Devenir membre
Devenir Membre

ou
Connexion
Se connecter

ou
pédago
146 réactions

Tout savoir sur le dithering

Le dithering fait du bruit

Passer de la haute résolution au format 16 bits/44 kHz est un sale boulot, mais il faut bien que quelqu'un le fasse.

Pour la produc­tion de musique, le format audio­nu­mé­rique de desti­na­tion possède géné­ra­le­ment une taille de mot de 16 bits et une fréquence d’échan­tillon­nage de 44,1 kHz. Les vieux systèmes réali­saient les trai­te­ments internes en 16 bits/44,1 kHz, ce qui n’était pas sans poser problème : à chaque opéra­tion (chan­ge­ment du niveau, inser­tion d’un égali­seur, etc.), le résul­tat des calculs appliqués était arrondi en 16 bits. Après une succes­sion d’opé­ra­tions, ces approxi­ma­tions s’ac­cu­mu­laient et engen­draient une sorte de « flou sonore ».

 

L’étape tech­no­lo­gique suivante a permis d’aug­men­ter la réso­lu­tion interne des systèmes audio­nu­mé­riques. Les opéra­tions mathé­ma­tiques produi­sant un résul­tat « excé­dant » les 16 bits n’étaient plus un problème car les trai­te­ments internes en 24, 32, 64 et même 128 bits étaient deve­nus monnaie courante. Tant que l’au­dio restait dans le système, le dépas­se­ment de la réso­lu­tion n’était plus un problème.

 

De nos jours, les systèmes d’en­re­gis­tre­ment sur disque dur écrivent et lisent en 24, 32 ou 64 bits et le reste de vos équi­pe­ments (console numé­rique, synthés numé­riques, etc.) possède égale­ment une réso­lu­tion interne suffi­sam­ment élevée. Pour­tant, malgré l’in­tro­duc­tion de certains formats audio à haute réso­lu­tion, votre produc­tion sera très vrai­sem­bla­ble­ment diffu­sée sous ses formes plus popu­laires, c’est-à-dire à partir d’un CD audio ou d’un fichier mp3 en 16 bits/44,1 kHz.

 

Qu’est-il advenu des « bits supplé­men­taires » ? Avant l’avè­ne­ment du dithe­ring, ils étaient tout bonne­ment écar­tés (imagi­nez dans quel état étaient ces pauvres bits, surtout après avoir été appe­lés « bits de poids faible » pendant toute leur vie). Concrè­te­ment, cela se mani­fes­tait par exemple par des queues de reverb coupées de façon abrupte dès qu’elles passaient sous la limite des 16 bits. Vous avez peut-être déjà entendu un genre de « bour­don­ne­ment » à la fin d’un fondu de sortie (fade out) ou d’une queue de reverb… Il s’agit du son des bits supplé­men­taires qui ont été impi­toya­ble­ment « muse­lés ».

 

Le dithe­ring à la rescousse

 

Le dithe­ring est un concept qui, dans son expres­sion la plus simple, ajoute un bruit aux signaux de niveau extrê­me­ment faible en utili­sant les données des bits de poids faible (LSB) pour influer sur le son des bits de poids fort (MSB). Un peu comme si leur esprit survi­vait dans le son de l’en­re­gis­tre­ment malgré leur dispa­ri­tion.

 

Le fait d’am­pu­ter des bits est appelé tron­ca­ture. Certains grands parti­sans du dithe­ring affirment que cette tech­nique élude en quelque sorte le proces­sus de tron­ca­ture. Mais c’est une idée fausse. Avec ou sans dithe­ring, lorsqu’un signal en 24 bits finit sur un CD en 16 bits, huit bits ont été tronqués et ne sont plus audibles. Néan­moins, il y a une diffé­rence entre le dithe­ring et la tron­ca­ture bête et méchante.

 

Le problème de la tron­ca­ture

 

Dans un signal tronqué, la raison pour laquelle vous enten­dez une sorte de bour­don­ne­ment à la fin d’un fondu réside dans le fait que le bit de poids le plus faible, qui essaie de suivre le signal, passe alter­na­ti­ve­ment de 0 à 1. Ce bour­don­ne­ment est appelé bruit de quan­ti­fi­ca­tion parce qu’il appa­raît pendant le proces­sus de quan­ti­fi­ca­tion de l’au­dio, c’est à dire quand le flux audio est trans­formé en pas distincts. Dans un enre­gis­tre­ment en 24 bits, le niveau est éche­lonné sur 256 pas (en raison des 8 bits de poids faible sous les 16 bits). Mais une fois que l’en­re­gis­tre­ment a été tronqué, la réso­lu­tion ne permet plus de repro­duire tous ces chan­ge­ments de niveau.

