TEST: dither ON dither OFF

Tecniche e strumenti di misura, test di varia natura
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Dindy
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TEST: dither ON dither OFF

#1 Messaggio da Dindy » 12/06/2018, 15:24

MarioBon ha scritto:Ho spostato qui una serie di post che riguardano la discussione sul dither. Mi sono permesso di cancellare alcune frasi poco "carine".
TomCapraro ha scritto: L'aggiunta di dither (di qualsiasi natura) migliora la trasparenza e la risoluzione SE applicato ad un segnale sinusoidale puro.
Di contro, se applicato ad un segnale audio registrato, produce un effetto contrario! ovvero ne diminuisce sia la trasparenza quanto la risoluzione.
Lo scopo del dither è proprio quello di rendere il rumore di quantizzazione indipendente dal segnale. Con il dither sottrattivo ci si riesce alla perfezione e il rumore di quantizzazione diventa gaussiano e perfettamente decorrelato dal segnale. Con il dither additivo si decorrelano i primi N momenti della distribuzione del rumore, con N che può essere scelto arbitrariamente, al prezzo di un lieve incremento del rumore al crescere di N. Per uso audio è sufficiente decorrelare i primi due momenti (media e varianza), usando dither TPDF. Per le immagini per esempio è necessario arrivare ai primi 3, altrimenti l'occhio nota la differenza.

Se si vuole approfondire il testo di riferimento resta sempre questo:

http://www.robertwannamaker.com/writings/rw_phd.pdf

Se non volete sbattervi a leggere il tutto, si può riassumere in questi termini: un sistema digitale con dithering correttamente implementato è dal punto di vista teorico *totalmente* equivalente ad un sistema analogico avente pari rapporto segnale rumore e pari banda passante. Su questo mettetevi il cuore in pace, chi fa distinzioni semplicemente sbaglia. Tenete inoltre presente che anche dal punto di vista pratico si è talmente vicini all'ideale teorico da rendere ogni residua differenza totalmente irrilevante, almeno in campo audio.
Denis Sbragion

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Re: Riassunto

#2 Messaggio da TomCapraro » 12/06/2018, 15:54

Mi spiace contraddirti, e mi spiace che tu abbia scritto che sarebbero cose che "evidentemente non conosco".
Tu hai confermato quanto da me specificato in tema di dither applicato ai segnali sinusoidali puri.
I segnali registrati "" contengono"" rumore sufficiente (quello del microfono, quello del pre microfonico ect) affinché un eventuale operazione di riquantizzazione non produca nessunissima alterazione.
Tutte le testate scientifiche riportano misure effettuate su campioni di segnale sinusoidale puro.
Basta usare un brano musicale o il rumore rosa e l'effetto del dither non solo svanisce, ma ne peggiora l'snr in quanto si somma un "rumore" ad un rumore preesistente.

Questa (ai tempi) è stata una mia "sparata" ma...dopo aver mostrato delle opportune misure, e dopo averci ragionato per qualche giorno, abbiamo contattato sia il professore Romani, che lo stesso Montanucci.
Nel sito di Mario Bon trovi tutti i dettagli, nei quali Mario ha aggiunto qualcosa, ma ripeto... è una mia "sparata" dimostratasi poi oggettivamente comprovabile.
Se tu non dovessi essere d'accordo, apriremo un 3D specifico nel quale poter inserire tutto il materiale per una sufficiente chiarificazione.
saluti, Tom

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Re: Riassunto

#3 Messaggio da TomCapraro » 12/06/2018, 16:13

http://mariobon.com/Articoli_nuovi/050_Dithering.htm
http://mariobon.com/Articoli_nuovi/Tom/ ... ng_Tom.htm

L'idea, frutto di accurate misure, è stata mia.
Ho collaborato con Mario affinché il concetto di dither fosse stato rivisto e interpretato correttamente, facendo distinzione tra vari tipi di segnale in cui viene applicato.
saluti, Tom

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Re: Riassunto

#4 Messaggio da Dindy » 12/06/2018, 16:19

TomCapraro ha scritto: Mi spiace contraddirti, e mi spiace che tu abbia scritto che sarebbero cose che "evidentemente non conosco".
Tu hai confermato quanto da me specificato in tema di dither applicato ai segnali sinusoidali puri.
Se scrivi quanto sopra confermi che non hai letto nemmeno quello che ho scritto. Il dither, quando correttamente implementato, si applica a qualunque tipo di segnale, punto. Se vuoi capirlo ti leggi Wannamaker, poi torni quando hai capito. Che poi i segnali reali contengano spesso quantità di rumore tali da fare una specie di "self-dithering" è un altro discorso, che non c'entra niente.

Bisogna però considerare che il rumore presente in una registrazione ben difficilemente potrà avere la distribuzione necessaria per ottenere un dithering corretto. Se va bene è rumore termico, con buona approssimazione Gaussiano, e un dither Gaussiano non consente di ottenere la necessaria decorrelazione tra rumore e segnale, anche se il risultato può non essere malaccio. Perché il dither funzioni si deve utilizzare una distribuzione ben precisa, determinata da quanti momenti della distribuzione del rumore si intendono decorrelare dal segnale.

