32位浮点音频文件介绍 – Sound Devices 32bit

Sound Devices一口气发布了三款MixPre II（Sound Devices发布 MixPre II  32Bit将成为主流配置？），全部支持录制32位浮点WAV文件的功能。我们来看看来自Sound Devices关于32Bit的说明。

对于超高动态范围的录制，32位浮点是一种理想的录制格式。这些文件的主要好处是它们能够记录超过0 dBFS的信号。实际上有很大的余量，从保真度的角度来看，录制时在那里设置增益并不重要。在使用大多数主要的DAW软件录制后，可以上调或下调32位浮动WAV文件中的音频电平，而不会增加噪音或失真。要了解32位文件的具体细节，本文讨论了16位固定文件，24位固定文件和32位浮点文件之间的区别。

16位文件

传统的16位WAV文件存储未压缩的音频样本，其中每个样本都由一个具有16位数字的二进制数字表示（二进制数字=“位”）。这些数字是“定点数”，因为它们是整数（无小数点）。二进制形式的16位数字表示从0到65535（216）的整数。 

 

数值表示对应于信号幅度的离散电压电平。65535表示信号可以达到的最大振幅（最大），最低值表示文件的本底噪声，最低位在0到1之间切换。由于有65536个电平，因此噪声=（1/65536）。 

以dB形式表示此噪声：

dB _噪音 = 20 x对数（1/65536）= -96.3 dB 

以dB形式的最大电平：

dB _最大值 = 20 x对数（65536/65536）= 0 dB

一个16位WAV文件可以表示的最大动态范围是（0 dB –（-96.3 dB））= 96.3 dB

无论是在数字音频录音机中还是在DAW软件中，16位WAV文件都将捕获的最大信号称为0 dBFS，这意味着相对于（文件的）满量程为0 dB。因此，16位WAV文件可以存储从0 dBFS到-96 dBFS的音频。每个音频样本占用硬盘或内存上的16位空间，并且以48 kHz的采样率，这意味着需要16 x 48,000 = 768,000位/秒来存储单个通道的16位48 kHz文件。 

24位文件

24位（固定点）WAV文件通过扩展16位字，再增加50％的位以构成24位字，从而提高了16位的幅度分辨率。 

 

数字越大，离散音频电平就越多，以划分音频信号。24位二进制表示法范围从0到16,777,215（2 ²⁴）

对24位文件进行相同的数学运算以计算噪声水平和最大水平，结果如下：

dB _噪音 = 20 x对数（1/16777216）= -144.5 dB

dB _最大值 = 20 x对数（16777216/16777216）= 0 dB

24位（定点）文件的动态范围是（0 dB –（-144.5 dB））= 144.5 dB

就像16位文件一样，录音机和DAW软件会在24位WAV文件0 dBFS中调用最大信号。每个音频样本占用24位数字存储空间，并且采样速率为48 kHz，这意味着单通道24位48 kHz文件需要每秒24 x 48,000 = 1,152,000位。与16位文件相比，存储空间增加了50％，捕获的动态范围从96 dB上升到144 dB，从而显着提高了性能。当前，24位48 kHz WAV文件是专业音频中使用最广泛的文件。

32位浮点数

与定点文件（16位或24位）相比，32位浮点文件以浮点格式存储数字。这根本不同于定点，因为这些WAV文件中的数字使用小数点和指数（例如“ 1.4563 x 10 ⁶ ”而不是“ 1456300”）以“科学记数法”存储。这种差异非常重要，因为与定点表示相比，可以表示更大或更小的数字。32位字的格式和编码不直观-已针对计算机进行了优化，使其能够在其上执行常见的数学功能，而不是为了人类可读性。第一位指示正值或负值，接下来的8位指示指数，最后的23位指示尾数。

可以表示的最大数字是〜3.4 x 10 ³⁸，最小的数字是〜1.2 x 10 ^-38。做数学：

dB _噪音 = 20 x对数（1.2 x 10 ^-38）= -758 dB

dB _最大值 = 20 x对数（3.4 x 10 ³⁸）= 770 dB

可以由32位（浮点）文件表示的动态范围为1528 dB。由于从消声室到巨大的冲击波，地球上最大的声压差约为210 dB，因此1528 dB远远超出了在计算机文件中表示声振幅所需的范围。 

32位浮点文件还有另一个方面并不立即显而易见。以32位浮点录制的文件会录制声音，其中32位文件的0 dBFS与24位或16位文件的0 dBFS对齐。请记住，与24位或16位文件不同，该32位文件最高可达+770 dBFS。因此，与24位WAV文件相比，32位浮点WAV文件具有更多的770 dB净空。

现代的专业DAW软件可以读取32位浮点文件。当DAW第一次读取32位文件时，大于0 dBFS的信号可能首先被剪切，因为默认情况下，文件是在应用0 dB增益的情况下读取的。通过对DAW中的文件施加衰减，可以使高于0 dBFS的信号降低至低于0 dBFS，不失真并且可以像任何24位或16位文件一样使用。

对于32位浮点录音，从保真度的角度来看，不再需要担心在录音时精确设置微调和推子增益。在录制时，录制的电平可能看起来很低或很高，但是在DAW软件录制后可以轻松缩放它们，而不会产生额外的噪音或失真！

每个32位浮点文件的音频样本都会占用硬盘或内存上的32位空间，并且对于48 kHz采样率，这意味着32位48 kHz文件需要每秒32 x 48,000 = 1,536,000位。因此，与24位文件相比，存储空间增加了33％，捕获的动态范围从144 dB一直到无限（超过1500 dB）。但更重要的是，文件中保留了0 dBFS以上的音频信号，使剪辑的音频成为过去。

录制32位浮动音频文件以及可利用其巨大动态范围的高性能模拟和数字电子产品，为声音设计师和混音师提供了一种录制音频的新方法。这对于无需使用限制器即可捕获非常大的意外声音的应用特别有用。与24位文件相比，使用32位浮点文件需要权衡是较大的文件大小。