突破性創新－32位元浮點錄音

32 bit浮點錄音是錄音領域的突破性創新。超過 1,500dB 的動態範圍，削波是不可能的，設置增益水平也無關緊要。32 位浮點記錄於 2019 年首次亮相，是一項相對較新的功能，市場上很少有記錄儀提供此功能。本文將查看所有可用選項，並提供有關什麼是 32 位浮點記錄及其如此出色的其他訊息。

32 bit浮點錄音看起來很神奇，因為超過 0 dBFS錄音的失真可以完全恢復。 有關此“魔法”的演示，請參見下面的 GIF。

錄音後期降低增益後， 24 位元錄音與 32 位元浮點錄音的比較。

請注意 32 位元浮點錄音檔案如何完美地恢復 0 dBFS 以上失真的數據。

以前使用 16 位元和 24 位元錄音，超過 0 dBFS錄音的失真是不可能救的。 如果你的音頻峰值超過 0 dBFS，則錄音音頻將永久失真，因為這些格式無法記錄超過0 dBFS的任何數據。

32 位元浮點錄音動態可以記錄 0 dBFS 以上 +770 dB 和0 dBFS以下 -758 dB 的音頻數據。 提供了難以理解的 1528 dB 動態範圍。 這個數字很難完全掌握，因為地球上最安靜的聲音（無響室）和可能的最大聲音 (194 dB) 之間的動態範圍僅為 185 dB。

在地球上最安靜和最響亮的聲音之上有超過 1000 dB 的動態餘裕，削風失波是不可能的。 超過 0 dBFS 的失真音頻可以通過衰減訊號在錄音後期輕鬆恢復。

這是 Sound Devices 的一篇很棒的文章，更詳細地解釋了這一點：

https://www.sounddevices.com/32-bit-float-files-explained/

32 位元浮點數與 32 位元固定數

市場上有許多聲稱具有 32 位元解析度的錄音機和錄音介面。 在我們繼續之前，要指出 32 位元格式之間的差異。

儘管 32 位元固定數（也稱為“整數”）已將動態範圍提高到 192 dB，但是其析度在超過0 dBFS 以上時，無法擴展。這代表 32 位元固定錄音的失真無法恢復。

底線：32 位元固定數是一種整數錄音格式，無法記錄超過 0 dBFS 的數據。 如果設備未指明它是 32 位元浮點數還是 32 位元固定數，則它是固定的。

 32 位元浮點數的用途？

在兩種情況下，32 位元浮點數非常適合錄音師：

1. 錄製具有大動態範圍的場景。
2. 記錄不可預測的環境。

具有大動態範圍的場景，可以是耳語和喊叫的對話，或者對話和引擎聲音的汽車場景。 在這些場景中，32 位浮點數可以使混音器不必即時調整增益，也不必在錄音後期，去找到未失真的音軌。 雷暴是受益於 32 位元浮點數動態聲音的另一個示例。

不可預測的環境更適合現場錄音師在無人看管的情況下，或在錄音室環境之外捕捉聲音。 自然和人造的環境聲景都屬於這一類。

作為一名自然野外錄音師，我總是保守地將增益設置得較低，以防任何野生動物靠近我的麥克風。 這些與大自然的親密互動，受到我和其他人的珍視，因為它們捕捉到在其他情況下極為罕見的聽覺體驗。

有了 32 位元浮點，我現在可以在高增益下以最低的本底噪聲記錄所有內容，而不必擔心削峰失真而失去那些神奇的時刻。

檔案大小比較

32 位元浮點數的缺點之一，是它比傳統的位元深度佔用更多的存儲空間。 這是由於32 位元比 16 位元和 24 位元音頻數據取樣率更大。

音訊數據是透過將取樣率、位元深度和聲道數相乘計算得出的。

為了省您的時間，我建立了兩個表格，以相關術語比較了不同位元深度和取樣率的數據。

每 GB 占用時間（2 個聲道）

每 60 分鐘的檔案大小（2 個聲道）

相容 32 位元浮點數的軟體

並非所有DAW 都可以讀取 32 位浮點。 Sound Devices 擁有最新的應用程序支援列表。 他們甚至在 MacOS 和 Windows 之間劃分了結果。 在這裡查看他們的最新發現。

