Czym jest rozdzielczość 32-bit float?

Technologia cyfrowej rejestracji przebyła długą drogę. Na jej czele znajdziemy obecnie 32-bitowe rejestratory zmiennoprzecinkowe. Z punktu widzenia produkcji, przejście z nagrywania 16-bitowego na 24-bitowe miało duży wpływ na wierność i ogólną jakość dźwięku. Jednak po co nagrywać w 32 bitach float? Co to w ogóle jest 32-bitowe nagrywanie zmiennoprzecinkowe i czy naprawdę robi różnicę w porównaniu z nagrywaniem 24-bitowym? Przyjrzyjmy się, czym jest 32-bitowe nagrywanie zmiennoprzecinkowe, jak działa w praktyce i jakie korzyści odniosą z niego Twoje produkcje audio.

Rozdzielczość bitowa i jej znaczenie

Najprostszym sposobem opisania głębi bitowej (lub szerokości/rozdzielczości bitowej) w odniesieniu do nagrywania dźwięku jest przedstawienie zakresu dynamicznego, który można uchwycić bez zniekształcania dźwięku. Określa to, jak głośny dźwięk można nagrać bez wprowadzania cyfrowego przesterowania, ale określa również, o ile większy jest poziom nagrania wobec zawsze obecnego poziomu szumów. Innymi słowy, nagrywanie z większą głębią bitową nie tylko pozwala nagrywać głośniejsze dźwięki bez ryzyka zniekształceń, ale także oznacza, że Twoje nagrania będą miały niższy poziom szumów. Dla porównania spójrzmy na zakres dynamiczny, na który pozwalają różne głębie bitowe:

• 16 bit: ok. 96 dB zakresu dynamiki
• 24 bit: ok. 144 dB zakresu dynamiki
• 32 bit: ok. 1680 dB zakresu dynamiki

Chociaż istnieje wiele scenariuszy nagrywania, które mogą generować poziomy powyżej 96 dB (przychodzi na myśl bliskie mikrofonowanie werbla), wydaje się, że zakres dynamiki 144 dB, na jaki pozwala nagrywanie 24-bitowe, byłby wystarczający do uchwycenia każdego dźwięku, jaki tylko możesz napotkać. Po co więc rozdzielczość 32-bit float? Co mogłoby być tak głośne, żebyś potrzebował zakresu dynamicznego 32-bit float? Prawdziwa korzyść płynąca z 32-bitowego nagrywania zmiennoprzecinkowego polega na niższym poziomie szumów oraz na tym, jak może to znacznie poprawić Twoją pracę jako inżyniera nagrań, kamerzysty lub innego profesjonalisty audio.

Zakres dynamiki a głos ludzki

Aby zrozumieć zalety 32-bitowego nagrywania zmiennoprzecinkowego, posłużmy się przykładem jednego z najbardziej dynamicznych źródeł dźwięku na świecie: ludzkiego głosu. Przy szepcie głos może osiągnąć tylko 20–30 dB, podczas gdy pełny krzyk może osiągnąć nawet 120 dB przy pewnych częstotliwościach. To ogromny zakres do uchwycenia. Sprawia, że nagrywanie wokali jest jednym z trudniejszych aspektów produkcji muzycznej. Nawet podczas nagrywania słowa mówionego na potrzeby filmu, nasze naturalne wzorce mówienia mogą obejmować szeroki zakres dynamiki. I chociaż górna granica głosu wynosząca około 120 dB mieści się w zakresie 144 dB rejestratora 24-bitowego, to nie jest cała historia.

Rzeczywistość jest taka, że nawet podczas nagrywania dźwięku 24-bitowego lub 16-bitowego należy zoptymalizować poziom wejściowy rejestratora, aby zmaksymalizować wierność. Jeśli ustawisz zbyt niski poziom wzmocnienia wejściowego, uchwycisz głośne krzyki bez zniekształceń, ale cichsze szepty będą ledwie przekraczać poziom szumów. Alternatywnie, jeśli ustawisz zbyt wysokie poziomy wejściowe, cichsze szepty będą zrozumiałe i znacznie powyżej poziomu szumów, ale zawsze istnieje ryzyko zniekształcenia nagrania, jeśli robi się głośno.

