32-bitowe nagrania zmiennoprzecinkowe mają nieograniczony zapas mocy i nie mogą zostać przypadkowo zniekształcone po przejściu sygnału audio przez konwersję A/D. Stosując matematyczne wartości dziesiętne i wykładnicze, aby uzyskać niesamowity zakres dynamiki 1528 dB, pojawia się pytanie: jeśli matematyka zmiennoprzecinkowa praktycznie eliminuje zniekształcenia szczytowe, jedną z głównych plag nagrywania, dlaczego wszyscy z niej nie korzystamy?
Korzyści z nagrywania dźwięku zmiennoprzecinkowego:
- Nieograniczony zapas mocy zapewniający szczytowe sygnały audio o 100 dB powyżej tradycyjnej pełnej skali lub 0 dBFS. Dzięki tej możliwości ktoś może nagrać erupcję wulkanu od środka i wrócić z użytecznymi plikami, pod warunkiem, że jego sprzęt się nie stopi (co prawdopodobnie nastąpi).
- Dłuższa długość słowa niż 16 lub 24 bity, więc nawet niższy poziom szumów niż w przypadku tradycyjnych formatów plików audio i tradycyjnych nośników nagrań, takich jak Blu-ray, CD, Laserdisc, RDAT itp.
- Eliminuje potrzebę stosowania ograniczników wartości szczytowych w rejestratorach terenowych, które korzystają z pewnego rodzaju „32-bitowego zmiennoprzecinkowego” schematu kodowania (zwróć uwagę na cudzysłowy. Więcej o tym w dalszej części artykułu).
- Sprawia, że przetwarzanie sygnału w DAW lub innym oprogramowaniu jest „bezbolesne”, ponieważ obcinanie nie stanowi już problemu.
— Zobacz też: PSP Audioware przedstawia przedwzmacniacz BinAmp —
Problemy związane z 32-bitowym zmiennoprzecinkowym:
- Pliki o długości słowa 32 bity wymagają znacznie więcej miejsca w pamięci niż pliki 24 lub 16 bitowe.
- Nagrywanie w 32-bitowym trybie zmiennoprzecinkowym oznacza, że wszyscy producenci, redaktorzy i miksery korzystający z plików muszą pozostać w 32-bitowym trybie zmiennoprzecinkowym, w przeciwnym razie istnieje ryzyko zniekształcenia dźwięku.
- Istnieje kilka wymagań dotyczących dostarczania w postaci pliku lub fizycznego, w przypadku którego akceptowany jest 32-bitowy dźwięk zmiennoprzecinkowy.
- Chociaż możliwe jest wydrukowanie dźwięku znacznie głośniejszego niż 0 dBFS, możemy doświadczyć przesterowania na sprzętowym stopniu wyjściowym D/A (lub innych etapach sprzętowej ścieżki wyjściowej naszych interfejsów audio), a nawet spowodować zniekształcenie głośników i słuchawek, przycięcie lub zniekształcać do tego stopnia, że ulegną fizycznemu uszkodzeniu podczas odtwarzania najgłośniejszej treści.
Co to jest zmiennoprzecinkowy?
Większość nowoczesnych cyfrowych stacji roboczych audio (DAW) wykorzystuje w architekturze mikserów pewnego rodzaju matematykę zmiennoprzecinkową, aby złagodzić wewnętrzne ograniczenia. Na przykład Pro Tools ma 64-bitowy wewnętrzny mikser zmiennoprzecinkowy, co oznacza, że użytkownik może podczas pracy podnieść poziom powyżej 0 dBFS i nadal mieć pewność, że otrzyma czysty końcowy plik audio (zakładając, że przed drukowanie/eksport). Tak naprawdę, jeśli używasz dowolnego DAW wydanego w ciągu ostatnich 10 lat, istnieje duże prawdopodobieństwo, że już używasz matematyki zmiennoprzecinkowej, ponieważ nowoczesne stacje robocze korzystają z tej strategii miksowania.
