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Le dithering, ça s'entend?

Le dithering, ça s'entend?

Messagede francolamuerte le 15Juin2009 06:08

Sur internet, c’est souvent un sujet qui est beaucoup discuté avec des mots, des formules mathématiques, mais beaucoup moins avec de simples exemples sonores concrets.

Je me propose ici de combler au passage cet éventuel petit manque. Via mes exemples sonores, vous pourrez entendre des illustrations concrètes et apparentes du dithering sur le son (ma voix). Je ne désire pas spécialement m’embarquer directement ici dans de longues explications poussées concernant ce sujet délicat qui se présente lorsque l’on procède à une requantification de la profondeur de bit d’un signal sonore numérique (lorsque l’on exporte un signal encodé en 24 ou 32 bit en un signal de 16 bit par exemple). Néanmoins, nous trouvons sur internet des explications, ma foi, assez complètes sur le sujet. Par exemple ICI! ou encore mieux (à mon avis) LÀ! sur ce très sympathique .pdf de Romain Pagniez. Si vous n’avez aucune idée de ce que peut représenter le dithering, je vous encourage à lire ces liens afin de mieux apprécier les exemples sonores que je vous ai préparés.

Les troubles provenant de la requantification de la profondeur de bit sont audibles surtout sur les parties très faibles d’un signal (les queues de reverbs à faible amplitude, chuchotements, les fade IN, fade OUT notamment sur les masters etc.). Pour cette raison j’ai enregistré ma voix (une phrase), et j’ai atténué son gain de -56 dB. Voici pratiquement comment j’ai procédé et voici les exemples sonores comme tels.



01-

Dans Nuendo, avec une fréquence d’échantillonnage de 44.1 kHz et une profondeur de 32 bit, j’ai enregistré une simple phrase brute (sans traitement d’EQ ou autre). J’ai, comme mentionné, atténué son gain de -56 dB. J’ai exporté cette .wav avec la même profondeur de bit que la prise, soit 32 bit. J’ai ensuite réimporté la .wav dans le projet et j’ai augmenté son volume de +56 dB. Le résultat était identique à l’originale.

Voici donc le rendu sonore une fois réimporté et boosté de +56 dB tel qu’il pouvait sonner dans ma session Nuendo :

Voix 32 bit + 56 dB

Il n’y a rien à redire, tout est normal, on retrouve les décibels perdus, c’est tout.



02-

Toujours en partant de ma prise initiale de 32 bit atténuée de -56 dB, je l’ai exporté en 16 bit SANS dither. Je l’ai réimporté et j’ai augmenté son gain de +56 dB. Voici donc le rendu sonore tel qu’il pouvait sonner dans ma session Nuendo :

Voix 32 bit quantifiée en 16 bit SANS dither + 56 dB

On perçoit très bien l’effet de la distorsion de la quantification (32 bit vers 16 bit) étant donné qu’il n’y a pas de dithering qui a été appliqué lors de la conversion.



03-

Dans ce troisième exemple sonore, il s’agit de ma prise de départ (32bit) atténuée de -56 dB exporté en 16 bit AVEC le dither du plugin L2 de WAVES, puis réimporté dans Nuendo et augmenté de +56 dB :

Voix 32 bit quantifiée en 16 bit AVEC dither WAVES L2 + 56 dB

Image

On entend très bien que le bruit de dispersion ajouté par le dither permet d’atténuer la distorsion de la quantification que nous entendions à l’exemple 2. En revanche, nous percevons un « bruit » continu, c’est justement le bruit ajouté par le dither, pas pour rien qu’on l’appelle bruit de dispersion! Eh! Mais pensez-y bien là, il s’agit d’une prise au départ atténuée de -56 dB, il est évident que le « souffle » du dither ne transparaitrait pas de la sorte sur une prise normale en décibel.



04-

Voyons un dernier exemple qui est, au niveau du processus, exactement la même chose que l’exemple 3, la différence étant ici l’utilisation d’un autre plugin de dithering. À l’exemple 3 c’était le dither du WAVES L2, ici c’est le dither du plugin UV22HR fourni avec Nuendo :

Voix 32 bit quantifiée en 16 bit AVEC dither UV22HR + 56 dB

Image

Le dithering rempli encore une fois son rôle de « masquer » la distorsion causée par la requantification de la profondeur de bit. Nous pouvons cependant remarquer que le « timbre » de ce dither diffère en fréquence et en amplitude par rapport au dither du WAVES L2 (que je préfère personnellement).

En espérant que mes petits exemples auront pu satisfaire la curiosité de certains d’entre vous qui se demandaient si le dithering n’était qu’un phénomène abstrait ou s’il avait vraiment un impact concret sur le son.

Comme le CD possède une profondeur de 16 bit et comme les musiques arrivent au processus de mastering en 24 voire 32 bit, il est donc crucial, pour obtenir sur le CD un rendu sonore se prévenant des erreurs de quantification, d’appliquer un dithering en toute fin de chaîne du processus de mastering. Une fois le dithering appliqué, on ne peut plus appliquer d’autres traitements. Le dithering est une espèce de « sceau » final en quelque sorte.