Più spesso è prevalentemente rumore di fondo ambientale, con distribuzione totalmente ignota e conseguenti risultati casuali, e magari anche questi possono non essere malaccio. Senza contare che il rumore ambientale spesso contiene informazioni di ambienza piuttosto importanti, ossia deve essere considerato parte del segnale da registrare e, quindi, come tale deve essere trattato, dither compreso. Da realizzarsi secondo teoria ossia, in ambito audio, TPDF con o senza noise shaping, secondo necessità.
Denis Sbragion

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Re: Riassunto

#5 Messaggio da TomCapraro » 12/06/2018, 16:29

Continuo a dissentire, mi spiace.
Non è vero che il dither si applica a "qualsiasi tipo di segnale" e non è vero che il rumore contenuto non sia sufficiente per una efficace azione di dithering.
Apri un 3D specifico e posta le misure nelle quali si evince l'efficacia o meno del dither su segnali musicali e rumore rosa.
Basta trasformare un bit depth da 32 a 16 con e senza dither, poi analizzarlo a tutti i livelli di ampiezza.
saluti, Tom

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Re: Riassunto

#6 Messaggio da Dindy » 12/06/2018, 16:37

TomCapraro ha scritto:http://mariobon.com/Articoli_nuovi/050_Dithering.htm
http://mariobon.com/Articoli_nuovi/Tom/ ... ng_Tom.htm

L'idea, frutto di accurate misure, è stata mia.
Ho collaborato con Mario affinché il concetto di difher fosse stato rivisto e interpretato correttamente, facendo distinzione tra vari tipi di segnale in cui viene applicato.
Domanda semplice semplice. Sei all'inizio di una registrazione: come fai a sapere in anticipo quale segnale ti arriverà in ingresso al convertitore, in modo da essere certo che tale segnale non provochi distorsioni udibili in assenza di dither?

Tom, consiglio spassionato: dacci un taglio. Un sistema a dati campionati e quantizzati senza dither è dal punto di vista teorico semplicemente sbagliato. Che poi, in molti casi reali, gli errori che si compiono possano essere trascurabili è un altro discorso. Già con segnali a 24 bit per esempio è rarissimo che, trascurando il dither, ne possano nascere errori udibili. Ciò non toglie che sia comunque sbagliato farlo e che il dither sia applicabile indipendentemete dal segnale che si intenda registrare. Ossia che dire che il "dither si applica solo a segnali sinusoidali" sia una vaccata degna del figlio delle stelle.
Denis Sbragion

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Re: Riassunto

#7 Messaggio da SM63 » 12/06/2018, 16:47

Il problema nella scalatura numerico è un'altro ,indipendentemente dalla bonta e risoluzioni in cui si opera ,ammesso tutto vada a buon fine scalando un file via soft o tramite qualsiasi regolazione digitale diciamo -60 db ,come pare sia stato fatto per ascoltare una traccia audio a basso volume .

Prediamo una qualsiasi statistica del campione a questo punto al dac arrivano questi livelli meno attenuazione digitale .



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Re: Riassunto

#8 Messaggio da TomCapraro » 12/06/2018, 16:49

Per favore Denis, leggi queste "vaccate" poi replica il tutto su qualsiasi segnale non periodico, quindi musicale e rumore.
Quando hai finito ne riparliamo, al momento stai "peccando di frettolosità" nelle conclusioni.

Sono poche righe e qualche grafico http://mariobon.com/Articoli_nuovi/Tom/ ... ng_Tom.htm
saluti, Tom

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Re: Riassunto

#9 Messaggio da TomCapraro » 12/06/2018, 16:53

SM63 ha scritto:Il problema nella scalatura numerico è un'altro ,indipendentemente dalla bonta e risoluzioni in cui si opera ,ammesso tutto vada a buon fine scalando un file via soft o tramite qualsiasi regolazione digitale diciamo -60 db ,come pare sia stato fatto per ascoltare una traccia audio a basso volume .

Prediamo una qualsiasi statistica del campione a questo punto al dac arrivano questi livelli meno attenuazione digitale .



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Sui livelli instradati con ampiezza bassa concordo.
Il convertitore si ritrova uno stream il cui livello minimo di accettazione ne acuisce l'errore.
saluti, Tom

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Re: Riassunto

#10 Messaggio da Dindy » 12/06/2018, 17:01

TomCapraro ha scritto:Basta trasformare un bit depth da 32 a 16 con e senza dither, poi analizzarlo a tutti i livelli di ampiezza.
No, non basta. Per esempio un dither Gaussiano con ampiezza adeguata cancella qualunque forma di distorsione, per cui ai tuoi test risulterebbe perfetto, come quello rettangolare del resto, ma manterrebbe correlazione con il segnale almeno per il secondo momento della distribuzione del rumore. In altri termini rimarrebbero dei fenomeni di "pompaggio del rumore", che ai bassi livelli possono diventare udibili.

Tom, scusami, ma pensi che queste cose siano state inventate ieri? Il dither è stato scoperto durante la seconda guerra mondiale e veniva usato nei calcolatori meccanici per aumentarne la precisione. L'articolo di Lipshitz e Vanderkooy con cui se ne è sistematizzato l'uso in campo audio è del 1984. Guarda che tutto quello che c'era da scoprire è già stato abbondamente scoperto, più e più volte, come spesso accade in ambito scientifico.
Denis Sbragion

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