Dithering – Die Entstehung und dessen Einsatzzwecke

Das Dithering ist eine psychoakustische Methode um Quantisierungsfehler zu verdecken. Die Quantisierungsfehler, die bei der Wandlung hochqualitativer digitaler Aufnahmen von 32-Bit oder 24-Bit, in ein niedrigeres Bit-Format entstehen, werden mit einem Rauschanteil, dem sogenannten Quantisierungsrauschen überlagert. Möchte man z.B. eine vorliegende Aufnahme in 24 Bit auf ein CD-taugliches 16 Bitformat reduzieren, ist die Erzeugung von Quantisierungsfehlern durch den Wandlungsprozeß unvermeidbar.

Der Unterschied des Klangverhaltens bei analogen und digitalen Audiosignalen kommt vor allem bei sehr niedrigen Pegeln zum Tragen. Analoge Signale sind selbst dann noch hörbar, wenn der Pegel unterhalb des Rauschteppichs liegt. Auf digitaler Ebene endet das Signal jedoch sofort, es wird „abgebrochen“ und erzeugt Verzerrungen, wenn der niedrigste Wert erreicht ist. Ohne den Dithering-Prozeß findet bei der Abwärtskonvertierung auf 16 Bit eine mathematische Rundung statt. Dieser Wortbreitenwechsel führt bei 16 Bit-Signalen zu einem gewissen, „harten“ oder digital-klingenden (manchmal auch als „kalt“ bezeichneten) Klangeindruck, weil nicht alle vorgegebenen Quantisierungsstufen der Bittiefe verwendet werden. Um diesen „Signalabbruch“ zu vertuschen, werden Bits mit geringem Wert per Zufall eliminiert, so dass ein digitales Rauschen, als Dithersignal entsteht. Klanglich ist das erzeugte Ditherrauschen mit dem Weißen Rauschen in etwa vergleichbar, dessen Pegel stets dynamisch vom Originalsignal abhängig ist. Dieses Phänomen ist beispielsweise bei leise ausklingenden Gitarren- oder Harfensaiten zu hören, aber auch bei Nachhallfahnen oder Fade-outs am Songende. Bei hohen Laustärkepegeln ist der Unterschied zwar ebenfalls vorhanden, aber aufgrund der Lautstärke des Nutzsignals fast nicht hörbar.

Intelligenten Dither-Algorithmen gelingt es jedoch auch, das Rauschen auch bei niedrigen Pegeln so gut wie unhörbar zu machen, wenn der Frequenzbereich des Ditherrauschens entsprechend angepasst wird. Wählt man beispielsweise eine Einstellung die über 17 bis 18 Khz liegt, nimmt das menschliche Gehör das Rauschen kaum noch wahr.

Dithering beim Mastering:

Anfängern aber auch Profis wird stets empfohlen, das Dithering als allerletzten Arbeitsschritt in der Signalkette im Summenkanal vorzunehmen, ehe eine fertig gemasterte Mehrspuraufnahme gebounct oder auf eine Audio-CD gebrannt wird. Dieser Rat ist immer zu beherzigen, wenn das Dithering Teil des Masteringprozesses ist. Durch die Einschleifung eines Dither-Plug-ins an letzter Stelle hinter dem Ausgangsbus, hat der Anwender die Gewissheit, dass es zu keinen weiteren Klangverfremdungen mehr kommen kann.

Für den Mastering-Zweck sollte das Dithering nur einmal angewendet werden und zwar nur dann wenn feststeht, dass die zu erzeugende Datei ein qualitativ niedrigeres Bit-Format benötigt. Liegt beispielsweise die fertige Aufnahme in einer 32- oder 24-Bit-Auflösung vor und soll auf eine Audio-CD mit 16 Bit-Auflösung gebrannt werden, dann ist ein Dithering absolut notwendig.

Soll die hochaufgelöste fertige Mehrspuraufnahme jedoch nur an einen anderen Computer übertragen werden oder zu einem späteren Zeitpunkt weiterbearbeitet werden, ist vom Dithering abzuraten, um das Original in bestmöglicher Qualität zu erhalten. Andernfalls würde bei jedem Dithering-Prozeß das Quantisierungsrauschen hinzuaddiert werden. In diesem Fall ist auch auf die Voreinstellungen in der Ditheringsoftware zu achten. In manchen DAWs wie beispielsweise Samplitude ist die Voreinstellung so gewählt, dass das Dithering stets aktiviert ist. Diese Einstellung sollte aber deaktiviert werden, wenn zwar Daten zusammengebounct werden, die Bitrate jedoch gleichbleibend ist. Denn sonst wird wie erwähnt bei jedem Bounce-Prozeß das Rauschen hinzuaddiert.

Dithering für Sounddesign:

Sieht man mal vom Mastering, dem häufigsten Einsatzzweck des Ditherings ab, eignet es sich auch als kreatives Sounddesign-Werkzeug. In diesem speziellen Fall ist das Dithering nicht als letzter Arbeitsschritt zu erachten.

Um beispielsweise ein Leadsoundsignal mit zusätzlichen Obertönen anzureichern, kann das Dithering unter Umständen hilfreich sein. Auch synthetische Bassklänge können einen veränderten Klangcharakter dadurch erzielen. Zur Verringerung der Dynamik, durch Limitierung der Transienten (beispielsweise von perkussivem Klangmaterial), lässt sich das Dithering ebenfalls nutzen.

Zudem wäre ein Einsatz des Ditherings für einzelne bewußt ausgewählt Samples, die sich für eine drastische Bitreduktion auf acht, vier oder 1-Bit eignen, denkbar, um diese anschließend weiter zu verfremden. Vor allem bei der Produktion von elektronischer Musik wären solche Experimente gut geeignet.