Dither - Dither

Harmaasävy edustaman kuvan 1-bitti musta-valkoinen tilaa kiertelevät

Dither on tarkoituksellisesti käytetty kohina, jota käytetään satunnaistamaan kvantisointivirhe , mikä estää laajamittaisia ​​kuvioita, kuten värikaistoja kuvissa. Ditheriä käytetään rutiininomaisesti sekä digitaalisen ääni- että videotiedon käsittelyssä , ja se on usein yksi viimeisistä vaiheista äänen hallitsemiseksi CD -levylle .

Yleinen värähtelyn käyttö on harmaasävyisen kuvan muuttaminen mustavalkoiseksi siten, että uuden kuvan mustien pisteiden tiheys vastaa alkuperäisen harmaata tasoa.

Etymologia

… [O] ei ensimmäisiä dither -sovelluksia tuli toisen maailmansodan aikana. Lentokonepommikoneet käyttivät mekaanisia tietokoneita navigointiin ja pommiradan laskemiseen. Kummallista kyllä, nämä tietokoneet (laatikot, joissa oli satoja vaihteita ja hampaita) toimivat tarkemmin lentäessään lentokoneessa ja huonommin maassa. Insinöörit ymmärsivät, että lentokoneen tärinä vähensi tahmeiden liikkuvien osien aiheuttamaa virhettä. Sen sijaan, että he liikkuisivat lyhyillä nykäyksillä, he liikkuivat jatkuvasti. Tietokoneisiin rakennettiin pieniä tärinämoottoreita, ja niiden tärinää kutsuttiin keski -englannin verbistä "didderen", joka tarkoittaa "vapista". Nykyään, kun napautat mekaanista mittaria sen tarkkuuden lisäämiseksi, käytät ditheria, ja nykyaikaiset sanakirjat määrittelevät ditherin erittäin hermostuneeksi, hämmentyneeksi tai levottomaksi tilaksi. Pieninä määrinä dither tekee digitointijärjestelmästä hieman analogisemman sanan hyvässä merkityksessä.

-  Ken Pohlmann, Digitaalisen äänen periaatteet

Termi dither julkaistiin analogista laskentaa ja hydraulisesti ohjattuja aseita koskevissa kirjoissa pian toisen maailmansodan jälkeen . Vaikka hän ei käyttänyt termiä dither , dithering -käsitettä kvantisointimallien vähentämiseksi sovelsi ensin Lawrence G. Roberts vuonna 1961 MIT -tutkielmassaan ja vuoden 1962 artikkelissaan. Vuoteen 1964 mennessä ditheriä käytettiin tässä artikkelissa kuvatussa modernissa merkityksessä. Tekniikka oli käytössä ainakin jo vuonna 1915, mutta ei nimellä "dither".

Digitaalisessa käsittelyssä ja aaltomuotoanalyysissä

Ditheriä käytetään monilla eri aloilla, joilla käytetään digitaalista käsittelyä ja analysointia. Näihin käyttötarkoituksiin kuuluvat digitaalista signaalinkäsittelyä käyttävät järjestelmät , kuten digitaalinen ääni , digitaalinen video , digitaalivalokuva , seismologia , tutka- ja sääennustejärjestelmät .

Kvantisointi tuottaa virheen. Jos tämä virhe korreloi signaaliin, tulos on mahdollisesti syklinen tai ennustettavissa. Joillakin aloilla, erityisesti silloin, kun reseptori on herkkä tällaisille artefakteille, sykliset virheet tuottavat ei -toivottuja esineitä. Näillä aloilla ditherin käyttöönotto muuntaa virheen satunnaiseksi kohinaksi. Äänikenttä on ensisijainen esimerkki tästä. Ihmisen korva toimii paljon kuin Fourier -muunnos , jossa se kuulee yksittäisiä taajuuksia. Korva on siksi erittäin herkkä vääristymille tai lisätaajuussisällölle, mutta paljon vähemmän herkkä satunnaiselle kohinalle kaikilla taajuuksilla, kuten hajautetussa signaalissa.