在正確的情況下，32 位浮點數可以改變遊戲規則。 當您知道，無論如何錄音都不會有削峰失真時，可以節省時間，並減輕壓力。

就個人而言，我真的很期待將 32 位浮點數用於 drop-rig 和雷暴。 我對嘗試使用 Ambisonic 錄音很感興趣，所以我傾向於使用 Zoom F6。 然而，MixPre-3 II 更安靜的前級放大器和更好的構建質量，使決策變得困難。

對那種 32 位浮動錄音機感興趣，將如何運用它的動態範圍？

Sound devices MixPre II 型號引入了 32 位浮點運算錄音 WAV 檔的功能。對於超高動態範圍錄音，32 位浮點運算是最理想的錄音格式。這些音檔的主要優點是它們能夠正常記錄超過 0 dBFS 的訊號。事實上，餘裕空間如此之大，從高傳真音響的角度來看，錄音時設置增益在那個位置，一點都不重要。使用主要的 DAW 軟體錄音後，32 位浮點運算WAV 檔中的音訊電平可以向上或向下調整，而不會增加噪音或失真。要瞭解 32 位元檔案的具體細節，請繼續閱讀。本文討論了16位元定點、24位元定點和32位元浮點運算檔案之間的差異。

16 位元檔案

傳統的 16 位元 WAV 檔存儲未壓縮的音訊樣本，其中每個樣本由一個 16 位元的二進位數字表示（二進位數 = “位元”）。這些數字是“定點”，因為它們是整數（沒有小數點）。二進位形式的16位元數表示從0到65535（2的16次方）的整數。

數值表示對應於訊號震幅的離散電壓電平。65535 表示訊號可以達到的最大幅度（最響亮），最低值表示音檔的本底雜訊，最低位元在 0 和 1 之間切換。由於有 65536 個電平，因此雜訊 = （1/65536）。
 

將此雜訊以dB形式表示：

dB雜訊 = 20 x log （1/65536） = -96.3 dB

dB形式的最大電平：

最大 dB = 20 x log （65536/65536） = 0 dB

16 位 WAV 檔可以表示的最大動態範圍為 （0 dB – （-96.3 dB）） = 96.3 dB

16 位 元WAV 檔案，無論是在數位錄音機還是 DAW 軟體中，都聲稱捕獲的最大訊號 為0 dBFS，這意味著相對最大音量為 0 dB。因此，16 位 元WAV 檔可以存儲從 0 dBFS 到 -96 dBFS 的音訊。每個音訊樣本在硬碟或記憶體上消耗 16 位元空間，在 48 kHz 採樣率下，這意味著需要 16 x 48，000 = 768，000 位元/秒來存儲單聲道 16 位元、48 kHz 檔。

24 位元檔案

24 位（定點）WAV 檔通過擴展 16 位元數位數字（增加 50%位元）來改進 16位元的振幅解析度，以形成 24 位元數位數字。

位元越多，分頻音訊訊號的離散電壓電平就越多。二進位表示法中的 24 位元範圍為 0 到 16,777,215 （2的24次方)

對24位元檔案進行相同的計算，來計算噪音水平和最大電平，結果如下：

dBnoise = 20 x log (1/16777216) = -144.5 dB

dBmax = 20 x log (16777216/16777216) = 0 dB

24位元（固定點）檔案的動態範圍是（0分貝-（-144.5分貝））= 144.5分貝

就像16位元檔案一樣，錄音機和DAW軟體錄製24位元WAV檔案以0 dBFS為最大訊號。 每個音訊樣本消耗24位元數位儲存空間，以48 kHz的取樣率，這意味著一個聲道、24位元、48 kHz的檔案每秒需要24 x 48,000 = 1,152,000位元的儲存空間。 與16位元檔案相比，儲存空間增加50%，捕獲的動態範圍從96分貝增加到144分貝，效能大幅提高。 目前，24位，48 kHz WAV檔案是專業音訊社群中最廣泛使用的檔案。

