¿Por qué es importante grabar y manipular el audio a 32 bits coma flotante?

En otro hilo comentábamos sobre la importancia de grabar, y sobre todo manipular los datos digitales de audio a la mayor profundidad de bits posible. En dicho hilo comenté que últimamente se está utilizando 32 bits con coma flotante. Las razones son muchas, pero he encontrado en un foro foráneo un post de un programador que aporta otra dimensión a la importancia de esto.

El post se hizo en un hilo en el que se hablaba de que cualquier manipulación de un fichero de audio, incluyendo un cambio de volumen o uno de frecuencia de muestreo se ven positivamente afectados por un paso anterior a 32 bits coma flotante. Así, en vez de pasar una grabación a 24 bits directamente a 44.1/16 con su correspondiente dithering para optimizar el sonido se realizaría un paso intermedio en el que el fichero a 24 bits lo pasaríamos a 32 bits coma flotante y este lo convertiríamos luego directamente a 16 bits al bajar de frecuencia de muestreo. Con ello obtenemos mejor calidad.

Dicho sea de paso, lo mismo se aplicaría a cualquier manipulación que hiciéramos de un fichero originalmente grabado a 44.1/16. Lo convertiríamos a 32 bits coma flotante antes de manipularlo para luego volverlo a traer a 16 bits.

Algunas de las razones tras esto las explica el post ya mencionado del programador que cito y traduzco a continuación:

"...32 bits coma flotante suministran 24 bits de resolución de audio real y 8 bits de información para escalación permitiéndo que los 24 bits se deslicen para arriba y para abajo dentro de un campo de acción de 256 bits. Si lo estoy entendiendo correctamente, a 6 dB por bit, esto ofrecería un rango dinámico de 1536 dB, 153 órdenes de magnitud. Si habéis visto alguna vez la película "Planeta Prohibido", estamos hablando de un órden de magnitud similar al que se le atribuía a la máquina Krell!

Me parece que estos extremos dinámicos son principalmente útiles cuando se está manipulando el audio digital en una Estación de Trabajo Digital (DAW en inglés) o en algún tipo de procesador. Sé, de la experiencia programando programas de ordenador en mi trabajo, que las ecuaciones que encajan en una curva de mayor órden pueden rápidamente comerse un montón de rango dinámico. Por ello es a menudo muy útil implementar muchas funciones de transferencia con una tabla de búsqueda en vez de utilizar una ecuación polinómica de alto órden, dado que la entrada y la salida de una función de transferencia usualmente cubre tan sólo una fracción del rango dinámico requerido para resolver la ecuación".

¿Comentarios?

Creo que este programador está comparando peras con manzanas...

¿De que sirve ese rango dinámico de 1538 dB? ¿Sería mejor procesar a 64 bits? ¿Por que no a 128 bits que muchos procesadores lo admiten con extensiones multimedia?

Si la fuente no tiene ese rango dinámico de nada sirve, otra cosa es que siempre hay que procesar por encima de lo que se quiere obtener, es decir, para 16 bits sería conveniente muestrear a 20 o 24 y para 24 bits a 32 bits... Pero todo lo que pase de ahí lo veo innecesario.

La presición que puedes ganar pasando la misma fuente de 24 a 32 bits ¿cual es? Pues si la fuente está en 16 bits ninguna, eso está claro.

Lo que me parece entender de lo que escribe ese señor es lo siguiente: Al aumentar los bits evidentemente la información del fichero orígen no se incrementa (imagino que se rellena de ceros). Según entiendo, su intención ha sido extrapolar una conversación que estábamos teniendo sobre los resultados sonoros que estabamos comentando se obtienen realizando el procesamiento a 32 bits al mundo de lo que el conoce de programación.

Así, lo que el intenta explicar en sus términos es lo siguiente (de lo que en realidad se estaba comentando en el hilo de donde extraje el post): Al procesar cualquier resolución inferior a 32 bits el rango dinámico que ofrece dicha resolución hace que cualquier elemento de ruido que se produzca como resultado de los cálculos que se realizan al efectuar manipulaciones del fichero quedarían en un nivel señal/ruido tan grande que al volverlos a pasar a 16 o 24 bits serían considerablemente menos aparentes que si las manipulaciones se realizan, pongamos, en el ámbito de los 16 bits.