Digitaalinen ääni

Analogisessa järjestelmässä signaali on jatkuva , mutta digitaalisessa PCM -järjestelmässä digitaalijärjestelmästä tulevan signaalin amplitudi on rajoitettu yhteen kiinteiden arvojen tai numeroiden joukosta. Tätä prosessia kutsutaan kvantisoinniksi . Jokainen koodattu arvo on diskreetti vaihe ... jos signaali kvantisoidaan käyttämättä dither -toimintoa, alkuperäiseen tulosignaaliin liittyy kvantisointivääristymiä ... Tämän estämiseksi signaali "dithered", prosessi, joka matemaattisesti poistaa yliaallot tai muut erittäin epätoivotut vääristymät kokonaan ja korvaa sen vakio-, kiinteällä melutasolla.

CD -levylle menevän äänen lopullinen versio sisältää vain 16 bittiä näytettä kohden, mutta koko tuotantoprosessin aikana tyypillisesti käytetään suurempaa määrää bittejä näytteen esittämiseen. Lopulta digitaalinen data on pienennettävä 16 bittiin, jotta se voidaan painaa CD -levylle ja jakaa.

Tähän on useita tapoja. Voidaan esimerkiksi yksinkertaisesti hylätä ylimääräiset bitit - katkaisu. Ylimääräiset bitit voidaan myös pyöristää lähimpään arvoon. Jokainen näistä menetelmistä johtaa kuitenkin ennustettavissa oleviin ja määritettäviin virheisiin tuloksessa. Ditherin käyttö korvaa nämä virheet vakio-, kiinteällä melutasolla.

Esimerkkejä

	6-bittiset katkaisuesimerkit ääninäytteistä 16-bittinen siniaalto katkaistu 6 bittiin hajonnut 6 bittiin
Ongelmia näiden tiedostojen toistamisessa? Katso median ohjeet .

Otetaan esimerkiksi aaltomuoto, joka koostuu seuraavista arvoista:

 1 2 3 4 5 6 7 8

Jos aaltomuotoa pienennetään 20%, seuraavat ovat uudet arvot:

 0.8 1.6 2.4 3.2 4.0 4.8 5.6 6.4

Jos nämä arvot katkaistaan, tuloksena on seuraavat tiedot:

 0 1 2 3 4 4 5 6

Jos nämä arvot pyöristetään, tuloksena on seuraavat tiedot:

 1 2 2 3 4 5 6 6

Kaikille alkuperäisille aaltomuodoille aaltomuodon amplitudin pienentäminen 20%: lla johtaa säännöllisiin virheisiin. Otetaan esimerkiksi siniaalto, joka osittain vastaa yllä olevia arvoja. Aina kun siniaaltoarvo osui arvoon 3.2, katkaistu tulos olisi pois päältä 0,2, kuten yllä olevissa näytetiedoissa. Aina kun siniaaltoarvo osui 4,0: een, virhe ei ilmenisi, koska katkaistu tulos olisi pois päältä 0,0, myös yllä. Tämän virheen suuruus muuttuu säännöllisesti ja toistuvasti koko siniaaltojakson aikana. Juuri tämä virhe ilmenee vääristymänä . Korva kuulee vääristymänä tavallisen ja toistuvan kvantisointivirheen aiheuttamaa lisäsisältöä erillisillä taajuuksilla.

Uskottava ratkaisu olisi ottaa 2 -numeroinen luku (esimerkiksi 4.8) ja pyöristää se suuntaan tai toiseen. Se voidaan esimerkiksi pyöristää 5: ksi kerran ja sitten 4: ksi seuraavalla kerralla. Tämä tekisi pitkän aikavälin keskiarvosta 4,5 4: n sijasta, joten pitkällä aikavälillä arvo olisi lähempänä todellista arvoa. Tämä toisaalta johtaa edelleen määritettävään (vaikkakin monimutkaisempaan) virheeseen. Joka toinen kerta, kun arvo 4.8 tulee esiin, tulos on virhe 0,2 ja muina aikoina se on –0,8. Tästä seuraa edelleen toistuva, mitattavissa oleva virhe.

