Dithering: differenze tra le versioni

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Il '''dithering''', nella elaborazione numerica di segnali, è una forma di [[Rumore (elettronica)|rumore]] con una opportuna distribuzione, che viene volontariamente aggiunto ai [[campione (statistica)|campioni]] con l'obiettivo di minimizzare la distorsione introdotta dal troncamento nel caso in cui si riquantizzino i campioni stessi. Il dithering viene usato abitualmente nell'elaborazione di segnali video e audio campionati e quantizzati. Il dithering non ha nulla a che vedere col [[jitter]]. È invece correlato con la [[risonanza stocastica]] in fisica, in cui la presenza di rumore stocastico aumenta la risposta di un segnale a perturbazioni esterne.<ref>{{Cita pubblicazione|nome=Luca|cognome=Gammaitoni|wkautore=Luca Gammaitoni|data=1995-11-01|titolo=Stochastic resonance and the dithering effect in threshold physical systems|rivista=Physical Review E|volume=52|numero=5|pp=4691–46984691-4698|accesso=2022-04-05|doi=10.1103/PhysRevE.52.4691|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevE.52.4691}}</ref>

== Storia ==

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== Origine del termine "dither" ==

[[ImmagineFile:Didder def 1707.png|thumb|La prima definizione in un dizionario di ''didder''<ref>[[Thomas Blount]], ''Glossographia Anglicana Nova: Or, A Dictionary, Interpreting Such Hard Words of whatever Language, as are at present used in the English Tongue, with their Etymologies, Definitions, &c. Also, The Terms of Divinity, Law, Physick, Mathematics, History, Agriculture, Logick, Metaphysicks, Grammar, Poetry, Musick, Heraldry, Architecture, Painting, War, and all other Arts and Sciences are herein explain'd, from the best Modern Authors, as, Sir Isaac Newton, Dr. Harris, Dr. Gregory, Mr. Lock, Mr. Evelyn, Mr. Dryden, Mr. Blunt, &c.'', Londra, [[1707]].</ref>|sinistra|178x178px]]

[[ImmagineFile: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]]

{{citazione|...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.

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|...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 ==

Il dithering viene spesso usato nei campi dell'audio e video digitali, dove serve per stimare le conversioni e (di solito in modo facoltativo) le trasformazioni di [[profondità di colore]]; viene utilizzato in molti settori differenti in cui il processo e l'analisi digitale sono necessari - specialmente nell'analisi delle [[Forma d'onda|forme d'onda]]. Tra i campi di utilizzo vi sono sistemi digitali quali [[audio digitale]], [[video digitale]], [[fotografia digitale]], [[sismologia]], [[radar]], [[meteorologia]] ed altri ancora.

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== Fotografia digitale e image processing ==

[[ImmagineFile:Dithering example red blue.png|frame|Applicazione del dithering. I soli colori usati sono il rosso ed il blu ma, al rimpicciolirsi dei [[pixel]], il colore appare viola.]]

Il ''dithering'' viene usato in [[computer grafica]] per creare l'illusione della [[profondità di colore]] in immagini dotate di una [[tavolozza (informatica)|tavolozza]] limitata (quantizzazione del colore). In un'immagine sottoposta a dithering, i colori non disponibili vengono approssimati dalla distribuzione dei [[pixel]] colorati con le tinte disponibili. L'occhio umano percepisce la diffusione come un amalgama dei colori.<ref>Per approfondire, vedi anche ''[[Colore#Percezione del colore|percezione del colore]]''</ref>

Il dithering è simile alla tecnica chiamata ''halftone'' nella [[Stampa (processo)|stampa]] in cui si usava un [[retino stocastico]]. Le immagini trattate con il dithering, particolarmente quelle in cui vengono usati pochi colori, possono spesso apparire granulari, o composte da puntini.

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== Algoritmi di dithering ==

[[ImmagineFile:Dithering algorithms.png|thumbnail|Dimostrazione delle differenze tra i vari tipi di dithering|570x570px]]Esistono molti algoritmi creati per l'applicazione del dithering. Uno dei primi, ed ancora tra i più popolari, è l'[[algoritmo di Floyd-Steinberg]], sviluppato nel [[1975]]. Uno dei punti di forza di questo algoritmo è la sua capacità di minimizzare gli artefatti visivi attraverso un processo di diffusione dell'errore; solitamente produce immagini più simili all'originale rispetto a quanto fatto da altri algoritmi similari.

Gli altri metodi comprendono: