32-бітові записи з плаваючою комою мають необмежений запас динамічного обсягу даних і не можуть бути ненавмисно спотворені після проходження аудіосигналу через аналого-цифрове перетворення. Застосовуючи математичні десяткові та експоненційні значення для створення неймовірного динамічного діапазону в 1528 дБ, виникає питання: якщо математика з плаваючою комою практично усуває пікові спотворення, одне з головних лих запису, чому ми всі не використовуємо її?
Переваги запису аудіо з плаваючою комою:
- Необмежений запас за рівнем, що забезпечує пікові аудіосигнали на 100 дБ вище за традиційну повну шкалу, або 0 дБ повної шкали. За допомогою цієї здатності хтось може записати виверження вулкана зсередини і повернутися з придатними для використання файлами за умови, що його обладнання не розплавиться (що, ймовірно, станеться).
- Довша довжина слова, ніж 16 або 24 біт, тому навіть нижчий рівень шуму, ніж у традиційних форматах аудіофайлів та традиційних записаних носіях, таких як Blu-Ray, CD, лазерний диск, RDAT і т.д.
- Усуває необхідність у пікових обмежувачах у польових рекордерах, які використовують якусь схему кодування «32-бітна з плаваючою комою» (зверніть увагу на лапки тут. Докладніше про це в статті нижче).
- Робить обробку сигналу в DAW або в іншому програмному забезпеченні «безболісною», оскільки обмеження більше не є проблемою.
— Дивись також: PSP Audioware представили підсилювач BinAmp —
Проблеми, пов’язані з 32-бітною плаваючою комою:
- Набагато більше місця для зберігання потрібно для файлів з довжиною слова 32 біти, ніж для 24 або 16-бітних файлів.
- Запис у 32-бітному форматі з плаваючою комою означає, що всі продюсери, редактори та мікшери, що використовують файли, повинні залишатися в 32-бітному режимі з плаваючою комою, інакше є ризик внесення спотворень у звук.
- Існує кілька вимог до файлової або фізичної доставки, де приймається 32-бітний звук із плаваючою комою.
- Хоча можна друкувати звук набагато голосніше, ніж 0 дБ повної шкали, ми можемо зіткнутися з кліпінгом на апаратному вихідному каскаді D/A (чи інших етапах апаратного вихідного тракту наших аудіоінтерфейсів) і навіть викликати спотворення, кліпування чи спотворення динаміків і навушників ступеня, що вони фізично ушкоджуються під час відтворення найгучнішого контенту.
Що таке плаваюча кома?
Більшість сучасних цифрових звукових робочих станцій (DAW) використовують своєрідну математику з плаваючою комою у своїй архітектурі мікшера, щоб пом’якшити внутрішнє обмеження. Pro Tools, наприклад, має 64-бітний внутрішній мікшер з плаваючою комою, що означає, що користувач може піднімати рівні вище 0 дБ повної шкали під час роботи і бути впевненим у чистому остаточному аудіофайлі (за умови, що якесь пікове обмеження задіяно на майстер-фейдері перед печаткою/експортом). Так що, насправді, якщо ви використовуєте будь-яку DAW, випущену за останні 10 років, швидше за все, ви вже використовуєте математику з плаваючою комою, оскільки сучасні робочі станції використовують цю стратегію мікшування.
Для тих з нас, хто використовує програмне забезпечення iZotope RX, екосистема RX повністю 32-бітна з плаваючою комою. Таким чином, незалежно від того, чи ви відправляєте аудіо з DAW на RX і назад або обробляєте файли на своєму робочому столі, ви безперечно користуєтеся перевагами 32-бітної математики з плаваючою комою в їх програмному забезпеченні.
На наш погляд, найбільша користь від 32-бітного звуку з плаваючою комою – це під час запису, особливо в польових умовах, де є безліч потенційних проблем із захопленням чистого сигналу і лише один шанс записати те, що відбувається в реальному часі.