32位元浮點運算

與固定點檔案（16位元或24位元）相比，32位元浮點運算檔案以浮點格式儲存數字。 這與固定點有根本的不同，因為這些WAV檔案中的數字以“科學符號”儲存，使用十進位制點和指數（例如“1.4563 x 10的6次方”而不是“1456300”）。 
這種差異很大，因為與固定點表示相比，可以顯示更大和更小的數字。 32位元數位數字的格式和編碼並不直觀——它已經進行了最佳化，使電腦能夠在上面執行常見的數學功能，而不是人類可讀性。 第一個位元表示正值或負值，接下來的8位元表示指數，最後23位元表示mantissa曼蒂薩。 (此格式亦稱為IEEE-754）。

可以表示的最大數字是~3.4 x 10的38次方，最小數字是~1.2 x 10的-38次方。 做數學運算：

dB噪聲 = 20 x log (1.2 x 10的-38) = -758 dB

dBmax = 20 x log (3.4 x 10 的38次方 ) = 770 dB

32位（浮點運算）檔案可以顯示的動態範圍為1528分貝。 由於地球上聲壓的最大差異約為210分貝，從無響室到大規模衝擊波，1528分貝遠遠超出了在電腦檔案中，顯示聲學聲音振幅所需的範圍。

32位元浮點運算檔案還有一個方面並不明顯。 用32位元浮點運算錄製的聲音檔案，其中32位元檔案的0 dBFS與24位元或16位元檔案的0 dBFS對行。 請記住，它與24位元或16位元檔案不同，32位元檔案最高可達+770 dBFS。 因此，與24位元WAV檔案相比，32位元浮點運算WAV檔案的餘域空間增加了770分貝。

現代、專業的DAW軟體可以讀取32位元浮點運算檔案。 當DAW首次讀取32位元檔案時，大於0 dBFS的訊號，可能會首先顯示為削峰失真，因為預設情況下，檔案讀取是以0 dB為增益。 透過對DAW中的檔案訊號衰減，高於0 dBFS的訊號可以送致低於0 dBFS的位置，不失真，並與任何24位元或16位元檔案一樣使用。

對於32位元浮點運算錄音，從Hi-fi的角度來看，錄音時增益的確切設定，不再令人擔憂。 錄音時，錄製的水平可能很低或非常高，但錄音後，DAW軟體可以很容易地調整，而不會出現額外的噪音或失真。 這可以透過these sample files. 擋案看到。 

這是相同的音源，一個用24位元固定錄音，另一個用32位元浮點運算錄音。 這兩個檔案在最初讀入DAW軟體時，都會產生削峰失真，但32位元檔案的增益可以透過DAW調整。

32位元浮點運算檔案的每個音訊樣本，在硬碟或記憶體上消耗32位元空間，對於48 kHz取樣率，這意味著32位元、48 kHz檔案每秒需要32 x 48,000 = 1,536,000位元。 因此，與24位元檔案相比，儲存空間增加了33%，捕獲的動態範圍從144分貝到基本上是無限的（超過1500分貝）。 但更重要的是，超過0 dBFS的音訊可以正常的儲存在檔案中，使失真的憂慮成為過去。

用高效能類比和數位電子產品，錄製32位元浮點運算音訊檔案，可以利用其巨大動態範圍的優點，為音響設計師和混音器提供了一種錄製音訊的新方式。 這對於無需使用限幅器即可捕捉非常響亮、意想不到的聲音的應用方式特別有用。 與24位元檔案相比，使用32位元浮點運算檔案的缺點是更大的檔案大小。