32Bit Float Audio Recording (32Bit 부동 소수점 레코딩)을 지원하는 `RODE NT1 5gen`이나 `RODE Wireless PRO` 시리즈의 경우 "절대 소리가 깨지지 않는다"고 광고를 하고 있습니다.

그런데 32Bit 부동소수점 레코딩이 뭐냐고 물으시는 분들을 위해 간단하게 이해를 돕기 위해 글을 작성합니다. 참고로 늘, 그렇지만 이해하는 용도로만 읽어보세요.

먼저 부동소수점을 알아야겠죠.  이에 대해서 위키 백과에서 찾아보면... 

좀 어렵네요. 여기서 부동은 움직이지 않는다의 不動(부동)이 아니라 떠다는다는 의미의 뜰 부(浮)에 움직일 동(動)을 써서 떠서 움직인다는 뜻입니다. 그렇다면 떠다닌다, 움직인다는 의미가 무엇일까요?  

부동이 있으면 고정이 있겠죠.  

고정 소수점에 대해서 먼저 말씀드리면 우리가 흔히 10bit라고 하면 숫자의 갯수는 1024입니다. 고정 소수점은 1, 2, 3, 4.... 1024까지 데이터가 명확합니다.  하지만 소수점은 표현을 하지 못하죠. 예를 들어 1.1이라던지 0.9라던지 그런 숫자를 표시하지 못합니다.  그래서 부동소수점이 필요하고요.  그래서 부동소수점은 10Bit라고 하면 이중 8Bit를 숫자를 표현하고 2Bit를 자리수를 표현합니다.  즉, 8Bit 는 0~255이고, 2Bit는 0~4이니까 125.50, 12.550 이런 숫자 표현이 가능해집니다.  

Bit(비트)는 디지털 데이터의 가장 작은 단위입니다.  8Bit = 1Bytes(바이트)이며 오디오에서는 1Bit는 약 6dB의 사운드 크기를 가집니다. 요즘은 예전보다 많이 사용하지 않지만 아날로그인 LP(레코드판)에서 음악 CD로 갈 때 음의 `깊이`는 16Bit, 그리고 샘플링 주파수는 44.1KHz로 결정되었습니다.

음악 CD의데이터를 계산해볼까요?

16Bit = 2Bytes이므로

2 X 2(스테레오이므로) X 44100 = 65,536의 데이터가 됩니다. 

또한 1Bit는 약 6dB이므로 96dB의 다이내믹 레인지를 가지게 됩니다.

사실 96.3dB인데 구체적인 설명은 그냥 생략할게요~

그러면 32Bit를 Bytes로 계산하면 4가 되겠네요.  4 X 2 X 44100이 되겠네요.  하지만 32Bit 부동소수점 오디오는 16Bit 및 24Bit와 유사하지만 작동 방식이 약간 다릅니다.   

위에서 말씀드렸듯이 고정이 아닌 부동소수점에서는 32Bit의 경우 23Bit의 숫자와 8Bit의 자리의 자리값을 가집니다.

중요한 점은 32Bit 부동 소수점에서는 훨씬 더 넓은 범위의 오디오 값을 녹음할 수 있다는 것입니다. 이는 단순하게 8개의 자리값을 가지는 것보다 많습니다.

쉽게 그냥 말하면 16Bit 오디오는 1Bit가 약 6dB이니까 최대 약 96데시벨(정확하게 이야기하면 96.3dB이나 그냥 96dB로 설명합니다.)의 다이내믹 레인지로 사운드를 녹음할 수 있습니다. 24Bit 오디오 녹음은 6 X 24이니가 최대 약 144dB의 다이내믹 레인지 즉, 소리 크기로 녹음할 수 있습니다.  

그러면 32Bit 고정 소수점의 경우는 6 X 32이니까 192dB여야하지만 부동 소수점의 경우는 최대 1,528dB의 말도 안되는 범위를 캡처할 수 있습니다.(하지만 하드웨어적인 한계로 인하여 사실 이 정도는 아니고 최대 200dB 정도로 보시면 될 거 같네요) 뭐 200dB라고 하더라도 아마 이러한 소리는 지구가 망하기전에 나올까 말까하는 소리이기 때문에 평생 들어볼 일이 없는 정도의 어마어마하게 큰 사운드입니다.

좀 더 쉽게 설명하면 연인들이(-_-) 소곤소곤 대화하는 소리 등은 약 30dB이하입니다.  하지만 친구랑 무미건조한(?) 대화를 할 때는 약 60dB 정도입니다.  그런데 어딘가에서 불이 나서 소방차가 싸이렌을 크게 울리고 가는 경우 약 120dB까지 소리가 커질 수 있습니다.  이 때부터는 귀를 틀어막게되죠.  

아 그러면 144dB인 24Bit로도 녹음이 충분한거 아닌가요? 그러면 32Bit 녹음이 왜 필요한가요?

자 들어보세요.  흔히 우리가 녹음할 때 0dB가 뜨지 않도록 하라는 말을 많이 합니다.

피크를 때리지 말게 하라고 귀에 못이 박히도록 듣습니다.  모든 장치가 녹음할 수 있는 최고 레벨은 0dB이며 더 정확하게는 0dBFS(FS = 플스케이일)입니다. 이렇게 피크를 넘어서는 소리가 녹음이 되면...

