Dithering: differenze tra le versioni

Versione delle 08:43, 6 nov 2018

Versione delle 17:40, 16 apr 2019

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[[Immagine:Dither def 1788.png|thumb|Definizione provinciale di ''dither'' <ref>tratta da ''The Rural Economy of Yorkshire: Comprizing the Management of Landed Estates, and the Present Practice of Husbandry in the Agricultural Districts of that County'', scritto da Mr. Marshall (William), Vol. II, Londra: T. Cadell, 1788.</ref>|209x209px]]

{{quotecitazione|...uno dei primi [usi] del dithering avvenne durante la Seconda Guerra Mondiale. I bombardieri usarono i computer meccanici per orientarsi e calcolare la traiettoria delle bombe. Curiosamente, questi computer (scatole riempite con centinaia d'ingranaggi e ruote dentate) funzionavano più accuratamente quando erano impiegati a bordo degli aerei, e meno al suolo. Gli ingegneri capirono che la vibrazione prodotta dall'aereo riduceva l'errore causato dai componenti viscosi in movimento. Invece di muoversi a scatti, si muovevano con maggiore continuità. Vennero inseriti piccoli motorini all'interno dei computer, con l'intenzione di farli vibrare, e queste vibrazioni vennero chiamate 'dither', termine preso dal verbo anglosassone 'didderen', che significava 'tremare'. Oggi, quando si dà un colpetto ad un contatore meccanico per aumentarne l'accuratezza, si sta applicando del dithering, ed i moderni dizionari inglesi definiscono "dither" come 'stato di elevato nervosismo, confusione o agitazione'. In seguito il dithering rese i sistemi digitali leggermente più analogici, nel senso buono del termine.

|[[Ken Pohlmann]], ''Principles of Digital Audio'' (<small>quarta edizione, pagina 46</small>)

|...one of the earliest [applications] of dither came in World War II. Airplane bombers used mechanical computers to perform navigation and bomb trajectory calculations. Curiously, these computers (boxes filled with hundreds of gears and cogs) performed more accurately when flying on board the aircraft, and less well on ground. Engineers realized that the vibration from the aircraft reduced the error from sticky moving parts. Instead of moving in short jerks, they moved more continuously. Small vibrating motors were built into the computers, and their vibration was called "dither" from the Middle English verb 'didderen,' meaning 'to tremble.' Today, when you tap a mechanical meter to increase its accuracy, you are applying dither, and modern dictionaries define "dither" as 'a highly nervous, confused, or agitated state.' In minute quantities, dither successfully makes a digitization system a little more analog in the good sense of the word.|lingua=en}}

==Il dither nel processo digitale e nell'analisi delle forme d'onda ==

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Esistono molti metodi che permettono di tornare ai canonici 16 bit. Ad esempio, si possono semplicemente troncare i bit in eccesso (troncamento). È anche possibile arrotondare i bit in eccesso al valore più prossimo. Ognuno di questi algoritmi, comunque, produce un imprevedibile errore nel risultato. Consideriamo, ad esempio, una forma d'onda composta dai seguenti valori:

1 2 3 4 5 6 7 8

Se la riduciamo del 20% otteniamo questa sequenza:

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Troncando i valori otteniamo:

0 1 2 3 4 4 5 6

Se invece li arrotondassimo avremmo:

1 2 2 3 4 5 6 6

Se qualsiasi sequenza, compresa quella iniziale, viene processata moltiplicando i valori per 0.8 il risultato conterrà errori che saranno ovviamente ripetibili. Un'onda rappresentante la funzione di [[seno (trigonometria)|seno]] quantizzata al valore originario, ad esempio, comporterà lo stesso errore ogni volta che il suo valore sarà "3.4" visto che il risultato verrebbe abbassato di 0,4. Ogni volta che il valore è "5", l'errore dopo il processo sarà 0. In ogni caso, l'ammontare dell'errore cambierà continuamente al modificarsi dei valori. Il risultato ha un comportamento ciclico nell'errore, che mostra la sua frequenza addizionale sulla forma d'onda ([[Distorsione armonica totale|distorsione armonica]]). L'orecchio è in grado di percepire questo errore sotto forma di frequenza addizionale.

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Il '''dithering colorato''' viene a volte descritto come quel dithering che è stato filtrato per differenziarsi dal [[rumore bianco]]. Alcuni [[algoritmo|algoritmi]] di dithering usano un rumore che possiede più energia nelle alte frequenze, e meno nella banda audio critica.

Il '''''[[noise shaping]]''''' non è in realtà un dithering, poiché consiste nel "modellare" il rumore, come dice il suo nome, spostandolo in zone dello spettro audio in cui è meno udibile. Normalmente viene associato al dithering, e quindi sposta appunto questo rumore. È tuttavia possibile anche usarlo senza dithering. In tal caso il rumore di ri-quantizzazione rimane distorto, ma viene spostato in zone dello spettro audio in cui è meno udibile.

==== Quale dithering usare ====

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== Esempi di dithering ==

<div style="float:right; width: 260px; margin: 0 0 1em 1em"></div>

Ridurre la profondità del colore di un'immagine spesso causa effetti collaterali indesiderati. Se l'immagine originale è una fotografia, probabilmente i colori saranno migliaia, o addirittura milioni. Limitarne il numero fa, ovviamente, perdere qualità all'immagine.

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== Il dithering in fotografia astronomica ==

Il termine dithering è usato in fotografia astronomica digitale con un significato molto diverso. Quando si eseguono riprese a posa molto lunga (foto di galassie, nebulose, ammassi stellari, ecc.) è pratica comune suddividere la posa in sequenze di scatti, che vengono poi "fusi" nell'immagine finale mediante software appositi. Per esempio, 12 scatti da 10 minuti generano un'immagine simile a quella che si otterrebbe con 120 minuti di posa continua (suddividere la posa in più scatti brevi porta una serie di vantaggi, tanto che questa metodologia è standard). Il dithering consiste nello spostare leggermente lo strumento tra uno scatto e il successivo, in modo che eventuali difetti del sensore non si presentino in tutti i singoli scatti nello stesso punto dell'immagine. Ciò permette di cancellare questi difetti dall'immagine finale, mediante l'elaborazione che si esegue dopo le riprese. Di norma il sistema di controllo del telescopio si occupa in automatico di questa operazione, spostando di pochissimo lo strumento (in una direzione casuale) tra uno scatto e l'altro, ovviamente prima di riaprire l'otturatore per lo scatto successivo.

== Note ==