還是得大疆，跟雷布斯就是不一樣

周三的時(shí)候，閑來(lái)無(wú)事，帶著兒子去逛附近的金源購(gòu)物中心。我們從蔚小理，看到了特斯拉，居然在一群展車(chē)中間看到了大疆無(wú)人機(jī)的展臺(tái)，我就給他講一些無(wú)人機(jī)上面用的一些技術(shù)和原理，懂不懂的先聽(tīng)?zhēng)讉€(gè)名詞，也許長(zhǎng)大了就閉環(huán)了。

大疆創(chuàng)新 ，真的是對(duì)得起創(chuàng)新兩個(gè)字，在短視頻大行其道之時(shí)，它逆向了蘋(píng)果的 airpods 功能，創(chuàng)造了一個(gè)專(zhuān)業(yè)主播的專(zhuān)業(yè)錄音設(shè)備 -- ?無(wú)線麥克風(fēng)。沒(méi)錯(cuò)，蘋(píng)果把兩個(gè)揚(yáng)聲器裝進(jìn)了一個(gè)充電盒里，大疆，將兩個(gè)麥克風(fēng)裝進(jìn)了充電盒里。

雖然我沒(méi)有使用過(guò)這個(gè)東西，可能它也不會(huì)像蘋(píng)果 AirPods 的降噪效果那么讓人震撼，但是為短視頻從業(yè)者提供這樣的一套設(shè)備，我覺(jué)得算是發(fā)明了一個(gè)好產(chǎn)品。然而，當(dāng)我看到它的展示牌上的參數(shù)時(shí)，突然就有一種要"嘲諷"雷布斯的沖動(dòng)，我看到他的參數(shù)列表里重點(diǎn)寫(xiě)了一項(xiàng) 32bit 浮點(diǎn)錄音，腦子里立刻就想起了雷布斯卡發(fā)布會(huì)的場(chǎng)景，多少萬(wàn)種顏色的巨大阿拉伯?dāng)?shù)字從天而降，在地面上砸了一個(gè)大坑，濺起一團(tuán)煙霧。

作為一個(gè)程序員，看到 32bit 和浮點(diǎn)，首先想到的就是 float 類(lèi)型，單精度的 float 類(lèi)型就是 32bit 的，我們使用 ADC 采樣出 32bit 整型，轉(zhuǎn)換成 float，再存儲(chǔ)（它的圖標(biāo)也是個(gè) SD 存儲(chǔ)圖標(biāo)）到內(nèi)存卡中，等到放音的時(shí)候，還是得先轉(zhuǎn)換成 32bit 整型輸出給 DAC。這個(gè)過(guò)程浮點(diǎn)還是定點(diǎn)有什么意義，這不是脫褲子放屁嗎？

另一個(gè)方面，對(duì)于無(wú)損音樂(lè)發(fā)燒友來(lái)說(shuō)，44.1KHz 的采樣率，24bit 的采樣深度就足夠了，這里即便采樣深度提高到 32bit，人的耳朵也是無(wú)法分辨的，24bit以上往往是在玄學(xué)領(lǐng)域才能聽(tīng)出差異。曾經(jīng)聽(tīng)過(guò)發(fā)燒友在論壇里討論的一個(gè)帖子，大概是這樣：有一天，一群發(fā)燒友聚在一起要體驗(yàn)音樂(lè)，他們有用最高級(jí)的揚(yáng)聲器和功放以及原碟 CD。為首的老大哥整理了一下衣著，正襟危坐，煞有其事地戴上耳機(jī)，表情極其威嚴(yán)。音樂(lè)開(kāi)始在耳邊回蕩，老大哥細(xì)細(xì)的品味著，偶爾撅起嘴，嚼兩下咽了一口唾沫，最后摘下耳機(jī)說(shuō)：今天這火電不純，摻了水電了，水位也不高，低音沉悶，高音不響亮。眾人聽(tīng)后，肅然起敬。后來(lái)，圈里有人就琢磨，水電影響音質(zhì)，火電也影響音質(zhì)，干脆用電池，這樣的電就干凈了，可是鋰電池的爆發(fā)力不太夠，即便是 21700 的電芯放電倍率也不甚好。干脆，他自己開(kāi)了一副模具，加大了電池的直徑和高度，設(shè)計(jì)了一款直徑 27cm，高 48cm 的圓柱形電池。第一次實(shí)驗(yàn)后，音樂(lè)的質(zhì)感仍然不夠令人滿意，于是這副模具就另做他用了，也算是沒(méi)白折騰。

后來(lái)，這哥們兒不死心，他認(rèn)為之前的電池還是小了，于是他看上了油桶，這個(gè)尺寸做出來(lái)的電池果然低音渾厚，高音清澈，一時(shí)間，眾多發(fā)燒友紛紛開(kāi)始 DIY 油桶電池，以至于大部分油桶都被發(fā)燒友們買(mǎi)來(lái)做電池聽(tīng)音，國(guó)際油價(jià)瘋狂飆漲。直到多年后，這件事情才被查清楚，原來(lái)世界上缺的不是油，缺的是油桶。一笑之后，咱們來(lái)看看這個(gè) 32bit 浮點(diǎn)錄音到底是什么，其實(shí)這是個(gè)音頻行業(yè)的技術(shù)，也是一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，跟雷老板還真不是一個(gè)套路。先亮出這個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的格式：