Ale załóżmy, że z powodzeniem nagrałeś namiętnego mówcę bez żadnych cyfrowych przesterów i jesteś gotowy do kontynuowania produkcji. W swoim oprogramowaniu DAW lub NLE będziesz musiał dokonać pewnych korekt wzmocnienia w delikatniejszych częściach dialogów. Nawet w przypadku 24-bitowego pliku audio zwiększenie poziomu cichej sekcji może szybko wprowadzić niepożądany szum, ponieważ został nagrany zbyt blisko poziomu szumów. Możesz również zauważyć, że ogólna jakość dźwięku w cichszej sekcji jest gorsza niż dźwięk nagrany na odpowiednim poziomie, nawet jeśli dopasujesz głośność. Gdybyś nagrywał na wyższym poziomie wejściowym, ryzykowałbyś zniekształcenia cyfrowe, gdy zrobi się głośno, jednak teraz nie możesz zwiększyć poziomu cichych dźwięków bez wprowadzania szumu. I tutaj ratuje sytuację 32-bitowe nagrywanie zmiennoprzecinkowe.

Po co nagrywać w 32 bitach float?

Dzięki 32-bitowemu rejestratorowi zmiennoprzecinkowemu, takiemu jak Tascam Portacapture X6 lub Portacapture X8, możesz nagrywać bez martwienia się o cyfrowe przesterowanie. W rzeczywistości nie musisz nawet ustawiać poziomu wejściowego – ogromny zakres dynamiki, jaki oferuje 32-bitowy rejestrator zmiennoprzecinkowy, oznacza, że dźwięk jest zawsze rejestrowany znacznie powyżej poziomu szumów, a także sprawia, że w zasadzie niemożliwe jest osiągnięcie zniekształceń z powodu wysokich poziomów wejściowych.

Profesjonaliści audio są przyzwyczajeni do optymalizowania poziomów wejściowych na każdym ogniwie łańcucha sygnałowego, a fakt, że nie trzeba dostosowywać poziomów wejściowych do 32-bitowego nagrywania zmiennoprzecinkowego, brzmi zbyt dobrze, aby mogło to być prawdziwe. Rzeczywistość jest taka, że dzięki 32-bitowemu nagrywaniu zmiennoprzecinkowemu możesz włączyć rejestrator, rozpocząć nagrywanie i mieć stuprocentową pewność, że zarejestrujesz dźwięk o wysokiej jakości i niskim poziomie szumów, bez konieczności dostosowywania poziomu wejściowego.

Po nagraniu dźwięku w 32-bitowym formacie zmiennoprzecinkowym wszystkie ciche fragmenty nagrania można pogłośnić w oprogramowaniu DAW lub NLE bez dodawania zauważalnego szumu. Głośne sekcje, które przesterowałyby rejestrator 24-bitowy lub 16-bitowy, można zredukować, bez żadnych cyfrowych zniekształceń ani obcinania. Dzięki 32-bitowemu nagrywaniu zmiennoprzecinkowemu można nagrywać bez martwienia się o poziomy sygnału i nie trzeba później kasować nagrań z powodu szumów lub przesterowań.

Jak działa nagrywanie w 32-bit float?

