Dithering, dithering ( engelsk dither fra det mellemengelske didderen - to tremble) - i behandlingen af digitale signaler , er blanding af pseudo-tilfældig støj med et specielt udvalgt spektrum ind i det primære signal. Det bruges i behandlingen af digital lyd, video og grafisk information for at reducere den negative effekt af kvantisering .
Dithering ved kvantisering eller nedsampling af digital lyd forhindrer kvantiseringsstøjen i at blive korreleret med signalet, der kvantiseres. En sådan korrelation fører til fremkomsten af ikke-lineære forvrængninger og amplitudemodulation af kvantiseringsstøj i signalet, det vil sige "beskidt" lyd. Tilføjelse af dither-støj til et signal får kvantiseringsstøjen til at blive de-korreleret med det originale signal. Som et resultat af dithering indeholder kvantiseringsstøjen ikke længere ikke-lineære forvrængninger, den bliver jævn ( stationær ) og som et resultat mindre mærkbar for øret. I dette tilfælde øges kvantiseringsstøjeffekten. Den opfattede lydstyrke af kvantiseringsstøj kan reduceres [1] ved at anvende dithering i forbindelse med støjformning
Den mest almindeligt anvendte dither-støj er hvid støj med trekantet amplitudefordeling (TPDF) mellem -1 og +1 LSB (kvantiseringstrin).
Dithering anvendes f.eks. til CD-optagelse, når digital lyd i høj opløsning (24 bit) reduceres til CD-bitdybde (16 bit) under masteringsprocessen .
I computergrafik bruges dithering til at skabe en illusion af farvedybde for billeder med relativt få farver i paletten. De manglende farver består af de tilgængelige ved at "blande" dem. Hvis du for eksempel skal have en lilla farve, der ikke er i paletten, kan du få det ved at placere røde og blå pixels i et skakternet mønster; orange kan bestå af røde og gule prikker [2] .
Når du optimerer billeder ved at reducere antallet af farver, fører brugen af dithering til en visuel forbedring af billedet, men for visse komprimerede formater (f.eks. PNG ), øges dets størrelse.
Fra 2008 bruger de fleste desktop-skærme baseret på TN- (og nogle *VA) -matricer såvel som alle bærbare skærme matricer med 18-bit farve (6 bit for hver RGB-kanal), 24-bit emuleres af flimrende pixel farve mellem deres nærmeste 6-bit farver og/eller subtile dithering.
Reduktion af antallet af farver fører næsten altid til udseendet af specifikke effekter. Almindelige fotografier kan have tusindvis eller endda millioner af forskellige farver og nuancer, og konvertering af dem til et fast palette-indekseret format mister en masse farveinformation.
Kvaliteten af det resulterende billede er påvirket af mange faktorer, men paletten, der bruges i konverteringen, kan betragtes som den mest betydningsfulde. For eksempel kan det originale billede ( Foto 1) reduceres til en palet med 256 farver (den såkaldte HTML-palette ). I den oprindelige behandlingsmetode erstattes alle farver, der ikke svarer til en given palet, af den nærmeste nuance fra paletten, uden brug af dithering. Denne tilgang reducerer den tid, der kræves til konvertering, men reducerer kvaliteten af det resulterende billede betydeligt (Foto 2) . Dette billede viser store områder med ensfarvet, meget forskellig fra originalen. Du kan også bemærke et stort tab af detaljer. Problemet med tab af detaljer løses ved at bruge dithering ifølge Floyd-Steinberg-algoritmen (Foto 3) . Dithering minimerer tab af detaljer og forbedrer i høj grad den overordnede opfattelse af et billede uden at øge antallet af anvendte farver.
En af ulemperne ved en fast palette er, at mange af de påkrævede farver muligvis ikke er til stede, og nogle farver kan tværtimod ikke bruges i et givet billede. For eksempel er paletter, der indeholder et stort antal grønne nuancer, ikke egnede til at konvertere billeder, hvor der praktisk talt ikke er grøn. I sådanne tilfælde ville det være mere korrekt at bruge en "optimeret" palet. Sådanne paletter kompileres separat for hvert billede under konvertering, baseret på oplysninger om hyppigheden af brug af en bestemt nuance i det originale billede. Denne konverteringsmetode giver resultatet tættest på originalen (Foto 4) .
En lige så vigtig faktor er antallet af farver, der bruges i paletten. Hvis du for eksempel indfører en grænse på 16 farver i paletten, så er der selv med optimerede paletter områder med ensfarvede farver i billedet (Foto 5) . Brug af dither hjælper med at skjule disse artefakter (Foto 6) .
Foto 1. Originalt billede.
Foto 2. Originalt billede konverteret ved hjælp af HTML -farverpaletten . Områder med ensfarvede og et generelt tab af detaljer er mærkbare.
Foto 3. Det originale billede, konverteret ved hjælp af HTML -farverpaletten og ditheret ved hjælp af Floyd-Steinberg-algoritmen. På trods af den samme palet har dette billede flere detaljer.
Foto 4. Resultatet af konverteringen ved hjælp af en 256-farver optimeret palet og dithering. Ved at bruge en optimeret palet i stedet for en fast kan du skabe et billede, der er tættere på originalen.
Foto 5. Billede med en optimeret palet med 16 farver uden dithering. Farverne ser udvaskede ud. Der er også områder med ensfarvet.
Foto 6 Dette billede bruger også en palet med 16 farver, men dithering giver mulighed for flere detaljer og eliminerer artefakter.