Dla tych z nas, którzy korzystają z oprogramowania iZotope RX, ekosystem RX jest całkowicie 32-bitowy, zmiennoprzecinkowy. Niezależnie od tego, czy wysyłasz dźwięk z DAW do i z RX, czy też przetwarzasz pliki na pulpicie, z pewnością korzystasz z 32-bitowej matematyki zmiennoprzecinkowej zawartej w ich oprogramowaniu.
Naszym zdaniem największą zaletą 32-bitowego dźwięku zmiennoprzecinkowego jest podczas nagrywania, szczególnie w terenie, gdzie istnieje wiele potencjalnych problemów z przechwyceniem czystego sygnału i tylko jedna szansa na nagranie tego, co dzieje się w czasie rzeczywistym.
Kilka miesięcy temu kupiliśmy Sound Devices MixPre-6 II, aby nagrywać wywiady, ponieważ chcieliśmy również wykorzystać jego wewnętrzny generator kodu czasowego do stworzenia odniesienia do pory dnia. Nigdy nie nagrywaliśmy w formacie 32-bitowym zmiennoprzecinkowym i byliśmy więcej niż podekscytowani, gdy zdaliśmy sobie sprawę, że przy tej rozdzielczości nie można włączyć ograniczników szczytowych MixPre-6 II. Firma Sound Devices twierdzi, że przy tej rozdzielczości nie ma powodu używać ogranicznika. W tym artykule całkiem dobrze łamią 32-bitowe pliki zmiennoprzecinkowe, co w subtelny sposób pomaga argumentować przeciwko limicie czasu zapisu.
Nagraliśmy nasz pierwszy wywiad z MixPre-6 II i przywieźliśmy go do domu, przenieśliśmy cały nagrany dźwięk w formacie 32-bitowym do sesji zmiennoprzecinkowej Pro Tools i dopasowaliśmy go za pomocą wbudowanego kodu czasowego dla pory dnia, z której korzystali klienci do robienia notatek (dzięki aplikacji Wingman firmy Sound Devices). Przeglądając taśmy, zauważyliśmy, że nasz rozmówca nigdy nie osiągnął szczytu powyżej 0 dBFS, ale badany nagle zaśmiał się kilka razy i wzrósł do +11! Udało nam się po prostu wyłączyć ten śmiech i był on tak wyraźny, jak każdy inny dźwięk. Po wyrównaniu kilku pików wyeksportowaliśmy pliki .wav przy 48 kHz, 24 bitach, upewniając się, że wszystko pozostanie czyste, ponieważ wszystko było teraz poniżej 0 dB pełnej skali.
— Zobacz też: Klasyczne przedwzmacniacze konsolowe z serii 500 —
Ten krok dopasowywania Pro Tools jest dla większości audiofilów czymś dodatkowym i może mieć niezamierzone konsekwencje w postaci usunięcia niektórych osadzonych metadanych audio. Eksportując do nich pliki o stałych liczbach całkowitych, a nawet pliki mp3, nasi klienci mogli podczas edycji swojej pracy pracować z bardzo czystymi plikami .wav w rozdzielczości 48 kHz i 24 bitach. To jest idealne!