 

Toute­fois, gardez bien à l’es­prit que la diffé­rence se fait sur les signaux de niveau très faible. Pour un mix punk-rock-indus dans lequel tous les niveaux sont dans le rouge, il est probable que vous n’au­rez même pas besoin d’une réso­lu­tion de 16 bits. Mais si vous essayez d’en­re­gis­trer fidè­le­ment l’acous­tique d’un lieu jusque dans sa moindre réso­nance, vous aurez besoin d’une bonne réso­lu­tion pour les portions de signal de niveau très réduit.

 

Fonc­tion­ne­ment du dithe­ring

 

Partons d’un signal enre­gis­tré en 24 bits afin de raison­ner à partir d’un exemple concret. Le proces­sus de dithe­ring ajoute un bruit aléa­toire aux huit bits de poids le plus faible parmi les 24 bits. Ce bruit n’est pas le même dans les deux canaux pour ne pas dégra­der la sépa­ra­tion stéréo.

 

Il peut sembler bizarre qu’ajou­ter du bruit puisse amélio­rer le son. Pour­tant, on utili­sait déjà un procédé analogue avec le signal de bias (préma­gné­ti­sa­tion) des magné­to­phones à bande analo­gique. En effet, les bandes analo­giques ne sont linéaires (sans distor­sion) que sur une partie rela­ti­ve­ment étroite de leur courbe d’hys­té­ré­sis. Tout le monde sait que de la distor­sion appa­raît quand on entre trop fort sur la bande. En revanche, beau­coup ignorent le fait que sous un certain niveau, le signal peut être égale­ment horri­ble­ment distordu. La préma­gné­ti­sa­tion ajoute un signal sonore imper­cep­tible, car hors du spectre audible, dont le niveau se situe à la limite infé­rieure de la région linéaire. Les signaux de niveau réduit sont ajou­tés au signal de préma­gné­ti­sa­tion de sorte que ce dernier les ampli­fie pour qu’ils atteignent la région linéaire de la bande où ils seront repro­duits sans distor­sion.

 

De même, le fait d’ajou­ter du bruit aux huit bits de poids faible augmente leur ampli­tude et trans­pose les infor­ma­tions qu’ils contiennent dans les bits de poids plus élevé. Ainsi, la partie la plus faible de la plage dyna­mique n’est plus en corré­la­tion directe avec le signal origi­nal mais résulte de la combi­nai­son du bruit et des infor­ma­tions présentes dans les huit bits de poids faible. Ce procédé réduit le bruit de quan­ti­fi­ca­tion qui est remplacé par une sorte de « chuin­te­ment » doux modulé par les infor­ma­tions de niveau réduit. À l’écoute, l’avan­tage le plus percep­tible concerne les fondus, qui deviennent plus doux et réalistes, mais égale­ment la repro­duc­tion des détails sonores.

 

Bien que l’ajout de bruit semble être a priori une mauvaise idée, le béné­fice psycho-acous­tique final est réel. Étant donné que le bruit ajouté par le proces­sus de dithe­ring possède une réponse en fréquence et un niveau constants, nos oreilles arrivent faci­le­ment à en extraire le contenu (le signal). Nous avons vécu suffi­sam­ment long­temps avec du bruit pour qu’un niveau d’en­vi­ron 90 dB soit tolé­rable, tout spécia­le­ment si cela nous permet de perce­voir une dyna­mique subjec­tive plus grande.

 

Mais ce n’est pas tout : il existe diffé­rents types de bruit de dithe­ring plus ou moins percep­tibles. Le dithe­ring peut être large bande, auquel cas la distor­sion est rappor­tée à son mini­mum tandis que le bruit est légè­re­ment plus audible. Inver­se­ment, un dithe­ring sur une bande plus étroite entraî­nera un bruit perçu plus faible mais lais­sera passer une très légère distor­sion.