32bit 的單精度浮點(diǎn)中，中間有 8 個(gè) bit 是階數(shù)，也就是指數(shù)，它是一種科學(xué)計(jì)數(shù)法來(lái)表示的數(shù)，直觀上不容易理解，但是計(jì)算機(jī)更容易理解。本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，從錄音到放音，AD 和 DA 都是 32bit 無(wú)差別，之所以使用浮點(diǎn)類(lèi)型來(lái)存儲(chǔ)，是為了后期處理。我們先來(lái)看看不同的采樣深度可以存儲(chǔ)的音頻的動(dòng)態(tài)范圍分別是多少。以 16bit 為例，對(duì)于 16bit 的 ADC 來(lái)說(shuō)，我們可以把音頻信號(hào)分成 65536 個(gè)等級(jí)，那么最低音頻幅度為 1，最高為 65536。我們換算成 dB 來(lái)表示，如果將最大幅度定為?0dB

對(duì)應(yīng)的最小幅度為

因此，使用 16bit 定點(diǎn)來(lái)存儲(chǔ)音頻，最大可以錄制音頻的動(dòng)態(tài)范圍為 96.3dB，顯然這樣的動(dòng)態(tài)范圍其實(shí)是不能覆蓋自然界的音頻范圍的。以此類(lèi)推，24bit 定點(diǎn)則可以表示 144.5dB 的動(dòng)態(tài)范圍，假如沒(méi)有聲音是 0dB，最大聲音是 144.5dB，這個(gè)聲音是多么的大，也因此，24bit 成為了專(zhuān)業(yè)音頻領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的文件。但是地球上聲壓最大的差異可能達(dá)到 210dB，這要怎么辦呢？

32bit 的浮點(diǎn)表示法可以解決這個(gè)問(wèn)題，同樣的，我們換算到 dB 值來(lái)看一下動(dòng)態(tài)范圍32比特浮點(diǎn)可以表示的最小數(shù)字約為：

最大數(shù)字約為：

換算成 dB 為：

為什么同樣是 32bit，定點(diǎn)的動(dòng)態(tài)范圍小，浮點(diǎn)的動(dòng)態(tài)范圍就變大了呢？因?yàn)槎c(diǎn)的 32bit 是等距離排布的，而浮點(diǎn)的 32bit 是不等距的，在接近 0 的地方密一點(diǎn)，在離 0 遠(yuǎn)的的地方就會(huì)放的稀疏。所以使用浮點(diǎn)數(shù)千萬(wàn)不要計(jì)算太大的數(shù)，精度不夠。接下來(lái)我們看看動(dòng)態(tài)范圍變大了有什么好處?？梢韵胂笠粋€(gè)場(chǎng)景，我們準(zhǔn)備拍電影，既要能夠拍到兩個(gè)情人之間的耳語(yǔ)，還要清晰的錄制到他們之間一個(gè)TNT 突然爆炸瞬間的聲音。我們?yōu)榱寺?tīng)到二人的情話，必須調(diào)高增益，錄制細(xì)微的聲音，突然炸彈爆炸，我們的增益來(lái)不及調(diào)整，一定會(huì)被削波。得到的波形就像下面這樣

即使我們想要在后期處理，也難以恢復(fù)出被消去的波形數(shù)據(jù)，一定會(huì)導(dǎo)致音頻失真。反過(guò)來(lái)也一樣，我們調(diào)低了增益來(lái)錄制爆炸聲，然后馬上就要轉(zhuǎn)到兩個(gè)人局部的告別情話，人家就想小聲說(shuō)，錄音師傅來(lái)不及調(diào)大增益，于是竊竊私語(yǔ)被淹沒(méi) 在了噪聲中，沒(méi)辦法回復(fù)。如果使用可以表示更大動(dòng)態(tài)范圍的 32bit 浮點(diǎn)來(lái)存儲(chǔ)就不會(huì)有這個(gè)問(wèn)題了。舉個(gè)例子，我們可以使用兩個(gè)放大器，一個(gè)低增益，一個(gè)高增益，同時(shí)錄制

然后使用 32bit 浮點(diǎn)來(lái)保存，這樣在后期音頻處理中就可以選擇性的重新調(diào)節(jié)增益，恢復(fù)出高聲壓或者低聲壓的部分。如此一來(lái)，錄音師傅省事了，打開(kāi)按鍵直接錄，回頭在專(zhuān)業(yè)的音頻軟件里再臨時(shí)調(diào)整就可以了。不過(guò)要注意的是，處理完之后，要想在揚(yáng)聲器里面 播出來(lái)，還得是 24bit 的 DAC 給到功放在推動(dòng)喇叭。所以，這個(gè)浮點(diǎn)本質(zhì)上是為了聲音的中期處理。大疆的這個(gè)宣傳并不是為了說(shuō)明自己的采樣率高了，而是一個(gè)音頻行業(yè)的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。如果是雷布斯也做一個(gè)，我猜想，他會(huì)說(shuō)，地球上最大的聲音也不過(guò) 210dB，我們的xx 錄音寶可以錄制的最大聲音范圍可以達(dá)到 1528dB。