32-битные записи с плавающей запятой имеют неограниченный запас по динамическому объему данных и не могут быть непреднамеренно искажены после прохождения аудиосигнала через аналого-цифровое преобразование. Применяя математические десятичные и экспоненциальные значения для создания невероятного динамического диапазона в 1528 дБ, возникает вопрос: если математика с плавающей запятой практически устраняет пиковые искажения, одно из главных бедствий записи, почему мы все не используем ее?
Преимущества записи аудио с плавающей запятой:
- Неограниченный запас по уровню, обеспечивающий пиковые аудиосигналы на 100 дБ выше традиционной полной шкалы, или 0 дБ полной шкалы. С помощью этой способности кто-то может записать извержение вулкана изнутри и вернуться с пригодными для использования файлами, при условии, что его оборудование не расплавится (что, вероятно, произойдет).
- Более длинная длина слова, чем 16 или 24 бит, поэтому даже более низкий уровень шума, чем в традиционных форматах аудиофайлов и традиционных записанных носителях, таких как Blu-Ray, CD, лазерный диск, RDAT и т. д.
- Устраняет необходимость в пиковых ограничителях в полевых рекордерах, которые используют какую-то схему кодирования «32-битная с плавающей запятой» (обратите внимание на кавычки здесь. Подробнее об этом ниже в статье).
- Делает обработку сигнала в DAW или другом программном обеспечении «безболезненной», поскольку ограничение больше не является проблемой.
— Смотри также: PSP Audioware представили предусилитель BinAmp —
Проблемы, связанные с 32-битной плавающей запятой:
- Гораздо больше места для хранения требуется для файлов с длиной слова 32 бита, чем для 24- или 16-битных файлов.
- Запись в 32-битном формате с плавающей запятой означает, что все продюсеры, редакторы и микшеры, использующие файлы, должны оставаться в 32-битном режиме с плавающей запятой, иначе есть риск внесения искажений в звук.
- Существует несколько требований к файловой или физической доставке, где принимается 32-битный звук с плавающей запятой.
- Хотя можно печатать звук намного громче, чем 0 дБ полной шкалы, мы вполне можем столкнуться с клиппингом на аппаратном выходном каскаде D/A (или на других этапах аппаратного выходного тракта наших аудиоинтерфейсов) и даже вызвать искажение, клиппирование или искажение динамиков и наушников до такой степени, что они физически повреждаются во время воспроизведения самого громкого контента.
Что такое плавающая запятая?
Большинство современных цифровых звуковых рабочих станций (DAW) используют своего рода математику с плавающей запятой в своей архитектуре микшера, чтобы смягчить внутреннее ограничение. Pro Tools, например, имеет 64-битный внутренний микшер с плавающей запятой, что означает, что пользователь может поднимать уровни выше 0 дБ полной шкалы во время работы и при этом быть уверенным в чистом окончательном аудиофайле (при условии, что какое-то пиковое ограничение задействовано на мастер-фейдере перед печатью/экспортом). Так что, на самом деле, если вы используете какую-либо DAW, выпущенную за последние 10 лет, скорее всего, вы уже используете математику с плавающей запятой, поскольку современные рабочие станции используют эту стратегию микширования.
Для тех из нас, кто использует программное обеспечение iZotope RX, экосистема RX полностью 32-битная с плавающей запятой. Таким образом, независимо от того, отправляете ли вы аудио из DAW на RX и обратно или обрабатываете файлы на своем рабочем столе, вы определенно пользуетесь преимуществами 32-битной математики с плавающей запятой в их программном обеспечении.
На наш взгляд, самая большая польза от 32-битного звука с плавающей запятой — это во время записи, особенно в полевых условиях, где есть множество потенциальных проблем с захватом чистого сигнала и только один шанс записать то, что происходит в реальном времени.
