Dithering, dithering ( englanniksi dither alkaen keskienglannin didderen - to tremble) - digitaalisten signaalien käsittelyssä on näennäissatunnaisen kohinan sekoittamista ensisijaiseen signaaliin erityisellä spektrillä. Sitä käytetään digitaalisen äänen, videon ja graafisen tiedon käsittelyssä kvantisoinnin negatiivisen vaikutuksen vähentämiseksi .
Dithering digitaalista ääntä kvantisoitaessa tai alinäytteistettäessä estää kvantisointikohinaa korreloimasta kvantisoitavan signaalin kanssa. Tällainen korrelaatio johtaa epälineaaristen vääristymien ja kvantisointikohinan amplitudimodulaation ilmaantumiseen signaalissa, eli "likaiseen" ääneen. Dither-kohinan lisääminen signaaliin saa kvantisointikohinan dekorreloitua alkuperäisen signaalin kanssa. Datheringin seurauksena kvantisointikohina ei enää sisällä epälineaarisia vääristymiä, se muuttuu tasaiseksi ( stationary ) ja sen seurauksena korvalle vähemmän havaittavaksi. Tässä tapauksessa kvantisointikohinan teho kasvaa. Kvantisointimelun havaittua voimakkuutta voidaan vähentää [1] käyttämällä sävytystä yhdessä kohinan muotoilun
Yleisimmin käytetty dither-kohina on valkoinen kohina , jonka kolmioamplitudijakauma (TPDF) on välillä −1 ja +1 LSB (kvantisointiaskel).
Ditherointia sovelletaan esimerkiksi CD-tallennukseen, kun korkearesoluutioinen digitaalinen ääni (24 bittiä) pienennetään CD-bittisyvyyteen (16 bittiä) masterointiprosessin aikana .
Tietokonegrafiikassa sävytystä käytetään luomaan illuusio värisyvyydestä kuville, joiden paletissa on suhteellisen vähän värejä. Puuttuvat värit muodostetaan saatavilla olevista "sekoittamalla" niitä. Jos esimerkiksi haluat saada violetin värin, jota ei ole paletissa, voit saada sen asettamalla punaisia ja sinisiä pikseleitä shakkitaulukuvioon. oranssi voi koostua punaisista ja keltaisista pisteistä [2] .
Kun kuvia optimoidaan vähentämällä värien määrää, häivyttämisen käyttö johtaa kuvan visuaaliseen parantumiseen, mutta tietyissä pakatuissa muodoissa (esimerkiksi PNG ) se kasvattaa sen kokoa.
Vuodesta 2008 lähtien useimmat TN- (ja joihinkin *VA) matriiseihin perustuvat pöytätietokoneiden näytöt sekä kaikki kannettavien tietokoneiden näytöt käyttävät 18-bittisiä matriiseja (6 bittiä kutakin RGB-kanavaa kohden), 24-bittisiä emuloi välkkyvä pikseli. väriä lähimpien 6-bittisten värien välillä ja/tai hienovaraista värähtelyä.
Värien määrän vähentäminen johtaa lähes aina tiettyjen tehosteiden ilmestymiseen. Tavallisissa valokuvissa voi olla tuhansia tai jopa miljoonia eri värejä ja sävyjä, ja niiden muuntaminen kiinteän paletin indeksoituun muotoon menettää paljon väritietoja.
Saadun kuvan laatuun vaikuttavat monet tekijät, mutta muunnoksessa käytettyä palettia voidaan pitää merkittävimpänä. Esimerkiksi alkuperäinen kuva ( kuva 1) voidaan pienentää 256-väriseksi paletiksi (ns. HTML-paletti ). Alkuperäisessä prosessointimenetelmässä kaikki värit, jotka eivät vastaa tiettyä palettia, korvataan paletin lähimmällä sävyllä ilman värjäystä. Tämä lähestymistapa lyhentää muuntamiseen tarvittavaa aikaa, mutta heikentää merkittävästi tuloksena olevan kuvan laatua (kuva 2) . Tämä kuva näyttää suuria yksivärisiä alueita, jotka eroavat suuresti alkuperäisestä. Voit myös huomata suuria yksityiskohtien menetyksiä. Yksityiskohtien menetysongelma ratkaistaan käyttämällä Floyd-Steinberg-algoritmin mukaista ditherointia (kuva 3) . Dithering minimoi yksityiskohtien häviämisen ja parantaa huomattavasti kuvan yleistä käsitystä lisäämättä käytettyjen värien määrää.
Yksi kiinteän paletin haitoista on se, että monia vaadituista väreistä ei välttämättä ole läsnä, ja joitain värejä päinvastoin ei ehkä käytetä tietyssä kuvassa. Esimerkiksi suuren määrän vihreän sävyjä sisältävät paletit eivät sovellu sellaisten kuvien muuntamiseen, joissa vihreää ei käytännössä ole. Tällaisissa tapauksissa olisi oikeampaa käyttää "optimoitua" palettia. Tällaiset paletit kootaan erikseen kullekin kuvalle muuntamisen aikana perustuen tietoon tietyn sävyn käyttötiheydestä alkuperäisessä kuvassa. Tämä muunnosmenetelmä antaa tuloksen, joka on lähinnä alkuperäistä (kuva 4) .
Yhtä tärkeä tekijä on paletissa käytettyjen värien määrä. Jos esimerkiksi asetat palettiin 16 värin rajan, jopa optimoiduilla paleteilla kuvassa on tasavärisiä alueita (kuva 5) . Ditherin käyttö auttaa piilottamaan nämä esineet (kuva 6) .
Kuva 1. Alkuperäinen kuva.
Kuva 2. Alkuperäinen kuva muutettu HTML Colors -paletilla . Yksiväriset alueet ja yleinen yksityiskohtien menetys ovat havaittavissa.
Kuva 3. Alkuperäinen kuva, joka on muunnettu HTML Colors -paletilla ja värjätty Floyd-Steinberg-algoritmilla. Samasta paletista huolimatta tässä kuvassa on enemmän yksityiskohtia.
Kuva 4. Muunnoksen tulos käyttämällä 256 värin optimoitua palettia ja väritystä. Käyttämällä optimoitua palettia kiinteän paletin sijaan voit luoda kuvan, joka on lähempänä alkuperäistä.
Kuva 5. Kuva optimoidulla 16 värin paletilla ilman värjäytymistä. Värit näyttävät haalistuneilta. On myös yksivärisiä alueita.
Kuva 6 Tässä kuvassa käytetään myös 16 värin palettia, mutta värjäys mahdollistaa enemmän yksityiskohtia ja poistaa artefakteja.