Toinen uskottava ratkaisu olisi ottaa 4,8 ja pyöristää se siten, että neljä ensimmäistä kertaa viidestä pyöristetään ylöspäin viiteen ja viidennen kerran pyöristetään neljään. Tämä merkitsisi pitkällä aikavälillä keskimäärin tarkasti 4,8. Valitettavasti se kuitenkin johtaa toistettaviin ja määritettäviin virheisiin, ja nämä virheet ilmenevät edelleen korvan vääristymänä.

Tämä johtaa dither -ratkaisuun. Sen sijaan, että pyöristettäisiin ennustettavasti ylös- tai alaspäin toistuvassa kuvassa, on mahdollista pyöristää ylös- tai alaspäin satunnaisessa mallissa. Jos lasketaan sarja satunnaislukuja välillä 0,0 ja 0,9 (esim. 0,6, 0,1, 0,3, 0,6, 0,9 jne.) Ja lisätään yhtälön tuloksiin, kaksi kertaa kymmenestä tulos lyhenee takaisin arvoon 4 ( jos 0, 0 tai 0, 1 lisätään kohtaan 4.8) ja kahdeksan kertaa kymmenestä, se lyhenee viiteen. Jokaisessa tilanteessa on satunnainen 20%: n mahdollisuus pyöristää 4: een tai 80%: iin pyöristysmahdollisuus 5: een. keskimäärin 4,8 ja niiden kvantisointivirhe on satunnaista kohinaa. Tämä melu on vähemmän loukkaavaa korvalle kuin muiden ratkaisujen aiheuttama vääristymä.

Käyttö

Dither lisätään ennen kvantisointi- tai uudelleenkvantisointiprosessia, jotta tulosignaalin kvantisointikohinan korrelaatio poistetaan ja epälineaarinen käyttäytyminen (vääristyminen) estetään. Kvantisointi pienemmällä bittisyvyydellä vaatii enemmän määriä. Prosessin tulos tuottaa edelleen vääristymiä, mutta vääristymät ovat luonteeltaan satunnaisia, joten tuloksena oleva melu on tehokkaasti de-korreloitu aiotusta signaalista.

Lipshitz ja Vanderkooy huomauttivat AES Journal -julkaisussa julkaistussa keskeisessä artikkelissa , että erilaiset melutyypit, joilla on erilaiset todennäköisyystiheysfunktiot (PDF), käyttäytyvät eri tavalla, kun niitä käytetään dither -signaaleina, ja ehdottivat optimaalista dither -signaalin tasoa äänelle. Gaussin melu vaatii enemmän kohinaa vääristymien poistamiseksi kokonaan kuin melu, jonka jakauma on suorakaide tai kolmio . Kolmikulmainen hajautettu melu minimoi myös kohinamodulaation  - hiljaisen musiikin taustalla olevat jäännöksen kohinan äänenvoimakkuuden muutokset, jotka kiinnittävät huomiota meluun.

Dither voi olla hyödyllinen jaksottaisten rajajaksojen hajottamisessa , mikä on yleinen ongelma digitaalisissa suodattimissa. Satunnainen melu on tyypillisesti vähemmän vastustavaa kuin rajajaksojen tuottamat harmoniset äänet.

Erilaisia

Suorakulmainen todennäköisyystiheysfunktio (RPDF) dither -kohinalla on tasainen jakauma ; millä tahansa määritetyn alueen arvolla on sama todennäköisyys .

Kolmikulmaisen todennäköisyystiheysfunktion (TPDF) dither -kohinalla on kolmion jakauma ; alueen keskellä olevilla arvoilla on suurempi todennäköisyys esiintyä. Kolmikulmainen jakauma voidaan saavuttaa lisäämällä kaksi itsenäistä RPDF -lähdettä.