 

Sculp­ter le bruit

 

 

iZotope Ozone

Le plugin de maste­ring iZtope Ozone possède une section de dithe­ring qui propose diffé­rents types de dithe­ring, des options permet­tant de sculp­ter le bruit, la possi­bi­lité de réduire la réso­lu­tion de 8 à 24 bits et tout un choix de montants de dithe­ring.


 

Pour rendre le dithe­ring encore plus discret, les outils de struc­ture du bruit (noise shaping) répar­tissent le bruit dans le spectre audio de sorte que sa plus grande partie soit canton­née aux régions où notre système audi­tif est le moins sensible (notam­ment les hautes fréquences). Certaines courbes de struc­ture du bruit sont extrê­me­ment complexes et présentent des creux impor­tants dans les régions où nos oreilles sont les plus sensibles (géné­ra­le­ment, le médium).

 

Une fois encore, cela rappelle le bias des bandes analo­giques qui se situe géné­ra­le­ment autour des 100 kHz, bien loin du spectre audible. Bien entendu, de telles fréquences sont inac­ces­sibles dans un système qui échan­tillonne à 44,1 ou même 96 kHz, mais diffé­rents algo­rithmes de noise shaping poussent le signal de dithe­ring aussi haut que possible, juste sous la fréquence de Nyquist qui corres­pond à la moitié de la fréquence d’échan­tillon­nage, autre­ment dit à la fréquence la plus haute que le système peut enre­gis­trer et resti­tuer.

 

Les fabri­cants utilisent diffé­rents algo­rithmes de struc­ture du bruit… Certains outils permettent de sélec­tion­ner les algo­rithmes de dithe­ring et de struc­ture du bruit, autre­ment dit vous pour­rez choi­sir la combi­nai­son qui donne le meilleur résul­tat en fonc­tion de la musique sur laquelle vous travaillez. Tous les algo­rithmes ne sont pas équi­va­lents, donc leur rendu sonore sera diffé­rent.

 

Les règles du dithe­ring

 

La règle d’or du dithe­ring consiste à ne pas trai­ter deux fois le signal. Le dithe­ring doit être effec­tué unique­ment lorsque vous conver­tis­sez la source audio à haute réso­lu­tion dans le format CD final.

 

Par exemple, si vous souhai­tez trai­ter un fichier 16 bits conte­nant déjà un dithe­ring dans un éditeur audio à haute réso­lu­tion, l’édi­teur en ques­tion devrait norma­le­ment préser­ver le signal de dithe­ring. Dans ce cas, au moment de repor­ter la version éditée en 16 bits, effec­tuez simple­ment le trans­fert des données sans appliquer de dithe­ring.

 

Un autre problème peut éven­tuel­le­ment appa­raître si vous deman­dez à un studio de maste­ring ou à une société de pres­sage de faire un fondu enchaîné avec deux fichiers en 16 bits conte­nant un dithe­ring. Des arte­facts peuvent appa­raître lors du fondu enchaîné des deux fichiers. Il vaut mieux commen­cer par faire le cross­fade, puis ajou­ter le dithe­ring au résul­tat.

 

Véri­fiez égale­ment que la fonc­tion de dithe­ring des diffé­rentes appli­ca­tions que vous utili­sez est désac­ti­vée par défaut ou qu’elle n’a pas été acti­vée acci­den­tel­le­ment puis enre­gis­trée dans les préfé­rences. Géné­ra­le­ment, il vaut mieux désac­ti­ver la fonc­tion de dithe­ring et ne l’uti­li­ser que lorsque vous en avez besoin.

 

À ce sujet, notez que Cubase (à partir de SX) possède un plugin de dithe­ring UV22 conçu par Apogee. Vous pouvez l’in­sé­rer dans la sortie master. Mais n’ou­bliez pas sa présence au moment où vous déci­de­rez d’ajou­ter un plugin tel que le Waves L1-Ultra­maxi­mi­zer+ car il possède égale­ment une fonc­tion de dithe­ring qui est acti­vée par défaut lorsque vous insé­rez le plugin. Par consé­quent, véri­fiez bien que vous n’ap­pliquez pas de dithe­ring deux fois de suite et désac­ti­vez cette fonc­tion dans chaque outil utilisé.

 

 

Dithering dans Cubase

Si vous insé­rez le plugin de dithe­ring de Cubase, il sera activé par défaut. Assu­rez-vous donc que tous les autres plugins de maste­ring que vous avez ajou­tés n’ap­pliquent pas de dithe­ring (sur la capture d’écran, le dithe­ring Waves est éteint). Ou désac­ti­vez la section de dithe­ring de Cubase et utili­sez plutôt l’al­go­rithme d’un autre plugin.