Sur Reason par exemple, chaque fois que vous exportez votre morceau on vous demande si vous voulez appliquer le dither fourni par le logiciel. Voici mon conseil :

Si vous avez fait votre mastering directement dans votre session Reason (avec les MClass et alouette…) et que vous voulez graver directement votre morceau sur CD, cochez cette option. En revanche, si votre processus créatif n’est pas terminé, si vous exportez votre morceau (ou section de morceau) simplement pour l’ouvrir en .wav dans un autre séquenceur, ou si vous prévoyez faire votre mastering maison sur un autre logiciel, ne cochez pas cette option.

Bien à vous :)
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Re: Le dithering, ça s'entend?

Messagede Privteer le 15Juin2009 06:37

Très intéressant et très bien illustré par tes exemples.

La question que je me pose, franco, c'est pourquoi dis tu :
Si vous avez fait votre mastering directement dans votre session Reason (avec les MClass et alouette…) et que vous voulez graver directement votre morceau sur CD, cochez cette option.


en effet, pour graver un CD nous utilisons nécessairement un "autre logiciel" après après avoir sauvegardé le morceau en wav depuis Reason... personellement, j'utilise Musicmatch-Jukebox (MMJ) dont les convertisseurs et la fonction de gravure de CD (encodeurs pour CDA) sont particulièrement efficaces et d'une qualité irréprochable.
Ainsi, lorsque j'exporte mes wav de Reason, je sauvegarde en 48000Htz / 24-bits, qui sont également mes paramètres de travail sous Reason ou Cubase ou autre. Je place mes wav dans MMJ, je demande à MMJ de me graver mon CD audio et j'ai un son qui correspond à mes wav... cela veut-il dire que MMJ (qui encode donc en 44100Htz et 16-bits) applique de lui-même sans paramétrage un effet de Dither audio ?

- Qu'advient-il si je sauvegarde en 48000Htz / 16-bits depuis Reason SANS dithering et que je grave mon CD audio ?... MMJ va-t-il effectuer une opération de Dithering pour compenser d'éventuelles distortions mais que je n'entend pas sur ma wav ? (à priori, non, puisque 16-bits !)

- Même question si je sauvegarde en 48000Htz/16-bits mais AVEC dithering audio cette fois ? (cela serait logique si MMJ ne fait pas de dithering !)


En fait, jusqu'au processus de MASTERISATION (qui consiste donc à fixer sur un support final prévu à la diffusion ou la pièce maitresse pour la copie des support de diffusion finale) il est conseillé de rester dans la même fréquence d'échantillonage avec la même profondeur de bits. Cela évite justement les problèmes de Dither, puis cela permet de pouvoir effectivement travailler numériquement sur les donées, sans avoir d'altérations. Par contre, pour la "conformation" (ou masterisation), une convertion est souvent nécessaire. C'est précisément à ce moment et autant que possible UNIQUEMENT à ce moment que le Dither devrait être appliqué si besoin (cela dépend évidemment du standard du support utilisé).

Dans l'audiovisuel actuel, nous travaillons de plus en plus avec des fréquences d'échantillonage très élevées et sur une profondeur de bits de plus en plus importante. Il n'est pas rare au Cinéma aujourd'hui, qu'une bande son soit constituée à partir de prise en 192KHtz / 64-bits. Pourtant le CD de la bande originale du film, lui, sera en 44100Htz / 16-bits. C'est uniquement après le mixage final et à la dernière étape du Master (la conformation, donc) que l'on rebascule sur du 44100Htz / 16-bits. Tout le traitement sonore et le mixage s'effectue dans le format d'origine.

En tout cas, ce thread est vraiment intéressant. Merci à toi francolamuerte au bel accent :wink:
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Re: Le dithering, ça s'entend?

Messagede francolamuerte le 15Juin2009 07:07

Bel ajout de ta part privteer.

Voici ce que j'indique à propos du dither de Reason. Si les gens veulent graver sur CD (sans faire de conversion comme tu le fais via ton logiciel de gravure) leur morceau qu'ils ont finalisé sur leur session Reason, l'export en 44.1 kHz en 16 bit AVEC dither s'impose. Sinon, si comme toi, vous appliquez des changements de fréquence d'échantillonnage et de profondeur de bit ensuite (via des logiciels comme WaveLab ou même des séquenceurs généralistes comme Cubase ou comme tu sembles le faire via des logiciels de gravure), à ce moment, il vaut mieux ne pas cocher l'option dither sur Reason, et il vaut mieux en effet ne pas changer la fréquence d'échantillonnage.

Le dithering a davantage rapport avec la profondeur de bit qu'avec la fréquence d'échantillonnage si je ne m'abuse.

cela veut-il dire que MMJ (qui encode donc en 44100Htz et 16-bits) applique de lui-même sans paramétrage un effet de Dither audio ?