Gaussin PDF: llä on normaali jakelu . Tulosten todennäköisyyksien suhde seuraa kellonmuotoista tai Gaussin käyrää , joka on tyypillistä analogisten lähteiden, kuten mikrofonin esivahvistimien, luomaksi. Jos tallennuksen bittisyvyys on riittävän suuri, tämä esivahvistimen kohina riittää tallentamaan tallennuksen.

Kohinanmuodostus on suodatusprosessi, joka muokkaa kvantisointivirheen spektrienergiaa tyypillisesti joko korostamaan taajuuksia, joille korva on herkin, tai erottamaan signaali- ja kohinakaistat kokonaan. Jos käytetään ditheria, sen lopullinen spektri riippuu siitä, lisätäänkö se kohinanvaimentimen takaisinkytkentäsilmukan sisälle vai ulkopuolelle. Jos se on sisällä, sitä käsitellään osana virhesignaalia ja muotoillaan yhdessä todellisen kvantisointivirheen kanssa. Jos ulkopuolella, dither käsitellään osana alkuperäistä signaalia ja linearisoi kvantisoinnin ilman, että sitä muotoillaan itse. Tässä tapauksessa viimeinen kohinataso on litteän värähtelyspektrin ja muotoillun kvantisointikohinan summa. Vaikka reaalimaailman kohinan muotoiluun sisältyy yleensä silmukan sisäinen värähtely, sitä on myös mahdollista käyttää lisäämättä heijastusta ollenkaan, jolloin kvantisointivirhe on ilmeinen alhaisilla signaalitasoilla.

Värillinen värähtely mainitaan joskus ditterinä, joka on suodatettu erilaiseksi kuin valkoinen kohina . Melun muotoilu on yksi tällainen sovellus.

Mitä tyyppejä käyttää

Jos hajotettava signaali on jatkokäsiteltävä, se on käsiteltävä kolmionmuotoisella ditterillä, jonka amplitudi on kaksi kvantisointiaskelta, jotta lasketut dither-arvot vaihtelevat esimerkiksi −1-+1 tai 0 2. Tämä on pienin tehon ideaali dither, koska se ei ota käyttöön kohinamodulaatiota (joka ilmenee vakiona kohinatasona) ja eliminoi kokonaan kvantisoinnin harmoniset vääristymät. Jos näissä välikäsittelyvaiheissa käytetään värillistä värähtelyä, taajuussisältö voi " vuotaa " muille taajuusalueille, jotka ovat havaittavampia ja tulevat häiritsevästi kuultaviksi.

Jos häivytettävä signaali ei läpäise jatkokäsittelyä - jos se hajotetaan lopulliseen tulokseensa jakelua varten - "värillinen" häipyminen tai kohinan muotoilu on asianmukaista. Tämä voi tehokkaasti alentaa kuuluvaa melutasoa asettamalla suurimman osan melusta taajuusalueelle, jossa se on vähemmän kriittinen.

Digitaalinen valokuvaus ja kuvankäsittely

Esimerkki kurittamisesta. Punainen ja sininen ovat ainoat käytetyt värit, mutta kun punainen ja sininen neliö pienenee, laastari näyttää violetilta.

256 värisävytystä IrfanView -ohjelmalla

Ditheringia käytetään tietokonegrafiikassa luomaan illuusio värisyvyydestä kuvissa järjestelmissä, joissa on rajoitettu väripaletti . Hajanaisessa kuvassa värejä, joita ei ole saatavana paletissa, arvioidaan värillisten pikselien leviämisellä käytettävissä olevasta paletista. Ihmissilmä havaitsee diffuusion sen sisältämien värien seoksena (katso värinäkö ). Hajanaiset kuvat, erityisesti ne, joissa käytetään paletteja, joissa on suhteellisen vähän värejä, voidaan usein erottaa tyypillisestä rakeisuudesta tai pilkullisesta ulkonäöstä.