Несколько месяцев назад мы купили Sound Devices MixPre-6 II для записи интервью, так как мы также хотели использовать его внутренний генератор тайм-кода для создания эталона времени суток. Мы никогда не записывали в 32-битном формате с плавающей запятой и были более чем взволнованы, когда поняли, что ограничители пиков MixPre-6 II не могут быть задействованы при работе с этим разрешением. Sound Devices говорит, что нет причин использовать ограничитель при таком разрешении. На самом деле, в этой статье они довольно хорошо разбивают 32-битные файлы с плавающей запятой, что тонко помогает аргументировать против ограничения во время записи.
Записали наше первое интервью с MixPre-6 II и принеся его домой, мы перенесли весь записанный звук в 32-бит в сеанс Pro Tools с плавающей запятой и выровняли его, используя встроенный временной код времени суток, который клиенты использовали для создания заметок (спасибо приложению Wingman от Sound Devices). Когда мы просматривали записи, то заметили, что у ведущего нашего интервью никогда не было пика выше 0 dBFS, но субъект неожиданно рассмеялся несколько раз и поднялся до +11! Мы смогли просто выключить эти смехи, и они были такими же чистыми, как и любой другой звук. После того, как мы выровняли несколько пиков, мы экспортировали файлы .wav с частотой 48 кГц, 24 бита, будучи уверенными, что все останется чистым, поскольку теперь все было ниже 0 дБ полной шкалы.
— Смотри также: Классические консольные предусилители 500-й серии —
Этот этап выравнивания Pro Tools является чем-то вроде дополнительного шага для большинства людей, работающих со звуком, и вполне может иметь непреднамеренные последствия удаления некоторых метаданных встроенного звука. Экспортировав для них фиксированные целочисленные файлы и даже mp3, наши клиенты могли работать с очень чистыми файлами .wav 48 кГц, 24 бит, пока они редактируют свою работу. Это идеально!
После нескольких успешных полевых выездов мы решили записать студийные интервью, которые нам были нужны, в 32-битном формате с плавающей запятой. Мы записывали прямо в Pro Tools через свой древний 24-битный интерфейс HD OMNI вместо использования MixPre-6 II, потому что нам требуется больше путей вывода, чем у этого устройства. Чтобы создать здесь увеличенный запас для записи, мы вошли в свою DAW примерно на 6-8 дБ ниже, чем могли бы, и использовали плагин AVID Channel Strip на вспомогательных дорожках, которые направили на входы аудиодорожек, чтобы увеличить усиление до 6 дБ. В итоге мы получили пару громких пиков (+4, +5 выше 0dBFS), но когда мы их уменьшили, они были такими же чистыми, как и все остальное. Это связано с тем, что микшер был 64-битным с плавающей запятой, поэтому, как только наш звук прошел через 24-битные фиксированные целочисленные аппаратные микрофонные предусилители и аналого-цифровые преобразователи и внутри программного обеспечения Pro Tools, мы смогли безнаказанно получить сцену и соответствовать длине слов полевых записей, сохраняя все в этом проекте в 32-битной плавающей запятой.
Как конвертеры работают в 32-битном формате?
Было ощущение, что 32-битная математика с плавающей запятой, вероятно, происходит где-то на этапе аналого-цифрового преобразования или после него между предварительным микрофоном и финальной записью. После того, как мы прочитали эту статью на их сайте, мы связались с Sound Devices по поводу их оборудования и, в частности, процесса аналого-цифрового преобразования; при этом аналоговый звук, поступающий на аналоговый микрофонный предусилитель, преобразуется из аналогового сигнала в цифровой сигнал. Вот что они сказали:
«Мы запатентовали метод объединения нескольких 32-битных аналого-цифровых преобразователей с фиксированной запятой, чтобы увеличить динамический диапазон, необходимый для любого микрофона, который вы, возможно, захотите использовать для записи с помощью серии MixPre II. (Мы называем его многоступенчатым преобразователем, потому что мы не полагаемся на один единственный преобразователь)».