Кілька місяців тому ми купили Sound Devices MixPre-6 II для запису інтерв’ю, тому що ми також хотіли використовувати його внутрішній генератор тайм-коду для створення зразка часу доби. Ми ніколи не записували у 32-бітному форматі з плаваючою комою та були більш ніж схвильовані, коли зрозуміли, що обмежувачі піків MixPre-6 II не можуть бути задіяні під час роботи з цим дозволом. Sound Devices каже, що немає причин використовувати обмежувач при такому дозволі. Насправді, у цій статті вони добре розбивають 32-бітові файли з плаваючою комою, що тонко допомагає аргументувати проти обмеження під час запису.
Записали наше перше інтерв’ю з MixPre-6 II і принісши його додому, ми перенесли весь записаний звук у 32-біт в сеанс Pro Tools з плаваючою комою і вирівняли його, використовуючи вбудований часовий код часу доби, який клієнти використовували для створення нотаток (спасибі додатку Wingman від Sound Devices). Коли ми переглядали записи, то помітили, що у ведучого нашого інтерв’ю ніколи не було піку вище 0 dBFS, але суб’єкт несподівано засміявся кілька разів і піднявся до +11! Ми змогли просто вимкнути ці сміхи, і вони були такими ж чистими, як будь-який інший звук. Після того, як ми вирівняли кілька піків, ми експортували файли .wav із частотою 48 кГц, 24 біти, будучи впевненими, що все залишиться чистим, оскільки тепер все було нижче 0 дБ повної шкали.
— Дивись також: Класичні консольні підсилювачі 500 серії —
Цей етап вирівнювання Pro Tools є чимось подібним до додаткового кроку для більшості людей, що працюють зі звуком, і цілком може мати ненавмисні наслідки видалення деяких метаданих вбудованого звуку. Експортувавши для них фіксовані цілочисельні файли і навіть mp3, наші клієнти могли працювати з дуже чистими файлами .wav 48 кГц, 24 біти, поки вони редагують свою роботу. Це ідеально!
Після кількох успішних польових виїздів ми вирішили записати студійні інтерв’ю, які нам були потрібні, у 32-бітному форматі з плаваючою комою. Ми записували прямо в Pro Tools через свій древній 24-бітний інтерфейс HD OMNI замість використання MixPre-6 II, тому що нам потрібно більше шляхів виведення, ніж цей пристрій. Щоб створити тут збільшений запас для запису, ми увійшли до своєї DAW приблизно на 6-8 дБ нижче, ніж могли б, і використовували AVID Channel Strip на допоміжних доріжках, які направили на входи аудіодоріжок, щоб збільшити посилення до 6 дБ. У результаті ми отримали пару гучних піків (+4, +5 вище 0dBFS), але коли ми їх зменшили, вони були такими ж чистими, як і решта. Це пов’язано з тим, що мікшер був 64-бітним з плаваючою комою, тому, як тільки наш звук пройшов через 24-бітні фіксовані цілочисельні апаратні мікрофонні підсилювачі та аналого-цифрові перетворювачі та всередині програмного забезпечення Pro Tools, ми змогли безкарно отримати сцену та відповідати довжині слів польових записів, зберігаючи все у цьому проекті у 32-бітній плаваючій комі.
Як конвертери працюють у 32-бітному форматі?
Було відчуття, що 32-бітна математика з плаваючою комою, ймовірно, відбувається десь на етапі аналого-цифрового перетворення або після нього між попереднім мікрофоном та фінальним записом. Після того, як ми прочитали цю статтю на їхньому сайті, ми зв’язалися з Sound Devices з приводу їхнього обладнання та, зокрема, процесу аналого-цифрового перетворення; при цьому аналоговий звук, що надходить на аналоговий мікрофонний підсилювач, перетворюється з аналогового сигналу цифровий сигнал. Ось що вони сказали:
«Ми запатентували метод об’єднання кількох 32-бітових аналого-цифрових перетворювачів із фіксованою комою, щоб збільшити динамічний діапазон, необхідний для будь-якого мікрофона, який ви, можливо, захочете використовувати для запису за допомогою серії MixPre II. (Ми називаємо його багатоступінчастим перетворювачем, тому що ми не покладаємось на один єдиний перетворювач)».