Que yo sepa/recuerde él no ha hecho mención de ninguna otra profundidad de bits que los 32.

¿En qué influye o beneficia esto al usuario de pie? Pues si estamos realizando un CD recopilatorio para uso personal y queremos igualar los volúmenes de las diferentes canciones que lo compondrán haríamos bien en subir la resolución de bits de dicho fichero a 24 o 32 bits, si ello fuera posible, antes de variar sus volúmenes de manera que cuando volvamos a 16 bits tendremos un fichero con el sonido menos deteriorado.

He de comentar que mi experiencia, aunque coincide con esto, no ha sido exactamente así. Me explico: yo lo que he hecho es grabar a 192/24 con almacenamiento directo a 32 bits en Auditiion y al bajar de de 192/32 a 96/24 directamente he obtenido ficheros de esta última resolución que suenan mejor que si guardo el fichero original a 192/32 a 192/24 y luego convierto este último a 96/24. Imagino que una explicación más sucinta del fenómeno sería equivalerlo a utilizar un master a 96/24 para hacer una edición de un CD. El resultado es más detalle y dinámica en el CD resultante.

Podrías decirme, "Sí, pero ahí estñas hablando de grabar a una resolución 'x' y bajar de ahí, no hacer un cambio de un fichero originalmente de 16 ó 24 bits a 32 para manipularlo. Y yo te digo que es como ensancher un patio, tirar la basura en la esquina más lejana y luego encogerlo. La basura, en este caso, queda fuera.

Un saludo

Hola:

A mi lo de los 32 bit me puede parecer (y de hecho me parece bien)...Lo que no tiene sentido (y ya lo he comentado alguna vez) es que los 32 bit sean en coma flotante....El rango numerico por trabajar en coma flotante, va a ser mucho menor que si esos 32 bit se usan en enteros....

Saludos

JP

Jotap_66, serías tan amable de ahondar más en los detalles de lo que comentas? Lo pregunto por curiosidad.

Un saludo

Iniciado por Yota

Jotap_66, serías tan amable de ahondar más en los detalles de lo que comentas? Lo pregunto por curiosidad.

Un saludo

Si claro...Lo que quiero decir...es que si usas 32 bits tienes aproximadamente 4 mil millones de posibles valores a representar...pero si usas notacion en coma flotante aunque puedes representar aproximadamente (desde 10e-38 a 10e37 mas o menos) en realidad todos esos numeros no son usables, porque a la hora de operar en coma flotante se producen errores de redondeo (cosa que no pasa con los enteros, aunque parezca mentira)...

Ej. Para entenderlo, coge una calculadora y haz la siguiente operacion , 1 + 1e-16...Esta claro que no deberia haber problema...No son valores que den "problemas" ya que estan dentro del rango...¿Que pasa?... Uy!! pero si da 1.
Coge 1+1e-13....¿Que pasa? Exactamente lo mismo...

Esto es un problema intrinseco a la notacion en coma flotante...Por eso digo que aunque "en teoria" se puede pensar que es mejor la coma flotante, en la practica no esta nada claro...Depende de lo que se quiera hacer....No se que tipo de operaciones aritmeticas se hacen en el audio....Claro!! Puede darse el caso, de que esos errores que he comentado (que sobre todo se dan en las restas de valores muy parecidos) , no tengan demasiada importancia...Si esto es asi y no aparece ese tipo de operacion...entonces si tendria sentido usar la coma flotante...

Existe documentacion donde se explica esto, aunque es muy muy compleja...Es el documento IEEE-754/85, en el que esta explicada la notacion en coma flotante de los computadores actuales...

Claro, lo que no acabo de ver, es que para 16 o24 bits los valores sean enteros (o eso creo) y a partir de 32, se tenga que usar la coma flotante...Yo creo que tambien tendria sentido trabajar con enteros...

Entiendo que el tema es complicado...No me quiero "enrollar" mas...No se si se me ha entendido...Perdonad si no me he explicado bien...Es que esto da para varias clases...Uff Perdon...Me sale la rama docente....

Saludos

JP