Dithering, dithering ( în engleză dither din engleza mijlocie didderen - a tremura) - în procesarea semnalelor digitale , este amestecarea zgomotului pseudo-aleatoriu cu un spectru special selectat în semnalul primar. Este utilizat în procesarea informațiilor digitale audio, video și grafice pentru a reduce efectul negativ al cuantizării .
Dithering-ul la cuantizarea sau eșantionarea audio digitală împiedică corelarea zgomotului de cuantizare cu semnalul cuantificat. O astfel de corelație duce la apariția distorsiunilor neliniare și la modularea în amplitudine a zgomotului de cuantizare în semnal, adică sunet „murdar”. Adăugarea de zgomot dither la un semnal face ca zgomotul de cuantizare să fie decorelat cu semnalul original. Ca urmare a dithering-ului, zgomotul de cuantizare nu mai conține distorsiuni neliniare, devine neted ( staționar ) și, ca urmare, mai puțin vizibil pentru ureche. În acest caz, puterea zgomotului de cuantizare crește. Intensitatea percepută a zgomotului de cuantizare poate fi redusă [1] prin aplicarea dithering-ului împreună cu modelarea zgomotului
Cel mai frecvent utilizat zgomot dither este zgomotul alb cu distribuție triunghiulară a amplitudinii (TPDF) între -1 și +1 LSB (pas de cuantizare).
Dithering-ul se aplică, de exemplu, înregistrării pe CD, atunci când sunetul digital de înaltă rezoluție (24 de biți) este redus la adâncimea de biți a CD-ului (16 biți) în timpul procesului de masterare .
În grafica computerizată, dithering-ul este folosit pentru a crea iluzia de adâncime a culorii pentru imagini cu relativ puține culori în paletă. Culorile lipsă sunt alcătuite din cele disponibile „amestecându-le”. De exemplu, dacă trebuie să obțineți o culoare violet care nu este în paletă, o puteți obține prin plasarea pixelilor roșii și albaștri într-un model de șah; portocaliul poate fi alcătuit din puncte roșii și galbene [2] .
La optimizarea imaginilor prin reducerea numărului de culori, utilizarea ditheringului duce la o îmbunătățire vizuală a imaginii, cu toate acestea, pentru anumite formate comprimate (de exemplu, PNG ), aceasta crește dimensiunea acesteia.
Începând cu 2008, majoritatea monitoarelor desktop bazate pe matrice TN- (și unele *VA) , precum și toate afișajele de laptop, folosesc matrici cu culoare pe 18 biți (6 biți pentru fiecare canal RGB), 24 de biți este emulat de pixeli pâlpâitori culoare între cele mai apropiate culori de 6 biți și/sau dithering subtil.
Reducerea numărului de culori duce aproape întotdeauna la apariția unor efecte specifice. Fotografiile obișnuite pot avea mii sau chiar milioane de culori și nuanțe diferite, iar convertirea lor într-un format indexat cu paletă fixă pierde o mulțime de informații despre culoare.
Calitatea imaginii rezultate este influențată de mulți factori, dar paleta folosită în conversie poate fi considerată cea mai semnificativă. De exemplu, imaginea originală ( Fotografia 1) poate fi redusă la o paletă de 256 de culori (așa-numita paletă HTML ). În metoda de procesare inițială, toate culorile care nu corespund unei palete date sunt înlocuite cu cea mai apropiată nuanță din paletă, fără a utiliza dithering. Această abordare reduce timpul necesar pentru conversie, dar reduce semnificativ calitatea imaginii rezultate (Foto 2) . Această fotografie prezintă zone mari de culoare solidă, foarte diferite de originalul. De asemenea, puteți observa o pierdere mare de detalii. Problema pierderii detaliilor este rezolvată prin utilizarea dithering-ului conform algoritmului Floyd-Steinberg (Foto 3) . Ditheringul minimizează pierderea de detalii și îmbunătățește considerabil percepția generală a unei imagini fără a crește numărul de culori utilizate.
Unul dintre dezavantajele unei palete fixe este că multe dintre culorile necesare pot să nu fie prezente, iar unele culori, dimpotrivă, pot să nu fie folosite într-o anumită imagine. De exemplu, paletele care conțin un număr mare de nuanțe de verde nu sunt potrivite pentru conversia imaginilor în care practic nu există verde. În astfel de cazuri, ar fi mai corect să folosiți o paletă „optimizată”. Astfel de palete sunt compilate separat pentru fiecare imagine în timpul conversiei, pe baza informațiilor despre frecvența de utilizare a unei anumite nuanțe în imaginea originală. Această metodă de conversie oferă rezultatul cel mai apropiat de original (Fotografia 4) .
Un factor la fel de important este numărul de culori folosite în paletă. De exemplu, dacă introduci o limită de 16 culori în paletă, atunci chiar și cu palete optimizate, în imagine există zone de culoare solidă (Foto 5) . Utilizarea dither-ului ajută la ascunderea acestor artefacte (Foto 6) .
Foto 1. Imagine originală.
Fotografie 2. Imaginea originală convertită utilizând paleta HTML Colors . Sunt vizibile zone de culoare solidă și o pierdere generală a detaliilor.
Fotografia 3. Imaginea originală, convertită utilizând paleta HTML Colors și ditherată folosind algoritmul Floyd-Steinberg. În ciuda aceleiași palete, această imagine are mai multe detalii.
Fotografia 4. Rezultatul conversiei folosind o paletă optimizată de 256 de culori și dithering. Utilizarea unei palete optimizate în loc de una fixă vă permite să creați o imagine mai apropiată de originală.
Foto 5. Imagine cu o paletă optimizată de 16 culori, fără dithering. Culorile par spălate. Există și zone de culoare solidă.
Fotografia 6 Această imagine folosește și o paletă de 16 culori, dar ditheringul permite mai multe detalii și elimină artefactele.