Dithering tuo kuvaan kohinaa tai kuvion, ja kuviointi on usein näkyvissä. Näissä olosuhteissa on osoitettu, että sinisestä kohinasta syntyvä dither on vähiten ruma ja häiritsevä. Virhediffuusiotekniikat olivat joitain ensimmäisistä menetelmistä sinisen kohinan vaimennuskuvioiden luomiseksi. Kuitenkin myös muut tekniikat, kuten tilattu värähtely, voivat synnyttää sinistä kohinaa, ilman taipumusta rappeutua alueiksi, joilla on esineitä.

Esimerkkejä

Väri pyyhkäisee pyyhkeen päälle

Kuvan värisyvyyden pienentämisellä voi olla merkittäviä visuaalisia sivuvaikutuksia. Jos alkuperäinen kuva on valokuva, siinä on todennäköisesti tuhansia tai jopa miljoonia eri värejä. Käytettävissä olevien värien rajoittaminen tiettyyn väripalettiin poistaa tehokkaasti tietyn määrän väritietoja.

Useat tekijät voivat vaikuttaa väritetyn kuvan laatuun. Ehkä merkittävin on väripaletti, jota käytetään pienennetyssä kuvassa. Esimerkiksi alkuperäinen kuva ( kuva 1 ) voidaan pienentää 216 värin verkkoturvalliseen palettiin . Jos alkuperäiset pikselivärit yksinkertaisesti käännetään paletin lähimpään saatavana olevaan väriin, värinää ei tapahdu ( kuva 2 ). Yleensä tämä lähestymistapa johtaa kuitenkin tasaisiin alueisiin (ääriviivoihin) ja yksityiskohtien menettämiseen ja saattaa tuottaa värillisiä laikkuja, jotka eroavat merkittävästi alkuperäisestä. Varjostetut tai kaltevat alueet voivat aiheuttaa värinauhoja, jotka voivat häiritä huomiota. Säröily voi auttaa minimoimaan tällaiset visuaaliset esineet ja johtaa yleensä alkuperäisen parempaan esitykseen ( kuva 3 ). Väreily auttaa vähentämään värinauhoja ja tasaisuutta.

Yksi kiinteän väripaletin käyttöön liittyvistä ongelmista on se, että monet tarvittavista väreistä eivät välttämättä ole saatavilla paletissa, ja monia käytettävissä olevista väreistä ei ehkä tarvita; kiinteä paletti, joka sisältää enimmäkseen vihreitä sävyjä, ei sopisi hyvin esimerkiksi aavikon kuvaan . Optimoidun väripaletin käytöstä voi olla hyötyä tällaisissa tapauksissa. Optimoitu väripaletti on sellainen, jossa käytettävissä olevat värit valitaan sen mukaan, kuinka usein niitä käytetään alkuperäisessä lähdekuvassa. Jos kuvaa pienennetään optimoidun paletin perusteella, tulos on usein paljon lähempänä alkuperäistä ( Kuva 4 ).

Paletissa olevien värien määrä on myös vaikuttava tekijä. Jos esimerkiksi paletti on rajoitettu vain 16 väriin, tuloksena oleva kuva voi kärsiä yksityiskohtien lisähäviöstä, mikä voi johtaa entistä selvempiin tasaisuuden ja värinauhojen ongelmiin ( kuva 5 ). Jälleen kerran kitkeminen voi auttaa minimoimaan tällaiset esineet ( kuva 6 ).

Sovellukset

Eräs tavallinen piirtämissovellus on näyttää tarkemmin grafiikkaa, joka sisältää suuremman värivalikoiman kuin näyttölaitteisto pystyy näyttämään. Esimerkiksi värähtelyä voidaan käyttää miljoonien värien sisältävän valokuvan näyttämiseen videolaitteistossa, joka pystyy näyttämään vain 256 väriä kerrallaan. Käytettävissä olevia 256 väriä käytetään alkuperäisen kuvan epätarkan likimäärityksen luomiseen. Ilman värähtelyä alkuperäisen kuvan värit kvantisoidaan lähimpään käytettävissä olevaan väriin, jolloin tuloksena on kuva, joka on huono esitys alkuperäisestä.

