ディザ ディザの概要

ディザ

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2020/11/04 15:16 UTC 版)

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用語 "dither" の起源

[…] ディザの最初期の使用例は第二次大戦に登場した。航空爆撃機では機械式計算機を用いて航行と爆弾の軌道計算を行っていた。面白いことに、こうした計算機 (=数百の歯車が詰まった箱) は、航空機に乗せて飛んだ状態の方が計算精度が高く、地上では劣っていた。技術者たちは、航空機の振動によって動きの悪い部品に起因する誤差が減少することに気付いた。部品がカクカクとではなく、スルスルと動いたのだ。小型の振動モーターがこうした計算機に組み込まれ、その振動はディザ (dither) と呼ばれた。ditherは中期英語の "didderen" に由来する語で、「ブルブル震える」という意味である。今日において、機械式メーターをコツンと叩いて精度を向上させることは、つまりディザを適用することである。現代の辞書では、dither は「非常に緊張した、混乱した、または動揺した状態」と定義されている。微量ではあるが、数値化システムはディザによって「精度の向上」という意味で少しアナログ的にすることができる。
Ken Pohlmann、Principles of Digital Audio、4th edition、page 46[1]

戦後間もなく、アナログ計算や水力制御の銃砲についての書籍で "dither" という用語が使われている[2][3]。 量子化におけるディザリング技術の導入を提唱したのはMITの Lawrence G. Roberts で[4]、1961年の修士論文[5]と1962年の論文[6]があるが、彼は "dither" という言葉を用いていない。今のような意味で "dither" が使われた初出は1964年の Schuchman の論文である[7]

デジタル信号処理と波形解析におけるディザリング

ディザリングは、デジタルデータの標本化周波数量子化ビット数を変換する際の処方(デジタル信号処理)として、デジタル音響デジタル動画デジタル写真地震学レーダー天気予報などの分野で使われる。なかでも波形解析におけるこの信号処理の方式の意義は大きい。

変化が連続的な量の量子化には量子化誤差がともなう。その誤差が本来の信号に連関するかたちで均一的に再起するものであるとき、そこには、数値的確定性をそなえた人工的な周期が現出することになる。ところがそのような人工性(誤差の周期性・確定性)を孕んだデータというのは、ときとして望ましいものではない。信号の周期性・確定性にたいして受信側が敏感である場合は特にそうである。このとき、データ信号の周期性・確定性は、ランダム性を含ませたディザリングによって排除することができる。

信号処理のレシピとしては、単に乱数を加えたのでは量子化ビット数を減らしたのと同じというだけであり、24ビットでオーバーサンプリングならぬ「オーバー量子化」し、誤差をきちんと処理して16ビットにするのが良い。

誤差の拡散も含む場合(たとえば、真っ黒の背景の中の1ドットの真っ白の点が、ぼやっとした明るいグレーのかたまりになるだろう)、場合によってはエッジ強調など他の処理とも組み合わせることもある。


  1. ^ Ken C. Pohlmann (2005). Principles of Digital Audio. McGraw-Hill Professional. ISBN 0-07-144156-5. http://books.google.com/?id=VZw6z9a03ikC&pg=PA49&dq=didderen+dither+intitle:Principles+intitle:of+intitle:Digital+intitle:Audio 
  2. ^ William C. Farmer (1945). Ordnance Field Guide: Restricted. Military service publishing company. http://books.google.com/?id=15ffO4UVw8QC&q=dither 
  3. ^ Granino Arthur Korn and Theresa M. Korn (1952). Electronic Analog Computers: (d–c Analog Computers). McGraw-Hill. http://books.google.com/?id=dwsuAAAAIAAJ&q=dither 
  4. ^ Thomas J. Lynch (1985). Data Compression: Techniques and Applications. Lifetime Learning Publications. ISBN 978-0-534-03418-4. http://books.google.com/?id=E7EmAAAAMAAJ&q=first+suggested+by+Roberts+in+1962&dq=first+suggested+by+Roberts+in+1962 
  5. ^ Lawrence G. Roberts, Picture Coding Using Pseudo-Random Noise, MIT, S.M. thesis, 1961 online
  6. ^ Lawrence G. Roberts (February 1962). “Picture Coding Using Pseudo-Random Noise” (abstract). IEEE Trans. Information Theory 8 (2): 145–154. doi:10.1109/TIT.1962.1057702. http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=1057702. 
  7. ^ L. Schuchman (December 1964). “Dither Signals and Their Effect on Quantization Noise” (abstract). IEEE Trans. Communications 12 (4): 162–165. doi:10.1109/TCOM.1964.1088973. http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=1088973. 
  8. ^ Lipshitz, Stanley P; Vanderkooy, John; Wannamaker, Robert A. (November 1991). “Minimally Audible Noise Shaping”. J. Audio Eng. Soc. 39 (11): 836–852. http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=5956 2009年10月28日閲覧。. 
  9. ^ Vanderkooy, John; Lipshitz, Stanley P (December 1987). “Dither in Digital Audio”. J. Audio Eng. Soc. 35 (12): 966–975. http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=5173 2009年10月28日閲覧。. 
  10. ^ Mastering Audio: The Art and the Science by Bob Katz, pages 49–50, ISBN 978-0-240-80545-0
  11. ^ Ulichney, Robert A (1994年). “Halftone Characterization in the Frequency Domain”. 2012年7月20日閲覧。
  12. ^ a b c d e Crocker, Lee Daniel; Boulay, Paul & Morra, Mike (1991年6月20日). “Digital Halftoning”. Computer Lab and Reference Library. 2007年9月10日閲覧。 Note: this article contains a minor mistake: “(To fully reproduce our 256-level image, we would need to use an 8x8 pattern.)” The bold part should read “16x16”.
  13. ^ Silva, Aristófanes Correia; Lucena, Paula Salgado & Figuerola, Wilfredo Blanco (2000年12月13日). “Average Dithering”. Image Based Artistic Dithering. Visgraf Lab. 2007年9月10日閲覧。
  14. ^ Ulichney, Robert A (1993年). “The void-and-cluster method for dither array generation”. 2012年7月19日閲覧。





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