwar eventuell Verzerrungen übrig bleiben, die nicht vom Ditherrauschen maskiert werden. Andererseits kann aber eine zu hohe Bitanzahl (konkret: 2 Bit) auch zu einem höheren Grundrauschen des Audiomaterials führen.
Warum hat meine Audiodatei nach dem Dithering auf 16 Bit Wortbreite noch immer eine
24-Bit-Auflösung?
Ein Mastering-Plug-in rechnet lediglich die Signalinformationen um. Die Dateispezifikationen müssen aber erst noch durch das Hostprogramm gewandelt werden. Dabei werden diejenigen Bits, die das Mastering-Plug-in beim Dithering leer hinterlässt, einfach abgeschnitten.
Ist es nicht besser, sofort mit 16 Bit und 44,1 kHz zu arbeiten, wenn später per Dithering auf
diese Werte heruntergerechnet werden muss, um eine Audio-CD zu erstellen?
Die Antwort ist klar: Nein. Indem ihr mit höheren Wortbreiten und Sampleraten arbeitet, bringt ihr wichtige Daten in den Ditheringprozess mit ein, durch die die Errechnung eines höherwertigen Audiosignals ermöglicht wird.
Vorsicht, Falle!
Ein Standardfehler ist es, das Dithering mehrmals innerhalb des Masteringprozesses durchzuführen. Das Dithern des Audiomaterials sollte stets zum Schluss und optimal nur ein einziges Mal erfolgen. Nur so könnt ihr die bestmögliche Audioqualität erzielen.
Dieser Artikel ist ein Auszug aus dem Buch „Homerecording“ von Carsten Kaiser. Alle Infos zum Buch, das Inhaltsverzeichnis und eine kostenlose Leseprobe findet ihr bei uns im Shop.