Декілька перетворювачів, що використовуються для інтерпретації вхідного аналогового сигналу, для всіх намірів та цілей – закінчуються 32-бітною плаваючою комою в друкованих файлах. Круто, тому аналізу достатньої кількості інформації на формування набору даних із плаваючою комою потрібно кілька окремих АЦП. У будь-якому випадку звук, який відтворює їхній продукт, кристально чистий.
Випробування
Ці 32-бітові файли набагато більші, ніж звичайні 48-кГц 24-бітові файли .wav, з якими ми працюємо в постобробці звуку. Різниця між 24-бітним і 32-бітним додає 33% до загального розміру, і коли ви подвоює частоту дискретизації, наприклад, з 48 кГц до 96 кГц, це також пакує більше даних.
Так як складно обчислити в розумі, ми взяли одну зі своїх монофонічних записів з мікрофона тривалістю 15 хвилин і перетворили її на різні типові частоти дискретизації аудіофайлів і бітову глибину, щоб ви могли переконатися в цьому.
Якість компакт-диска становить менше чверті розміру 32-бітного файлу з плаваючою комою 96 кГц. Навіть типові 48 кГц, 24-бітові файли, які ми надсилаємо клієнтам, виглядають приблизно на 60% менше. Легко бачити, що фізична ємність пам’яті швидко випаровується при частоті 96 кГц з 32-бітною комою, що плаває. Під час нещодавньої роботи ми зіткнулися з проблемами з обсягом Google Диску, і це сталося після того, як ми перетворили файли на 48 кГц, 24 біти! У результаті ми розмістили все у своєму власному Dropbox і створили mp3 мікс-файли для моніторингу, щоб пом’якшити ці обмеження. Ми притримали вихідні 96 кГц, 32-бітові файли з плаваючою комою для редагування та мікшування.
Отже, розмір файлу є проблемою.
Інша проблема пов’язана із внутрішнім робочим процесом. Такі програми, як Adobe Audition, за замовчуванням використовують 32-бітові числа з плаваючою комою при створенні нового сеансу, тому як робочий процес від записуючого пристрою до редактора Audition досить легко працює з моїм MixPre-6 II. Це аудіопрограма, і ми знаємо, як вирішувати проблеми зі звуком, коли їх чуємо, тому не обов’язково, щоб наша система за умовчанням використовувала 32-бітну плаваючу точку. Однак це не завжди так для відеоредакторів.
— Дивись також: Домашня студія звукозапису – 1980-і і зараз —
Будь-який редактор, що працює з розрядністю 24 або 16 біт, може внести спотворення, коли звук з плаваючою комою з рекордера імпортується з фіксованою частотою дискретизації. Таке трапляється, як пояснив один із друзів, дуже часто. Ми, люди, які займаються звуком, можемо мати всі аудіозамітки, розмови електронною поштою та корисні телефонні дзвінки, та все ж, якщо оператор не може використовувати 32-бітну плаваючу точку у своєму робочому процесі, виникнуть «проблеми».
Можемо навести приклад того, як це відбувається лише між Pro Tools та RX. Ми надали діалог редакторам для роботи, і він повернувся обрізаним, тому що в Pro Tools було застосовано занадто велике посилення кліпу (піки вище 0 дБ повної шкали), звук був відправлений на 32-бітний RX з плаваючою комою для шумозаглушення, де піки не мають значення, а потім відправляються назад у сеанс Pro Tools з 24-бітним фіксованим цілим числом. Спотворення кліпінгу було вбудоване в момент рендерингу звуку з RX в 24-бітну шкалу тимчасової Pro Tools. Згаданий редактор прибрав шум, але додав спотворення, які зробили всю роботу непридатною для використання. Знову ж таки, ми часто чуємо, що це відбувається, навіть у потокових програмах. iZotope дійсно слід розглянути можливість використання обмежувача піків поруч із кнопкою «Відправити назад» над спектрограмою. Waves вправно зробили це за допомогою своїх плагінів Clarity Vx Pro та Clarity De-Reverb Pro.