Несколько преобразователей, используемых для интерпретации входного аналогового сигнала, для всех намерений и целей — заканчиваются 32-битной плавающей запятой в печатных файлах. Круто, поэтому для анализа достаточного количества информации для формирования набора данных с плавающей запятой требуется несколько отдельных АЦП. В любом случае звук, который воспроизводит их продукт, кристально чистый.
Испытания
Эти 32-битные файлы намного больше, чем обычные 48-кГц 24-битные файлы .wav, с которыми мы работаем в постобработке звука. Разница между 24-битным и 32-битным добавляет 33% к общему размеру, и когда вы удваиваете частоту дискретизации, например, с 48 кГц до 96 кГц, это также упаковывает больше данных.
Так как сложно вычислить в уме, мы взяли одну из своих монофонических записей с микрофона продолжительностью 15 минут и преобразовали ее в различные типичные частоты дискретизации аудиофайлов и битовую глубину, чтобы вы могли сами убедиться в этом.
Качество компакт-диска составляет менее четверти размера 32-битного файла с плавающей запятой 96 кГц. Даже типичные 48 кГц, 24-битные файлы, которые мы отправляем клиентам, выглядят примерно на 60% меньше. Легко видеть, что физическая емкость памяти быстро испаряется при частоте 96 кГц с 32-битной плавающей запятой. Во время недавней работы мы столкнулись с проблемами с объемом Google Диска, и это произошло после того, как мы преобразовали файлы в 48 кГц, 24 бита! В итоге мы разместили все в своем собственном Dropbox и создали микс-файлы mp3 для мониторинга, чтобы смягчить эти ограничения. Мы придержали исходные 96 кГц, 32-битные файлы с плавающей запятой для редактирования и микширования.
Итак, размер файла является проблемой.
Другая проблема связана с внутренним рабочим процессом. Такие программы, как Adobe Audition, по умолчанию используют 32-битные числа с плавающей запятой при создании нового сеанса, поэтому в качестве рабочего процесса от записывающего устройства к редактору Audition довольно легко работает с моим MixPre-6 II. Это аудиопрограмма, и мы знаем, как решать проблемы со звуком, когда их слышим, поэтому не обязательно, чтобы наша система по умолчанию использовала 32-битную плавающую точку. Однако это не всегда так для видеоредакторов.
— Смотри также: Домашняя студия звукозаписи — 1980-е и сейчас —
Любой редактор, работающий с разрядностью 24 или 16 бит, может внести искажения, когда звук с плавающей запятой с рекордера импортируется с фиксированной целочисленной частотой дискретизации. Такое случается, как объяснил нам один из друзей, очень часто. Мы, люди, занимающиеся звуком, можем иметь все аудиозаметки, разговоры по электронной почте и полезные телефонные звонки, и все же, если оператор не может использовать 32-битную плавающую точку в своем рабочем процессе, возникнут «проблемы».
Можем привести пример того, как это происходит только между Pro Tools и RX. Мы предоставили диалог редакторам для работы, и он вернулся обрезанным, потому что в Pro Tools было применено слишком большое усиление клипа (пики выше 0 дБ полной шкалы), звук был отправлен на 32-битный RX с плавающей запятой для шумоподавления, где пики не имеют значения, а затем отправляются обратно в сеанс Pro Tools с 24-битным фиксированным целым числом. Искажение клиппинга было встроено в момент рендеринга звука из RX в 24-битную временную шкалу Pro Tools. Упомянутый редактор убрал шум, но добавил искажения, которые сделали всю его работу непригодной для использования. Опять же, мы часто слышим, что это происходит, даже в потоковых программах. iZotope действительно следует рассмотреть возможность использования ограничителя пиков рядом с кнопкой «Отправить назад» над спектрограммой. Waves ловко сделали это с помощью своих плагинов Clarity Vx Pro и Clarity De-Reverb Pro.