Jotkut nestekidenäytöt käyttävät ajallista värähtelyä samanlaisen vaikutuksen aikaansaamiseksi. Vaihtamalla kunkin pikselin väri-arvoa nopeasti kahden likimääräisen värin välillä paneelin väriavaruudessa näyttöpaneeli, joka tukee luonnollisesti vain 18-bittisiä värejä (6 bittiä kanavaa kohti), voi edustaa 24-bittistä värikuvaa (8 bittiä kanavaa kohti).

Tämän kaltaista hämmennystä, jossa tietokoneen näyttölaitteisto on värisyvyyden ensisijainen rajoitus , käytetään yleisesti ohjelmistoissa, kuten verkkoselaimissa . Koska verkkoselain saattaa noutaa graafisia elementtejä ulkoisesta lähteestä, selain saattaa joutua suorittamaan kuvien poistamisen kuvista, joissa on liian monta väriä käytettävissä olevaan näyttöön. Värjäysongelmista johtuen tunnistettiin " verkkoturvallinen väripaletti " -niminen väripaletti käytettäväksi sellaisten värien valinnassa, joita ei hajotettaisi järjestelmissä, jotka pystyvät näyttämään vain 256 väriä samanaikaisesti.

Mutta vaikka näyttölaitteiston käytettävissä olevien värien kokonaismäärä on riittävän suuri täydellisten digitaalisten valokuvien esittämiseksi, raidat voivat silti näkyä silmille, varsinkin suurilla alueilla, joilla on tasainen sävysiirtymä. Vaatimaton värähtely voi ratkaista tämän ilman, että kuva näyttää rakeiselta . Huippuluokan still-kuvankäsittelyohjelmisto käyttää yleisesti näitä tekniikoita näytön parantamiseksi.

Toinen hyödyllinen dithering -sovellus on tilanteissa, joissa graafinen tiedostomuoto on rajoittava tekijä. Yleisesti käytetty GIF -muoto on rajoitettu käyttämään enintään 256 väriä. Tällaisilla kuvilla on määritelty väripaletti, joka sisältää rajoitetun määrän värejä, joita kuva voi käyttää. Tällaisissa tilanteissa graafinen muokkausohjelmisto voi olla vastuussa kuvien purkamisesta ennen niiden tallentamista tällaisiin rajoittaviin muotoihin.

Dithering on analoginen tulostuksessa käytetyn rasterointitekniikan kanssa . Tästä syystä termiä dithering käytetään joskus vaihtokelpoisesti termin halftoning kanssa , erityisesti digitaalisen painamisen yhteydessä .

Mustesuihkutulostimien kyky tulostaa yksittäisiä pisteitä on lisännyt värisemisen käyttöä tulostuksessa. Tyypillinen työpöydän mustesuihkutulostin voi tulostaa korkeintaan vain 16 väriä, koska tämä on yhdistelmä pisteitä tai ei pisteitä syaanista, magentasta, keltaisesta ja mustasta tulostuspäästä. Laajan värivalikoiman toistamiseksi käytetään sävytystä. Tiheästi painetuilla alueilla, joilla väri on tumma, värähtely ei ole aina näkyvissä, koska mustepisteet yhdistyvät ja tuottavat tasaisemman tuloksen. Tulosteen vaaleiden alueiden, joissa pisteitä on kauempana toisistaan, tarkka tarkastelu paljastaa kuitenkin värähtelykuvioita.

Algoritmit

Ditteroinnin suorittamiseen on useita algoritmeja . Yksi varhaisimmista ja edelleen yksi suosituimmista on Floyd – Steinberg-dittering- algoritmi, joka kehitettiin vuonna 1975. Yksi tämän algoritmin vahvuuksista on se, että se minimoi visuaaliset esineet virheiden levitysprosessin avulla; virheiden levitysalgoritmit tuottavat tyypillisesti kuvia, jotka edustavat alkuperäistä tarkemmin kuin yksinkertaisemmat dithering-algoritmit.