Оскільки ми ніколи не передаємо остаточного звуку в 32-бітному дозволі з плаваючою комою, то завжди доводиться використовувати якесь зменшення бітової глибини до 24-бітного або 16-бітного. Щоб перейти від 32-бітної з плаваючою комою до 24-бітної, ми завжди застосовуємо пікове обмеження; не має великого значення з погляду часу чи зусиль, але це абсолютно необхідно, щоб бути частиною робочого процесу. Це значною мірою унеможливлює просте збереження 32-бітного сеансу Pro Tools з плаваючою комою у вигляді 24-бітної копії, якщо тільки пікове скорочення не виконується спочатку в 32-бітному сеансі з плаваючою комою.
Як змусити 32-бітові числа з плаваючою комою працювати на вас
Математика з плаваючою комою відмінно підходить для захоплення звуку і гарантує, що будь-які піки можна приручити, не переймаючись спотвореннями. Це також чудово підходить для внутрішніх маніпуляцій зі звуком усередині програмного забезпечення. Ризик виникає при виведенні на монітори та підсилювачі, при експорті у файли з фіксованими цілими числами та при передачі записів тому, хто не працює з 32-бітною плаваючою комою.
То який у цьому сенс?
32-бітний звук з плаваючою комою – найкраща відправна точка для будь-якого запису. Він чистий і вільний від кліпів, як фіксоване ціле ніколи не може бути. При роботі зі звуком у 32-бітному форматі з плаваючою комою можна застосовувати всілякі ефекти та посилення без проблем з обрізанням.
Щоб 32-бітний звук з плаваючою комою працював на вас, записуйте свої звуки в цьому приголомшливому дозволі, редагуйте і мікшуйте їх з деяким зниженням посилення або обмежувачами піків, які застосовуються до всього, що вище 0 дБ повної шкали, і ви отримаєте величезні звукові переваги. Якщо ви обмінюєтеся аудіосесіями або звуковими файлами з кимось із 24-бітним або 16-бітним цілим числом, витратите кілька хвилин, щоб знайти ці піки і переконатися, що вони знаходяться під контролем, перш ніж конвертувати в нижчу розрядність.
Висновок
Ми працюємо з 32-бітною роздільною здатністю з плаваючою комою, тому що це дає захист від раптових гучних звуків. Запис у польових умовах не є нашою сферою діяльності, тому для початківців або випадкових звукозаписних компаній це чудовий спосіб почати збирати чудові записи і дізнатися, що працює для структури посилення на ваших мікрофонах і навушниках.
Той факт, що записуючий пристрій записує 32-бітові файли з плаваючою комою, не означає, що ви можете усунути спотворення мікрофона, спотворення, спричинені поганим кабелем або радіочастотними перешкодами, або відсікання через надмірне посилення передпідсилювача перед каскадом аналого-цифрового перетворення. Ці речі, як і раніше, є гремлінами, з якими нам усім доводиться битися щоразу, коли ми налаштовуємося на запис. 32-бітові записуючі пристрої з плаваючою комою просто усувають один потенційний набір проблем із записом та забезпечують максимальну гнучкість каскадування посилення всередині DAW.
У студії та при записі звукових ефектів 32-бітна технологія з плаваючою комою дозволяє записувати те, на що в іншому випадку знадобилося б кілька спроб для правильного запису, а це означає, що ми ніколи не втрачаємо можливості або особливого моменту.
Коли ми закінчимо запис, редагування та обмеження піків, нам подобається експортувати свої файли як 24-бітові, щоб заощадити місце на диску. Зі своїми звуковими ефектами ми не турбуємося про скорочення 32-бітних записів з плаваючою комою до 24-бітних фіксованих цілих чисел, тому що вони були відредаговані та очищені, а наш SFX-диск достатньо заповнений, щоб потрібно було керувати дисковим простором.
Ймовірно, ви використовували математику з плаваючою комою у своїх проектах протягом багатьох років, знали ви про це чи ні. Згодом ця математика буде знаходити своє застосування у більшій кількості наших пристроїв та програмного забезпечення. Насправді йдеться про відсутність обмежень наших записів.