Powodem, dla którego 32-bitowe rejestratory zmiennoprzecinkowe, takie jak seria Tascam Portacapture, są w stanie uchwycić tak szeroki zakres dynamiki, jest etap konwersji analogowo-cyfrowej (ADC). W przypadku rejestratorów 16-bitowych i 24-bitowych pojedynczy ADC obsługuje cały zakres dynamiczny i musisz ustawić poziom wejściowy, aby dźwięk pozostawał w tym zakresie. Dźwięk, który jest zbyt głośny, zostanie przycięty u góry kształtu fali, tworząc ostre cyfrowe zniekształcenie, które prawdopodobnie będzie oznaczać konieczność odrzucenia nagrania. Dźwięk, który jest zbyt cichy, nie może zostać pogłośniony bez podniesienia poziomu szumu. Ma również słyszalnie gorszą jakość przy takim zabiegu.

W 32-bitowym rejestratorze zmiennoprzecinkowym masz dwa przetworniki ADC pracujące wspólnie, aby utworzyć pojedynczy plik audio. Przetwornik ADC „low gain” jest zoptymalizowany pod kątem dźwięku o wysokim poziomie, a przetwornik ADC „high gain” jest zoptymalizowany pod kątem dźwięku o niskim poziomie. Jeśli przetwornik ADC o wysokim wzmocnieniu przesterowuje się z powodu głośnych dźwięków, przetwornik ADC o niskim wzmocnieniu nie robi tego. A jeśli dźwięki są zbyt ciche, aby ADC o niskim wzmocnieniu mógł uchwycić wyraźnie powyżej poziomu szumów, przetwornik ADC o wysokim wzmocnieniu nadal ma dużo miejsca nad poziomem szumów. Mówiąc inaczej, ADC niskiego poziomu obsługuje cichsze sekcje, a ADC wysokiego poziomu obsługuje głośne sekcje.

Powstały 32-bitowy plik audio nie będzie miał cyfrowego obcinania spowodowanego głośnymi dźwiękami, a cichsze fragmenty nadal będą znacznie powyżej poziomu szumów. W oprogramowaniu DAW lub NLE, głośne sekcje 32-bitowego pliku audio typu float mogą wyglądać na obcięte, ale gdy obniżysz ich wzmocnienie, aby dobrze pasowały do Twojej produkcji, usłyszysz, że w rzeczywistości nie ma zniekształceń i zobaczysz, że rzeczywisty kształt fali jest gładki i nie jest obcięty u góry. Podobnie, możesz wyizolować ciche sekcje i zwiększyć ich wzmocnienie, aby zwiększyć ich głośność bez wprowadzania nadmiernych szumów, a zauważysz, że brzmią tak wyraźnie, jakbyś nagrał je przy „odpowiednim” poziomie wejściowym. Jeśli spędziłeś długie godziny na dostrajaniu poziomów wejściowych, zmaganiu się z ratowaniem przesterowanego dźwięku i usuwaniu szumów z nagrania o niskim poziomie, praca z 32-bitowymi nagraniami audio typu float może rzeczywiście wydawać się magią.

32-bitowe nagrywanie float może uratować Twoje produkcje

Jako kamerzysta lub inżynier dźwięku wiesz, jak ważne jest uchwycenie czystego dźwięku od samego początku. Kiedy nagrywasz duże wydarzenie, takie jak ślub lub ukończenie szkoły, po prostu nie masz możliwości, aby ktoś wygłosił przemówienie po raz drugi, jeśli poziom dźwięku był słaby. Nawet w kontrolowanych warunkach, takich jak studio nagraniowe, nie chcesz stracić doskonałego wykonania z powodu cyfrowego przesterowania lub nadmiernego szumu. 32-bitowe nagrywanie zmiennoprzecinkowe usuwa te przeszkody, umożliwiając skupienie się na innych aspektach produkcji, mając pewność, że zawsze rejestrujesz dźwięk wysokiej jakości. Z 32-bitowym rejestratorem typu float, takim jak Tascam Portacapture X6 lub X8, możesz szybciej rozpocząć nagrywanie, rejestrować lepszy dźwięk i tworzyć lepiej brzmiące produkcje bez przeprowadzania operacji dźwiękowych w oprogramowaniu DAW lub NLE.