Po kilku udanych wycieczkach terenowych postanowiliśmy nagrać potrzebne wywiady studyjne w 32-bitowym formacie zmiennoprzecinkowym. Nagrywaliśmy bezpośrednio w Pro Tools poprzez nasz stary 24-bitowy interfejs HD OMNI, zamiast używać MixPre-6 II, ponieważ potrzebowaliśmy większej liczby ścieżek wyjściowych niż to urządzenie. Aby stworzyć tutaj większy zapas głośności, włączyliśmy nasz DAW o około 6-8 dB niżej niż mogliśmy i użyliśmy wtyczki AVID Channel Strip na ścieżkach pomocniczych podłączonych do wejść ścieżki audio, aby zwiększyć wzmocnienie do 6 dB. Skończyło się na kilku głośnych szczytach (+4, +5 powyżej 0 dBFS), ale kiedy je obniżyliśmy, były tak czyste jak wszystko inne. Dzieje się tak dlatego, że mikser był 64-bitowy, zmiennoprzecinkowy, więc kiedy nasz dźwięk przeszedł przez 24-bitowe sprzętowe przedwzmacniacze mikrofonowe o stałej liczbie całkowitej i przetworniki A/D oraz w oprogramowaniu Pro Tools, mogliśmy bezkarnie uzyskać scenę i dopasować ją .pole rekordu długości słowa, przechowujące wszystko w tym projekcie w 32-bitowej liczbie zmiennoprzecinkowej.
Jak działają konwertery w formacie 32-bitowym?
Miało się wrażenie, że 32-bitowa matematyka zmiennoprzecinkowa prawdopodobnie miała miejsce gdzieś w trakcie lub po konwersji A/D pomiędzy nagraniem przed mikrofonem a nagraniem końcowym. Po przeczytaniu tego artykułu na ich stronie internetowej skontaktowaliśmy się z firmą Sound Devices w sprawie jej sprzętu, a konkretnie procesu konwersji A/D; w tym przypadku dźwięk analogowy docierający do przedwzmacniacza mikrofonu analogowego jest przetwarzany z sygnału analogowego na sygnał cyfrowy. Oto, co powiedzieli:
„Opatentowaliśmy metodę łączenia wielu 32-bitowych stałoprzecinkowych przetworników A/D w celu zwiększenia zakresu dynamiki potrzebnego dla dowolnego mikrofonu, którego możesz chcieć użyć do nagrywania za pomocą serii MixPre II. (Nazywamy to konwerterem wielostopniowym, ponieważ nie polegamy na jednym konwerterze).”
Kilka konwerterów używanych do interpretacji wejściowego sygnału analogowego do wszelkich celów i celów – kończy się na 32-bitowym zmiennoprzecinkowym w plikach drukowanych. Fajnie, więc do przeanalizowania wystarczającej ilości informacji w celu utworzenia zmiennoprzecinkowego zbioru danych potrzeba wielu oddzielnych przetworników ADC. W każdym razie dźwięk odtwarzany przez ich produkt jest krystalicznie czysty.
Testy
Te 32-bitowe pliki są znacznie większe niż zwykłe 24-bitowe pliki .wav 48 kHz, z którymi pracujemy podczas końcowego przetwarzania dźwięku. Różnica między wersją 24-bitową a 32-bitową dodaje 33% do całkowitego rozmiaru, a jeśli podwoisz częstotliwość próbkowania na przykład z 48 kHz do 96 kHz, zmieści się także więcej danych.
Ponieważ trudno to obliczyć w twojej głowie, zrobiliśmy jedno z naszych 15-minutowych nagrań z mikrofonu monofonicznego i przekonwertowaliśmy je na różne typowe częstotliwości próbkowania plików audio i głębię bitową, abyś mógł sam się przekonać.
Jakość płyty CD jest mniejsza niż jedna czwarta rozmiaru 32-bitowego pliku zmiennoprzecinkowego 96 kHz. Nawet typowe 24-bitowe pliki 48 kHz, które wysyłamy do klientów, wyglądają na około 60% mniejsze. Łatwo zauważyć, że pojemność pamięci fizycznej szybko wyparowuje przy 96 kHz przy 32-bitowym zmiennoprzecinkowym. Podczas ostatniej pracy napotkaliśmy problemy z głośnością na Dysku Google i stało się to po przekonwertowaniu plików na 48 kHz, 24 bity! Skończyło się na tym, że hostowaliśmy wszystko w naszym własnym Dropboxie i stworzyliśmy monitorujące pliki miksów mp3, aby złagodzić te ograniczenia. Zachowaliśmy oryginalne 32-bitowe pliki zmiennoprzecinkowe 96 kHz do edycji i miksowania.