Dittering -menetelmiä ovat:

• Kynnysarvo (myös keskimääräinen dithering): kutakin pikselin arvoa verrataan kiinteään kynnykseen. Tämä voi olla yksinkertaisin puristusalgoritmi, mutta se johtaa valtavaan yksityiskohtien ja ääriviivojen menetykseen.
• Satunnainen puristaminen oli ensimmäinen yritys (ainakin jo vuonna 1951) korjata kynnyksen haitat. Jokaista pikseliarvoa verrataan satunnaiseen kynnykseen, jolloin tuloksena on staattinen kuva. Vaikka tämä menetelmä ei luo kuvioituja esineitä, kohinalla on taipumus tuhota kuvan yksityiskohdat. Se on analoginen mezzotintingin kanssa .
• Kuvioi ojat kiinteällä kuviolla. Jokaiselle tuloarvolle kiinteä kuvio sijoitetaan tulostuskuvaan. Tämän tekniikan suurin haitta on, että tulostuskuva on suurempi (kiinteän kuvion koon verran) kuin syöttökuvio.
• Tilattu dithering dithers käyttäen dither -matriisia . Kullekin kuvan pikselille käytetään kynnyksenä kuvion arvoa vastaavassa paikassa. Viereiset pikselit eivät vaikuta toisiinsa, joten tämä muotoilu sopii käytettäväksi animaatioissa. Erilaiset kuviot voivat synnyttää täysin erilaisia ​​värinävaikutuksia. Vaikka tämä toteuttamisalgoritmi on yksinkertainen toteuttaa, sitä ei ole helppo muuttaa toimimaan vapaamuotoisten, mielivaltaisten palettien kanssa.
  • Rasterointi kiertelevät matriisi tuottaa näyttävät samanlaisilta kuin puolisävy seulonta sanomalehdissä. Tämä on eräänlainen klusteroitu dittering, koska pisteillä on taipumus ryhmittyä yhteen. Tämä voi auttaa piilottamaan joidenkin vanhempien tulostinlaitteiden epäselvien pikselien haitalliset vaikutukset. Tätä menetelmää käytetään pääasiassa offset- ja lasertulostimissa . Molemmissa näissä laitteissa muste tai väriaine mieluummin kasaantuu yhteen eikä muodosta yksittäisiä pisteitä, jotka ovat syntyneet muiden värinpoistomenetelmien avulla.
  • Bayer matriisi tuottaa hyvin erottuva rajat luukku kuvio.
  • Matriisi, joka on viritetty sinistä kohinaa varten , kuten mitätön ja klusteri -menetelmä, tuottaa ulkonäön lähempänä virheen hajautusmenetelmää.

(Alkuperäinen)	Kynnys	Satunnainen
Rasteri	Tilattu (Bayer)	Tilattu (mitätön ja klusteri)

• Virhe-diffuusio- dithering on palauteprosessi, joka hajauttaa kvantisointivirheen viereisiin pikseleihin.
  • Floyd – Steinberg (FS) -väritys hajottaa virheen vain naapuripikseleille. Tämä johtaa erittäin hienorakeiseen puristumiseen.
  • Jarvisin, Judicen ja Ninken minimoima keskimääräinen virheen purkaminen levittää virheen myös askeleen kauemmas oleviin pikseleihin. Väri on karkeampi, mutta siinä on vähemmän visuaalisia esineitä. Se on kuitenkin hitaampi kuin Floyd – Steinberg -värähtely, koska se jakaa virheet 12 lähellä olevan pikselin kesken Floyd – Steinbergin neljän lähellä olevan kuvapisteen kesken.
  • Stucki dithering perustuu edellä mainittuun, mutta on hieman nopeampi. Sen ulostulo on yleensä puhdas ja terävä.
  • Burkes -dithering on yksinkertaistettu Stuckin dittering -muoto, joka on nopeampi, mutta vähemmän puhdas kuin Stucki -dithering.

