Коротко и ясно про 32-битный звук. Как он позволяет избежать перегруза? Фейковые 32-битные микрофоны

Друзья мои, теперь у нас небольшой информационный блок про 32 битный звук. Что это такое и как он позволяет избежать перегруза? Давно хотел его записать и вот представился случай.

12 бит, 24 бита, 32 бита - в чем разница?

Для стандартного 16 или 24 битного звука изначально задаются границы самого тихого и самого громкого звука, который может быть оцифррован. При превышении максимального уровня мы слышим перегруз. Поэтому раньше единственным решением было понижать уровень звука на входе, а потом поднимать его на посте. Для этого в устройствах и стали использовать 24-битное кодирование, так как при 16 битах глубины дискретизации на низких частотах не хватало для последующей обработки. 

Это как с видео. Готовое видео будет отлично смотреться в 4:2:0 в 8 бит. Но снимаем мы его в 4:2:2 10 бит, чтобы иметь возможность делать цветокоррекцию. И точно так же как 8 бит сигнала яркости нам не хватает для редактирования LOG (логарифмического) видео, точно также 16 бит звука не хватает для редактирования звука. Причем, в обоих случаях, страдает именно нижний диапазон спектра. При попытке приподнять уровень на видео будут сыпаться тени, а на звуке искажаться низкие частоты.

Поэтому 24 битный звук это своего рода аналог 10-битного видео.

Но ведь в видео у нас есть еще 12 или 16-битный RAW. И вот 32 бита для звука - это и есть аналог того самого RAW для видео. Такая глубина дискретизации позволяет качественно записывать как самые тихие, так и самые громкие звуки в спектре.

32 бита с плавающей запятой

Но наверняка вы встречали выражение "32 бита с плавающей запятой". Это означает то, что при нажатию на кнопку записи у вас изначально не устанавливается граница самого тихого и самого громкого звука, как в случае для 16 или 24 бит.

Значение самого громкого уровня звука постоянно сдвигается. Если вы начали записывать звук на пустой улице, то самым громким звуком будет шум деревьев. Проехала машина - самый громкий звук стал звук мотора. Машина посигналила - теперь это самый громкий звук. Поэтому на нашей финальной записи самый верхний уровень звука будет просто равен самому громкому уровню звука в записи. И таким образом достигается отсутствие перегруза.

Чем ограничены уровни записываемого звука?

Но, конечно же, мы не можем сдвигать уровень звука до бесконечности. Как и в случае с видео мы будем ограничены динамическим диапазоном, а если точнее, то максимальным звуковым давлением, которое ваш микрофон способен выдерживать.

Если вы возьмете дешевый микрофон за 5 долларов и начнете в него орать, то у вас будет перегруз хоть при 16, хоть при 32 битах. Так что если вы записывали звук в 32 бита и все равно получили перегруз, значит, вы просто достигли физических пределов вашего микрофона.

В одном из Shorts на канале «Ты видеограф» я показывал вам специальные микрофоны Audio Technica, которые предназначены для съемок соревнований MotoGP. На гоночном треке настолько громкий звук, что любые, даже очень дорогие микрофоны, уйдут там в перегруз.

Тогда как обычные микрофоны пушки выдерживают звуковое давление 120 дБ, эти специальные микрофоны выдерживают 140 дБ. И если вам кажется, что между 120 и 140 дБ небольшая разница, то это не так. 20дБ это разница в 10 раз по амплитуде сигнала. По сути, 140 дБ - это максимальное звуковое давление, которое способно выдержать  ваше ухо без повреждения. 

Уровень регулировки в 32-битных микрофонах

И теперь еще несколько слов про недорогие микрофоны, в которые встроены 32-битные рекордеры.

Технически, в таких микрофонах вообще должен отсутствовать уровень регулировки звука, так как 32-битный АЦП будет покрывать весь динамический диапазон микрофона. Так почему же эти регулировки есть на Comica VM-40?

Все просто: потому что Comica VM40 сделан на базе Comica VM30. По сути, к VM30 прикрутили 32-битный рекордер, а регулировку уровня не убрали. И в результате, если вы выкрутите уровень звука на микрофоне на максимум и начнете записывать громкие звуки, то поймаете перегруз, который возникнет у вас в тракте предусилителя микрофона, еще до того, как он дойдет до 32-битного АЦП.

Так что с технической точки зрения, Camica VM-40 спроектированы весьма сомнительно. Их нужно было настроить таким образом, чтобы весь динамический диапазон микрофона был согласован с АЦП и никакой регулировки быть не должно в принципе. Потому что вращая регулировку уровня мы, тем самым, полностью убиваем весь смысл 32-битного звука, выводя наш микрофон в перегруз еще на уровне предусилителя.