Zatem rozmiar pliku stanowi problem.
Kolejny problem związany jest z wewnętrznym przepływem pracy. Programy takie jak Adobe Audition domyślnie używają 32-bitowych liczb zmiennoprzecinkowych podczas tworzenia nowej sesji, więc w przypadku przepływu pracy od rejestratora do edytora Audition działa dość łatwo z moim MixPre-6 II. Jest to program audio i wiemy, jak naprawić problemy z dźwiękiem, gdy je usłyszymy, więc nie jest konieczne, aby nasz system domyślnie używał 32-bitowego formatu zmiennoprzecinkowego. Jednak nie zawsze tak jest w przypadku edytorów wideo.
— Zobacz też: Domowe studio nagrań – lata 80-te i teraz —
Każdy 24-bitowy lub 16-bitowy edytor może wprowadzić zniekształcenia, gdy dźwięk zmiennoprzecinkowy z rejestratora jest importowany ze stałą częstotliwością próbkowania w postaci liczby całkowitej. Dzieje się tak, jak wyjaśnił nam jeden z przyjaciół, bardzo często. My, ludzie zajmujący się dźwiękiem, możemy mieć wszystkie notatki audio, rozmowy e-mailowe i przydatne rozmowy telefoniczne, a jednak jeśli operator nie może używać 32-bitowej liczby zmiennoprzecinkowej w swoim przepływie pracy, pojawią się „problemy”.
Możemy podać przykład tego, jak dzieje się to tylko pomiędzy Pro Tools i RX. Zostawiliśmy okno dialogowe do pracy redaktorom i wróciło ono obcięte, ponieważ w Pro Tools zastosowano zbyt duże wzmocnienie klipu (szczyty powyżej 0 dBFS), dźwięk został przesłany do 32-bitowego zmiennoprzecinkowego RX w celu redukcji szumów tam, gdzie wartości szczytowe zostały żadnych wartości, a następnie odesłany do sesji Pro Tools z 24-bitową stałą liczbą całkowitą. Zniekształcenie obcinania zostało wbudowane podczas renderowania dźwięku z RX na 24-bitową oś czasu Pro Tools. Wspomniany redaktor usunął szum, ale dodał zniekształcenia, które sprawiły, że cała jego praca stała się bezużyteczna. Ponownie często to słyszymy, nawet w programach do przesyłania strumieniowego. iZotope powinien naprawdę rozważyć użycie ogranicznika wartości szczytowych obok przycisku wysyłania sygnału zwrotnego nad spektrogramem. Firma Waves sprytnie zrobiła to dzięki wtyczkom Clarity Vx Pro i Clarity De-Reverb Pro.
Ponieważ nigdy nie renderujemy końcowego dźwięku w 32-bitowej rozdzielczości zmiennoprzecinkowej, zawsze musimy zastosować jakąś redukcję głębi bitowej do 24-bitowej lub 16-bitowej. Aby przejść z 32-bitowego zmiennoprzecinkowego na 24-bitowy zmiennoprzecinkowy, zawsze stosujemy limit szczytowy; tak naprawdę nie ma znaczenia pod względem czasu i wysiłku, ale absolutnie konieczne jest bycie częścią przepływu pracy. To w dużym stopniu wyklucza po prostu przechowywanie 32-bitowej sesji zmiennoprzecinkowej Pro Tools jako 24-bitowej kopii, chyba że redukcja wartości szczytowej zostanie przeprowadzona najpierw w 32-bitowej sesji zmiennoprzecinkowej.
