áudio digital

Bit Depth: O que é e como configurar?

No artigo O que mudou do áudio analógico para o digital?, vimos que no áudio digital passamos a trabalhar com amostras de som (notações binárias). O bit depth é a resolução do sistema. Determina a precisão com a qual o valor medido é convertido em notação binária. Quanto maior a taxa de bits, maior será a leitura da amplitude da fonte sonora. Nesse sentido podemos dizer que esse parâmetro está ligado diretamente à intensidade e se você quiser saber mais sobre isso, é só conferir o artigo Propriedades Físicas do Som: Intensidade.

Existe uma regra de que para cada bit, temos 6dB de margem dinâmica. Logo, se multiplicarmos 16 bits por 6 teremos 96dB de margem dinâmica e ao multiplicar por 24, teremos 144 dB. Por essa razão temos mais amplitude nas figuras com 24 bits de resolução do que na primeira de 16 bits.

Na prática, se você quiser ter uma margem maior para as amplitudes do som, termo também chamado de “headroom”, indico resoluções mais altas, como por exemplo, 24 bits.

Sample Rate: O que é e como configurar?

No artigo O que mudou do áudio analógico para o digital? vimos que no áudio digital passamos a trabalhar com amostras de som (notações binárias). O sample rate também chamado em português como taxa de amostragem, é o número de vezes por segundo que as amostras do som original são registradas pelo conversor A/D, logo está ligado diretamente ao registro das frequências e você pode encontrar maiores explicações nesse artigo que escrevi sobre Propriedades Física do Som: Altura.

A taxa padrão que costumamos encontrar é de 44.100 Hz, isso porque para que não tenhamos perda na qualidade de conversão a taxa deve ser igual ao dobro da frequência mais alta que ouvimos, que no caso é 20.000 Hz. Essa relação entre o limite da audição humana e o dobro de taxa de amostragem é expresso pelo teorema de nyquist. No processo de digitalização do som, a primeira etapa é feita pelo filtro AAF (Anti Aliasing Filter), que é responsável por proteger o material que está sendo gravado durante a conversão do analógico para o digital. Quanto maior for o sample rate, mais suavemente o filtro AAF irá atuar e maior será a quantidade de amostras registradas por segundo. Veja o gráfico abaixo analisando-o horizontamente:

Bom, mas se o ouvido humano é capaz de perceber frequências de 20 Hz até 20kHz, por que gravar em uma taxa maior que 44.1kHz já que essa seria a corresponde ao limite da audição humana? Porque, como expliquei no artigo Propriedades Físicas do Som: Timbre, o som carrega harmônicos, que são frequências múltiplas da fundamental, portanto, com mais harmônicos iremos enriquecer o espectro audível.

Em relação às mídias, padronizou-se que os equipamentos de vídeo em grande maioria trabalhariam em 48.000 amostras por segundo, já que essas amostras permitem o casamento perfeito entre os frames por segundo expressos em 29.97 (NTSC) e também 24, 25 e 30 frames. Já no CD, utilizamos convencionalmente 44.100 de sample rate. Veja a referência abaixo:

Gostaria de aproveitar e te dizer que não há problema algum usar taxas mais baixas! Tudo depende daquilo que você está registrando e de como você pretende finalizar esse material na pós produção. Nesse sentido, se o resultado final for um formato mp3 (com compressão e perda de dados) de pessoas conversando, como é o caso de um podcast, não há tanta vantagem usar resoluções altas, pois além de deixar o arquivo de áudio mais pesado, não fará diferença no resultado final. Porém, ao gravar uma banda ou orquestra que possuem diversos instrumentos ricos em detalhes e pensando o formato final do áudio em wav (sem compressão e perda de dados) é interessante escolher taxas maiores.

Bom, imagino que ficou evidente que o sample rate não atua nesse processo de digitalização do áudio sozinho, então no próximo artigo eu irei falar sobre Bit Rate.

O que mudou do áudio analógico para o digital?

Em outro artigo Mas afinal, o que é som? apresentei a explicação que é o efeito produzido pelas vibrações das moléculas de um meio transmissor. Pois bem, durante o decorrer do tempo muitas tecnologias foram criadas e experimentadas com a finalidade de captar e reproduzir o som. Inicialmente, esses sistemas funcionavam apenas mecanicamente, ou seja, por meio da escrita e leitura dessas vibrações.

Talvez você já tenha tido a oportunidade de ver um disco de vinil pessoalmente. Já reparou que ele é constituído por diversas perfurações? Essas perfurações são os registros das vibrações. Quando a agulha de uma vitrola passar por elas irá vibrar e teremos uma conversão mecânica. Dessa forma, mesmo que a vitrola não esteja ligada em caixas ou amplificadores, será perfeitamente possível ouvir, mesmo que com pouco volume, o conjunto dessas vibrações propagadas no ar.

Os experimentos com a gravação e reprodução do som começaram muito antes de conhecermos o vinil, que é do final de 1940, já que em 1877 Thomas Edison apresentava ao mundo o Fonógrafo. Logo após vieram outras tecnologias similares, como o Gramophone de Emile Berliner. Na década de 60 temos também o surgimento da fita K7, lançada pela empresa Holandesa Philips que utiliza um sistema de fitas magnéticas. Nesse rolo de fita há milhões de pequenos ímãs que formam um campo magnético. As informações gravadas nessa camada magnética são transformadas em sinais elétricos por um sensor que realiza a leitura das regiões magnetizadas e levam esses sinais para o alto falante.

Com o advento da tecnologia digital muitos desses sistemas caíram em desuso, principalmente com o aparecimento na década de 80 do CD (Compact Disc), também pela empresa Philips. É a partir desse momento que o sistema digital entra no mercado com força total! Se antes no sistema analógico tínhamos a transmissão do próprio sinal de áudio, no sistema digital essa transmissão é feita por códigos binários, que são combinações numéricas compostas por números 0 e 1.
No sistema digital não temos mais o som contínuo, como era no sistema analógico, e passamos a trabalhar com amostras. Nesse sentido, o som primeiramente precisa ser convertido para eletricidade e posteriormente para dígitos. Essa primeira etapa é chamada de conversão Analógico para Digital (A/D). A segunda etapa consiste em converter o sinal digital para impulsos elétricos para que o som possa ser reproduzido, por exemplo, por um alto-falante. Essa etapa é chamada de conversão Digital para Analógico (D/A). O responsável por realizar essa tradução é conversor A/D D/A.
Veja a imagem abaixo que demonstra esse caminho percorrido pelo som.

Em outro artigo continuarei a explicação de dois parâmetros configuráveis que surgiram com o advento do áudio digital que são o Sample Rate e Bit Depth.