이렇게 점선처럼 되어 이 부분이 잘려서 녹음이 되며 이것은 엔지니어의 할아버지가 와도 복구를 할수 없습니다.  24Bit로 녹음을 하던, 뭐던간에 0dBFS는 항상 뜰 수 있습니다.

그래서 게인(Gain) 설정에 주의를 하라고 그렇게 이야기를 많이 듣습니다.  하지만 32Bit 부동소수점 녹음에는 게인을 줄일 필요가 없습니다. 거의 다이내믹 레인지가 무한에 가깝기 때문입니다.

32Bit 부동소수점 녹음은 휴대폰 카메라의 멀티 렌즈처럼 듀얼 A/D컨버터를 사용해 High Gain, Low Gain 두가지로 나누어 음원을 처리합니다. 

그후 두 데이터를 합성해 하나의 신호로 만들어 내어 귀신같이 피크로 잘려나간 파형을 복원해 냅니다.

아하 그러면 완전 대박 큰소리로 녹음을 해도 되겠다 그런데 아닙니다. 일단 마이크로 녹음한다고 할 때 마이크나 또는 마이크 프리 앰프의 최대 음압 레벨(Max. SPL)은 넘어서지 못합니다. 이미 마이크에서 소리가 깨져 들어오기 때문이죠.  

음압 레벨SPL(Sound Pressure Level)은 소리의 압력 레벨을 나타내는 측정 단위로,

소리의 크기나 강도를 표현하는 데 사용되며 데시벨(dB) 단위로 표시됩니다.

즉, 32Bit 부동소수점 녹음의 장점은 마이크의 물리적인 성능을 넘어서서 소리가 깨져서 들어올 정도가 아니라면, `게인(Gain)`에 크게 신경을 쓰지 않아도 된다 정도로 이해하시면 되겠습니다.

< NT1 5Gen의 최대 음압레벨은 142dB >

아무리 32Bit 부동소수점 녹음을 지원하는 제품이라고 하더라도 마이크의 물리적인 한계치인 Max. SPL까지 보정을 해주지 않습니다. 이미 마이크에서 깨져서 오디오 칩으로 전달되니까요.

참고로 그러면 녹음을 해볼까요?  각 DAW별 32Bit 부동소수점 녹음을 지원하는지 여부입니다.  2024년 2월을 기준으로 작성되어 있습니다.  참고로 32Bit 부동소수점은 RODE NT1 5gen등과 같이 반드시 하드웨어가 지원을 해야 녹음이 된다는 점 참고하시고요. 

여기서 x라고 표기된 것은 32Bit 부동소수점 녹음을 지원하는데 일부만 지원하는 것입니다.  파일을 불러오거나 편집할 수 있지만 녹음을 할 수 없거나 등등등...

자, 그러면 제대로 지원한다는 FLSTUDIO에 들어 있는 레코더인 Edison을 가지고 32Bit 부동소수점으로 녹음을 해보겠습니다.

< 아 망....>

"절대로 소리가 깨지지 않는다는 말은 거짓말이었어 0dBFS를 넘어버렸자나?" 하지만...이것은 눈에 보이는 스케일이 작기 때문입니다.

이 상태에서 DAW의 파형 편집 기능을 사용해 스케일을 조절해보면 파형은 깨지지 않는 것을 알 수 있습니다. 쉽게 말해 범위가 엄청나게 넓기 때문입니다.

즉, 마이크에서 물리적으로 소리가 깨지지 않는다면, 녹음 소프트웨어에서 32Bit 부동소수점으로 녹음을 한 이상 파형은 살아 있다는 것입니다.

오호 그러면 인터넷 방송에서 괴성을 지르시던 분들 특히 실시간으로 코인이 급락하거나, LOL중계를 하는데 실수로 망했거나... 응원하는 팀의 축구 중계를 하는데 실수로 어이 없이 골이 먹혀 괴성을 질러도 깨지지 않겠다고 생각하는 분들이 있습니다. 어차피 인터넷 스트리밍도 녹음을 해서 보내는 것이니 32Bit 부동소수점으로 드라이버를 잡으면...

그러나 많은 분들이 사용하는 OBS 등의 프로그램은 32bit float에 대응하지 않습니다.(OBS는 공개 소프트웨어라 누구나 버전업을 할 수 있는데, OSB ASIO 등으로 지원을 할수는 있지만 공식 버전업에서는 지원이 안됩니다.) 

아무리 32Bit 부동소수점이나 64Bit 부동소수점이라고 해도 지원을 하지 않으면 그만입니다.  OBS에 들어온 신호가 깨지면 역시 깨진 상태로 전달되어 버립니다. 

뭐야? 그러면 무쓸모?

< 32Bit 부동소수점 녹음을 지원하는 RODE WIRELESS PRO >

보통 동시 녹음을 하는 경우라던지, 스튜디오 같은 안정적인 환경이 아니라던지 그럴 때 기기가 32Bit 부동소수점 녹음을 지원하면 일단 데이터를 안깨지게 받을 수 있습니다.

그리고 32Bit 부동소수점 녹음을 지원하는 기기는 당연히 24Bit나 16Bit도 지원을 하겠죠. 

그리고 언젠가는 OBS 같은 프로그램, 그리고 모든 프로그램이 지원하는 날이 올수도...?