Floyd - Steinberg	Jarvis, Judice & Ninke	Stucki	Burkes

• Virhe-diffuusio-poistaminen (jatkuu):
  • Sierra dithering perustuu Jarvis ditheringiin, mutta se on nopeampi ja antaa samanlaisia ​​tuloksia.
  • Kaksirivinen Sierra on edellä mainittu menetelmä, mutta Sierra muutti sitä nopeuden parantamiseksi.
  • Filter Lite on Sierran algoritmi, joka on paljon yksinkertaisempi ja nopeampi kuin Floyd – Steinberg, mutta tuottaa silti samanlaisia ​​tuloksia.
  • Atkinsonin sävytyksen on kehittänyt Applen ohjelmoija Bill Atkinson , ja se muistuttaa Jarvis ditheringia ja Sierra ditheringia, mutta se on nopeampi. Toinen ero on se, että se ei hajauta koko kvantisointivirhettä, vaan vain kolme neljäsosaa. Se pyrkii säilyttämään yksityiskohdat hyvin, mutta hyvin vaaleat ja tummat alueet voivat näyttää puhalletulta.
  • Kaltevuuspohjainen virhe-diffuusio-ditterointi kehitettiin vuonna 2016 alkuperäisen FS-algoritmin tuottaman rakenteellisen artefaktin poistamiseksi moduloidulla satunnaistamisella ja rakenteiden parantamiseksi gradienttipohjaisella diffuusiomodulaatiolla.

Sierra	Kaksirivinen Sierra	Sierra Lite	Atkinson	Liukuväripohjainen

Muut sovellukset

Stimuloitu Brillouin -sironta (SBS) on epälineaarinen optinen efekti, joka rajoittaa kuituoptisten järjestelmien käynnistämää optista tehoa . Tätä tehorajaa voidaan kasvattaa pienentämällä optista lähetyskeskitaajuutta, joka tyypillisesti toteutetaan moduloimalla laserin esijännitetuloa. Katso myös polarisaation sekoitus .

Vaihehajotusta voidaan käyttää parantamaan lähdön laatua suorassa digitaalisessa synteesissä . Toinen yleinen sovellus on EMC -testien läpikäyminen käyttämällä taajuuden hajaspektrin värähtelyä yksittäisten taajuuspiikkien tahraamiseksi.

Rahoitusmarkkinoilla on äskettäin otettu käyttöön toinen ajallinen väliaikaistyyppi , jolla vähennetään kannustinta käydä suurtaajuista kauppaa . ParFX, Lontoon valuuttamarkkina, joka aloitti kaupankäynnin vuonna 2013, asettaa lyhyitä satunnaisia ​​viivästyksiä kaikille saapuville tilauksille; muiden valuutanvaihtojen kerrotaan kokeilevan tekniikkaa. Tällaisen ajallisen puskuroinnin tai ditteroinnin käyttöä on suositeltu laajemmin osakkeiden, hyödykkeiden ja johdannaisten rahoituskaupassa.

Katso myös

• Anti-aliasing (täsmennys)
• Värien kvantisointi
• Digitaalinen ääni
• Jitter
• Häviöllinen tietojen pakkaus
• Kvantisointi (signaalinkäsittely)
• Nöyrä
• Stokastinen resonanssi

Huomautuksia

Viitteet

Ulkoiset linkit

• "Dither - kaikki melu ei ole huono"
• Mikä on Dither? Artikkeli, joka julkaistiin aiemmin Australian HI-FI: ssä ja jossa oli visuaalisia esimerkkejä siitä, kuinka ääni heikkenee jyrkästi vähentäen korkean harmonisen särön.

Muita hyvin kirjoitettuja artikkeleita aiheesta alkeellisimmalla tasolla ovat saatavilla:

• Aldrich, Nika. "Ei selitetty "
• DHALF Selittää paljon ditheringistä ja sisältää myös riittävän yksityiskohtaisia ​​tietoja useiden dittering -algoritmien toteuttamiseksi.

Kirjat, joissa on paljon kattavampia selityksiä:

• Esimerkki Dither -tärinästä

Uudemman tutkimuksen äänen kuuntelun alalla tekivät Lipshitz, Vanderkooy ja Wannamaker Waterloon yliopistossa :

• Stan Lipshitz