Tout sur le dithering dans le monde de l'audio numérique

Dans le monde de plus en plus avancé de la production musicale numérique, il s'agit d'obtenir la meilleure qualité sonore possible. Un aspect essentiel, souvent négligé, est le rôle du dithering. Dans cet article, nous allons nous plonger dans le dithering et expliquer ce qu'il est, pourquoi il est important, comment l'utiliser et quand l'éviter.
Table des matières

Le dithering est un sujet qui soulève de grandes questions pour de nombreux producteurs - pour moi, c'était la même chose il y a quelques années encore. Si on ne grave pas la musique sur CD, on ne se retrouve pas forcément dans la situation de devoir réduire la profondeur de bits, et donc on n'a pas à faire face au dithering.

Le problème dans le monde de l'audio numérique : les erreurs d'arrondi

Dans le traitement audio numérique, il y a un problème qui est souvent négligé : Les erreurs d'arrondi. En théorie, le traitement audio numérique est absolument précis et sans perte, mais dans la pratique, il existe des obstacles. Ces obstacles sont dus aux limites de la technologie numérique, qui fonctionne avec des valeurs limitées et non continues.

La conversion de signaux analogiques en signaux numériques et inversement est un élément central de la production musicale. Pour ce faire, le signal analogique continu est converti en un nombre fini de valeurs discrètes, ce que l'on appelle la quantification. Tu peux en apprendre plus sur le sujet dans mon article sur le taux d'échantillonnage et la profondeur de bits.

Les erreurs d'arrondi se produisent lorsque l'information exacte du signal audio est réduite à une profondeur de bit plus faible. Cela entraîne un bruit de quantification, un effet secondaire indésirable qui dégrade la qualité sonore.

Ces erreurs sont particulièrement audibles lorsque la profondeur de bits est réduite artificiellement, par exemple de 24 bits à 16 - un processus qui se produit en fait toujours lors du mastering, lorsque l'on veut mettre sa musique sur un CD.

En savoir plus sur le mastering :

La solution : le dithering audio

La bonne nouvelle, c'est qu'il existe une solution à ce problème : Dithering. Le dithering est une technique qui consiste à ajouter délibérément du bruit au signal afin de minimiser les erreurs de quantification. Cela peut sembler paradoxal au premier abord, car on cherche généralement à éviter le bruit dans la production musicale. Cependant, ce bruit contrôlé est extrêmement faible et à peine audible et permet de masquer les artefacts et distorsions indésirables causés par la quantification.

L'ajout de ce bruit crée des variations aléatoires dans le signal, ce qui contribue à lisser les transitions difficiles et les changements brusques qui peuvent se produire lorsque la profondeur de bit est réduite. Le résultat est une reproduction sonore plus lisse et plus naturelle, plus proche de l'enregistrement original et beaucoup plus naturelle pour nos oreilles.

La différence entre un signal de 24 bits, un signal réduit à 8 bits sans dithering et un signal réduit à 8 bits avec dithering.
La différence entre un signal 24 bits, un signal réduit à 8 bits sans dithering et un signal réduit à 8 bits avec dithering ; source : Wikimedia Commons

Différents taux de bits

Dans le monde de l'audio numérique, il existe différentes profondeurs de bits, les plus utilisées étant 16, 24 ou 32 bits. Chaque profondeur de bits offre une gamme dynamique et un niveau de bruit différents. Plus la profondeur de bit est élevée, plus la gamme dynamique est importante et plus le bruit de quantification est faible.

Les erreurs de quantification se produisent lorsque la profondeur de bits d'un signal audio est réduite, car cela diminue le nombre de valeurs discrètes disponibles qui peuvent être utilisées pour représenter le signal.

Chaque bit d'un signal audio numérique représente un "niveau" de volume. Avec une profondeur de bit de 24 bits, il y a plus de 16 millions de niveaux de volume possibles. Si la profondeur de bit est réduite à 16 bits, seuls 65 536 niveaux sont encore possibles. Cela signifie qu'une partie de l'information originale du signal 24 bits est perdue.

Cette perte d'information entraîne des erreurs de quantification qui doivent être masquées par le dithering.

Application du dithering au mastering

Cette technique doit être utilisée lors de la phase de mastering, lorsque la profondeur de bits d'un signal audio est réduite, par exemple lorsqu'un fichier audio 24 bits est réduit à 16 bits pour la production d'un CD. C'est la dernière étape de la post-production audio et elle est effectuée avant ou pendant l'exportation d'un projet.

Réglages du dithering sur iZotope Ozone
Réglages de dithering dans iZotope Ozone, l'un des meilleurs outils de mastering.

Un bon algorithme de dithering est capable de concevoir et de placer le bruit ajouté de manière à ce qu'il se situe en dessous du seuil de perception de l'oreille humaine. De cette manière, il peut améliorer le signal d'origine sans le perturber ou, dans le meilleur des cas, sans être perçu du tout.

Algorithmes de dithering

Il existe différents algorithmes de dithering, chacun utilisant des méthodes différentes de génération et de distribution du bruit. Voici quelques-uns des trois plus courants :

  1. Dither rectangulaire: il s'agit de la forme la plus simple de dithering. Elle ajoute un simple bruit uniforme. Cet algorithme est le moins efficace pour minimiser les erreurs de quantification, mais il est parfois utilisé dans des applications moins critiques.
  2. Dither triangulaire: Cet algorithme ajoute un bruit aléatoire et uniformément réparti. Il est plus complexe que le dithering rectangulaire et donne généralement de meilleurs résultats. Le dithering triangulaire est la norme pour de nombreuses applications audio.
  3. SilencieuxC'est la forme la plus avancée de dithering. Ici, on ajoute du bruit, mais on essaie en même temps de déplacer ce bruit vers des plages de fréquences auxquelles l'oreille humaine est moins sensible. Le résultat est un dithering encore plus discret. Il existe différents types de noise shaping, chacun utilisant des algorithmes différents pour former le bruit.

Utiliser le dithering : voici comment faire

Le dithering peut être appliqué dans tous les DAWs lors de l'exportation du signal audio. Dans Ableton Live, par exemple, l'option "Dither Options" est disponible.

Toutefois, uniquement si une profondeur de bits inférieure à celle du projet est sélectionnée lors de l'exportation. Il est ici possible de choisir entre différents algorithmes.

Mais il existe aussi des plugins qui se chargent du dithering et offrent quelques options supplémentaires - le plus connu de tous est iZotope Maximizer, un limiteur qui fait partie de la suite Ozone et offre de nombreuses options.

ditheringableton 1

Quand le dithering ne doit-il pas être utilisé ?

Le dithering n'est pas toujours nécessaire et peut même être contre-productif dans certaines situations.

  1. Si, par exemple, on travaille déjà à la profondeur de bits souhaitée et qu'il n'est pas nécessaire de réduire la profondeur de bits.
  2. Si ta musique doit encore être traitée par quelqu'un d'autre, par exemple par un autre ingénieur de mastering, tu ne devrais pas utiliser le dithering. C'est la dernière personne à travailler sur le morceau qui devrait le faire (généralement l'ingénieur de mastering).

Dans tous les cas, il faut éviter d'utiliser le dithering plusieurs fois. Une utilisation multiple, par exemple en remastérisant ou en convertissant des fichiers, peut entraîner une accumulation de bruit et une dégradation extrême de la qualité sonore. Il convient donc de toujours l'utiliser avec précaution !

FAQ sur le dithering audio

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