Поскольку мы никогда не передаем окончательный звук в 32-битном разрешении с плавающей запятой, то всегда приходится использовать какое-то уменьшение битовой глубины до 24-битного или 16-битного. Чтобы перейти от 32-битной с плавающей запятой к 24-битной, мы всегда применяем пиковое ограничение; не имеет большого значения с точки зрения времени или усилий, но это абсолютно необходимо, чтобы быть частью рабочего процесса. Это в значительной степени исключает простое сохранение 32-битного сеанса Pro Tools с плавающей запятой в виде 24-битной копии, если только пиковое сокращение не выполняется сначала в 32-битном сеансе с плавающей запятой.
Как заставить 32-битные числа с плавающей запятой работать на вас
Математика с плавающей запятой отлично подходит для захвата звука и гарантирует, что любые пики можно приручить, не беспокоясь об искажениях. Это также отлично подходит для внутренних манипуляций со звуком внутри программного обеспечения. Риск возникает при выводе на мониторы и усилители, при экспорте в файлы с фиксированными целыми числами и при передаче записей тому, кто не работает с 32-битной плавающей запятой.
Так какой в этом смысл?
32-битный звук с плавающей запятой — лучшая отправная точка для любой записи. Он чист и свободен от клипов, как фиксированное целое никогда не может быть. При работе со звуком в 32-битном формате с плавающей запятой можно применять всевозможные эффекты и усиление без проблем с обрезкой.
Чтобы 32-битный звук с плавающей запятой работал на вас, записывайте свои звуки в этом потрясающем разрешении, редактируйте и микшируйте их с некоторым снижением усиления или ограничителями пиков, применяемыми ко всему, что выше 0 дБ полной шкалы, и вы получите огромные звуковые преимущества. Если вы обмениваетесь аудиосессиями или звуковыми файлами с кем-либо с 24-битным или 16-битным целым числом, потратьте несколько минут, чтобы найти эти пики и убедиться, что они находятся под контролем, прежде чем конвертировать в более низкую разрядность.
Заключение
Мы работаем с 32-битным разрешением с плавающей запятой, потому что это дает защиту от внезапных громких звуков. Запись в полевых условиях не является нашей сферой деятельности, поэтому для начинающих или случайных звукозаписывающих компаний, это отличный способ начать собирать превосходные записи и узнать, что работает для структуры усиления на ваших микрофонах и наушниках.
Тот факт, что записывающее устройство записывает 32-битные файлы с плавающей запятой, не означает, что вы можете устранить искажения микрофона, искажения, вызванные плохим кабелем или радиочастотными помехами, или отсечение из-за слишком большого усиления предусилителя перед каскадом аналого-цифрового преобразования. Эти вещи по-прежнему являются гремлинами, с которыми нам всем приходится сражаться каждый раз, когда мы настраиваемся на запись. 32-битные записывающие устройства с плавающей запятой просто устраняют один потенциальный набор проблем с записью и обеспечивают максимальную гибкость каскадирования усиления внутри DAW.
В студии и при записи звуковых эффектов 32-битная технология с плавающей запятой позволяет записывать то, на что в противном случае потребовалось бы несколько попыток для правильной записи, а это означает, что мы никогда не упускаем возможность или особый момент.
Когда мы закончим запись, редактирование и ограничение пиков, нам нравится экспортировать свои файлы как 24-битные, чтобы сэкономить место на диске. Со своими звуковыми эффектами мы не беспокоимся о сокращении 32-битных записей с плавающей запятой до 24-битных фиксированных целых чисел, потому что они были отредактированы и очищены, а наш SFX-диск достаточно заполнен, чтобы нужно было управлять дисковым пространством.
По всей вероятности, вы использовали математику с плавающей запятой в своих проектах в течение многих лет, знали вы об этом или нет. Со временем эта математика будет находить свое применение в большем количестве наших устройств и программного обеспечения. На самом деле речь идет об отсутствии ограничений для наших записей.