Il faudrait te renseigner, et ça serait important de le savoir, car s'il n'applique pas de dither sur tes fichiers 24 bit qu'il convertie en 16 bit, il y aura nécessairement de la troncature. Tu pourrais le vérifier en faisant similaire à mes exemples sonores.

Je ne connais pas ce logiciel. Moi, je fais les conversions de fréquence d'échantillonnage et de profondeur de bit avec des programmes de MAO comme WaveLab ou Nuendo. Ensuite, reste plus qu'à graver sans demander au logiciel de gravure de changer quoi que ce soit à la fréquence d'échantillonnage et à la profondeur de bit.

:)
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Re: Le dithering, ça s'entend?

Messagede Privteer le 15Juin2009 07:19

bah... moi également :

je place mes pistes à graver, et MMJ me grave un CD audio... il effectue donc une conversion en partant d'un fichier wav, vers un fichier numérique de type CDA... quel que soit ton logiciel, il fait nécessairement la même chose (passage du fichier d'origine en wav vers un fichier CDA 44100Htz / 16-bits) :wink:

Je vais tenter l'expérience avec des fichiers personnels... je vais donc graver un CD avec la même track sortie de REASON... mais dans des formats différents.
1 - en partant de wav 48000 Htz / 24-bits (donc SANS Dither)
2 - en partant de wav 48000 Htz / 16-bits (SANS Dither)
3 - en partant de wav 48000 Htz / 16-bits (mais AVEC Dither, cette fois !)
4 - en partant de wav 44100 Htz / 16-bits (AVEC Dither)

Je ne pourrais pas vous faire écouter la différence (puisque cela reviendrait à faire la conversion à nouveau dans l'autre sens... mais je vous donnerai mon compte rendu de l'opération et surtout, du résultat.

(c'est parti !)
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Re: Le dithering, ça s'entend?

Messagede francolamuerte le 15Juin2009 07:25

À des volumes normaux, tu ne percevras sans doute pas nécessairement la différence et comme je l'explique, les erreurs de quantification se font entendre sur les parties très faibles en amplitude du signal. Si tu testes ça sur un gros projet bien sonore ça sera difficile d'entendre s'il y a un problème.

En suivant la logique de mes exemples plus haut, tu devrais faire tes tests. Si tu obtiens après gravure un son de ce genre, c'est que ton logiciel de gravure n'applique pas de dithering et se contente de tronquer 24 bit vers 16 bit sans dithering.

privteer a écrit:(passage du fichier d'origine en wav vers un fichier CDA 44100Htz / 16-bits) :wink:


Je sais bien, mais la question n'est pas de savoir si le logiciel de gravure converti en 16 bit ou non, mais bien de savoir s'il ajoute un dithering lors de la conversion 24 bit vers 16 bit, et ça, je ne saurais pas te le dire, je ne connais pas ce programme, à toi de le confirmer.

:)
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Re: Le dithering, ça s'entend?

Messagede Privteer le 15Juin2009 08:05

Après une petite recherche, il semble que le convertisseur n'applique pas de Dither audio automatiquement. Donc, je suis en train d'effectuer les tests, mais je pense que le meilleur résultat sera avec le fichier en 48000Htz / 24-bits sans Dither...
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Re: Le dithering, ça s'entend?

Messagede Privteer le 15Juin2009 08:13

Une fois le CD gravé, sachant qu'en sortie de Reason, je n'avais presque pas de niveau (j'ai baissé le gain en sortie de mon Maximizer M-Class presque jusqu'à l'inaudible :lol: ), je confirme que, une fois mis sur ma chaine avec mon ampli et mes enceintes presqu'à fond pour avoir un niveau acceptable d'écoute... et bien c'est la piste issue du fichier en 48000Htz / 24-bits SANS dither qui s'avère donner le meilleur rendu.

Ensuite, la piste en 48000Htz / 16-bits AVEC Dither...

les autres présentent des défauts et des distortions très audibles et franchement désagréables.

Cela vient confirmer ton expérience et tes conclusions.
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Re: Le dithering, ça s'entend?

Messagede francolamuerte le 15Juin2009 09:49

Je ne saisis pas vraiment en quoi cela vient confirmer mes expériences et conclusions, que veux-tu dire?
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Re: Le dithering, ça s'entend?

Messagede Davie_Addison le 19Juin2009 06:35

je pige pas, t'as gravé en 48Khz sur un cd?
sinon bel article (comme d'habitude...), personellement j'ai appris ce qu'est le dither grace au "Computer Music Tutorial" dont je te parlais la dernière fois :mrgreen:
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Re: Le dithering, ça s'entend?

Messagede Privteer le 19Juin2009 08:47

Non, je n'ai pas gravé en 48000 Htz... j'ai utilisé une source en 48000 Htz...

Sinon, ce que j'ai fait vient pour appuyer ça :

Si vous avez fait votre mastering directement dans votre session Reason (avec les MClass et alouette…) et que vous voulez graver directement votre morceau sur CD, cochez cette option.
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