 

La meilleure façon de consta­ter les avan­tages du dithe­ring est d’am­pli­fier au maxi­mum certains signaux de niveau très réduit puis de compa­rer les perfor­mances des diffé­rents algo­rithmes de dithe­ring et de struc­ture du bruit. Si votre musique possède une réponse dyna­mique natu­relle, un dithe­ring adapté peut effec­ti­ve­ment adou­cir le son et lui garan­tir l’ab­sence de distor­sion de quan­ti­fi­ca­tion lorsque vous rédui­sez la réso­lu­tion à 16 bits.

 

Origi­nel­le­ment écrit en anglais par Craig Ander­ton et publié sur Harmony Central.

Traduit en français avec leur aimable auto­ri­sa­tion.


Vous souhaitez réagir à cet article ?

Se connecter
Devenir membre
cookies
Nous utilisons les cookies !

Oui, Audiofanzine utilise des cookies. Et comme la dernière chose que nous voudrions serait de perturber votre alimentation avec des choses trop grasses ou trop sucrées, sachez que ces derniers sont fait maison avec des produits frais, bio, équitables et dans des justes proportions nutritives.
Ce que cela veut dire, c’est que les infos que nous y stockons ne visent qu’à simplifier votre usage du site comme à améliorer votre expérience sur nos pages et vous afficher des publicités personnalisées (en savoir plus).

Nous tenons à préciser qu’Audiofanzine n’a pas attendu qu’une loi nous y oblige pour respecter la vie privée de nos membres et visiteurs. Les cookies que nous utilisons ont en commun leur unique objectif qui est d’améliorer votre expérience utilisateur.

Tous nos cookies
Cookies non soumis à consentement
Il s'agit de cookies qui garantissent le bon fonctionnement du site Audiofanzine. Le site Web ne peut pas fonctionner correctement sans ces cookies. Exemples : cookies vous permettant de rester connecté de page en page ou de personnaliser votre utilisation du site (mode sombre ou filtres).
Google Analytics
Nous utilisons Google Analytics afin de mieux comprendre l’utilisation que nos visiteurs font de notre site pour tenter de l’améliorer.
Publicités
Ces informations nous permettent de vous afficher des publicités qui vous concernent grâce auxquelles Audiofanzine est financé. En décochant cette case vous aurez toujours des publicités mais elles risquent d’être moins intéressantes :) Nous utilisons Google Ad Manager pour diffuser une partie des publicités, des mécanismes intégrés à notre CMS pour le reste. Nous sommes susceptibles d’afficher des publicités provenant de notre propre plateforme, de Google Advertising Products ou encore de la régie Adform.

Nous tenons à préciser qu’Audiofanzine n’a pas attendu qu’une loi nous y oblige pour respecter la vie privée de nos membres et visiteurs. Les cookies que nous utilisons ont en commun leur unique objectif qui est d’améliorer votre expérience utilisateur.

Tous nos cookies
Cookies non soumis à consentement

Il s’agit de cookies qui garantissent le bon fonctionnement du site Audiofanzine. Le site Web ne peut pas fonctionner correctement sans ces cookies. Exemples : cookies vous permettant de rester connecté de page en page ou de personnaliser votre utilisation du site (mode sombre ou filtres).

Google Analytics

Nous utilisons Google Analytics afin de mieux comprendre l’utilisation que nos visiteurs font de notre site pour tenter de l’améliorer. Lorsque ce paramètre est activé, aucune information personnelle n’est envoyé à Google et les adresses IP sont anonymisées.

Publicités

Ces informations nous permettent de vous afficher des publicités qui vous concernent grâce auxquelles Audiofanzine est financé. En décochant cette case vous aurez toujours des publicités mais elles risquent d’être moins intéressantes :) Nous utilisons Google Ad Manager pour diffuser une partie des publicités, des mécanismes intégrés à notre CMS pour le reste. Nous sommes susceptibles d’afficher des publicités provenant de notre propre plateforme, de Google Advertising Products ou encore de la régie Adform.


Vous pouvez trouver plus de détails sur la proctection des données dans la politique de confidentialité.
Vous trouverez également des informations sur la manière dont Google utilise les données à caractère personnel en suivant ce lien.