Questo direi che non è in discussione, nè per la profondità nè per la frequenza di campionamento. Puoi usare algoritmi complicati fin che vuoi, ma l'informazione in se è persa, andata, stai solo cercando di ricostruirla matematicamente ed applicando correzioni psicoacustiche.
Se nel farlo usi mantisse più ampie hai - matematicamente - un risultato più preciso, quanto questo poi sia 'reale' o 'rumore' è tutto un'altro discorso, da qui i processi psicoaucustici, tra cui il dithering.
Non ho capito come riportare 'indietro' la precisione potrebbe risultare benefico. Secondo me non consideri che il ditering viene applicato SOLO se la precisione risultante è minore di 24 bit. A 24 bit ed oltre, la precisione è talmente alta da NON richiedere l'applicazione del dithering ANCHE quando sia stata modificata la porzione significatva dei dati e/o si sia incrementata la profondità tramite un effetto. Questo, almeno, è quello che sostengono.
Se invece il tuo dubbio è: faccio resampling ed aumento (fittiziamente) la precisone, quindi cosa finisce nel byte meno significativo se non lo 'sterile' risulato di un calcolo? Non può essere che questo calcolo reintroduca patterns che risultano in distorsione?
Nel caso la risposta è: Bella domanda! Ma non so che dirti...