Jak sprawić, by 32-bitowe pływaki działały dla Ciebie
Matematyka zmiennoprzecinkowa doskonale nadaje się do przechwytywania dźwięku i zapewnia, że wszelkie szczyty można ujarzmić bez obawy o zniekształcenia. Doskonale nadaje się również do wewnętrznej manipulacji dźwiękiem w oprogramowaniu. Ryzyko pojawia się podczas przesyłania danych do monitorów i wzmacniaczy, eksportowania do plików o stałej liczbie całkowitej oraz przesyłania nagrań komuś, kto nie pracuje z 32-bitową liczbą zmiennoprzecinkową.
Więc o co chodzi?
Najlepszym punktem wyjścia dla każdego nagrania jest 32-bitowy dźwięk zmiennoprzecinkowy. Jest czysty i wolny od klipów, bo nigdy nie będzie to stała całość. Pracując z dźwiękiem w 32-bitowym formacie zmiennoprzecinkowym, można zastosować wszelkiego rodzaju efekty i wzmocnienia bez problemów z obcinaniem.
Aby uzyskać 32-bitowy dźwięk zmiennoprzecinkowy, nagraj swoje dźwięki w tej niesamowitej rozdzielczości, edytuj i miksuj je z redukcją wzmocnienia lub ogranicznikami szczytowymi zastosowanymi do czegokolwiek powyżej 0 dBFS, a uzyskasz ogromne korzyści dźwiękowe. Jeśli wymieniasz sesje audio lub pliki dźwiękowe z kimkolwiek, kto ma 24-bitową lub 16-bitową liczbę całkowitą, poświęć kilka minut na znalezienie tych wartości szczytowych i upewnij się, że są pod kontrolą, zanim przejdziesz na niższą głębię bitową.
Wniosek
Pracujemy z 32-bitową rozdzielczością zmiennoprzecinkową, ponieważ zapewnia ona ochronę przed nagłymi głośnymi dźwiękami. Nagrywanie w terenie nie jest naszą specjalizacją, więc dla początkujących lub zwykłych wytwórni płytowych jest to świetny sposób na rozpoczęcie kolekcjonowania świetnych nagrań i dowiedzenie się, co działa dla struktury wzmocnienia na mikrofonach i słuchawkach.
To, że rejestrator nagrywa 32-bitowe pliki zmiennoprzecinkowe, nie oznacza, że można naprawić zniekształcenia mikrofonu, zniekształcenia spowodowane złym kablem lub RFI lub przesterowania spowodowane zbyt dużym wzmocnieniem przedwzmacniacza przed etapem konwersji A/D. Te rzeczy wciąż stanowią problem, z którym wszyscy musimy walczyć za każdym razem, gdy włączamy płytę. 32-bitowe rejestratory zmiennoprzecinkowe po prostu eliminują jeden potencjalny zestaw problemów z nagrywaniem i pozwalają na maksymalną elastyczność kaskadowania wzmocnienia w DAW.
W studiu i podczas nagrywania efektów dźwiękowych 32-bitowa technologia zmiennoprzecinkowa pozwala na nagranie tego, co w innym przypadku wymagałoby wielu prób prawidłowego nagrania, co oznacza, że nigdy nie przegapimy żadnej okazji ani wyjątkowego momentu.
Kiedy skończymy nagrywanie, edycję i ograniczanie wartości szczytowych, lubimy eksportować nasze pliki w formacie 24-bitowym, aby zaoszczędzić miejsce na dysku. Dzięki naszym efektom dźwiękowym nie martwimy się zmniejszaniem 32-bitowych rekordów zmiennoprzecinkowych do 24-bitowych stałych liczb całkowitych, ponieważ zostały one edytowane i wyczyszczone, a nasz dysk SFX jest na tyle pełny, że musimy zarządzać miejscem na dysku.
Najprawdopodobniej od lat używasz matematyki zmiennoprzecinkowej w swoich projektach, niezależnie od tego, czy o tym wiesz, czy nie. Z biegiem czasu ta matematyka znajdzie zastosowanie w większej liczbie naszych urządzeń i oprogramowania. Tak naprawdę chodzi o brak ograniczeń dla naszych rejestrów.
