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Bits e bytes na gravação: o que isso significa? Parte II

24 Oct 2017

 

Dando continuidade ao post anterior “Bits e bytes na gravação: o que isso significa? - Parte I” vamos agora entender como esses zeros e uns viram som.


Caso você não tenha lido a primeira parte, aconselho que leia com atenção para aproveitar melhor essas novas informações.

 

RESOLUÇÃO E TAXA DE AMOSTRAGEM


Voltando à nossa viagem imaginária pela serra, vamos nos aprofundar mais nsse assunto. Relembrando que preferimos arbitrariamente tomar uma medida de altitude a cada 3 metros, correto?
Mas se fosse uma medida a cada metro? Se fizéssemos isso, a representação da montanha seria mais precisa, não seria? E se tomarmos a medida a cada 10 metros, a representação seria menos precisa.

 


Então, andando em um ritmo constante, a precisão é determinada pela frequência com que medimos.


O termo que define essa medição é "amostragem" ou "sampling"


E a frequência com a qual você mede é chamada de "taxa de amostragem" ou "sample rate"

 


E quanto a altura?


Esta é a outra informação que precisamos: quão alta é a montanha? Lembre-se que no exemplo medimos em metros. E se nós tivéssemos medido em pés? Então, as medidas seriam 3 vezes menos precisas que o metro, já que cada metro corresponde a 3,28 pés.


Você pode encontrar vários termos técnicos para definir o número de medidas feitas na altura da onda: bit depth, taxa de bits, taxa de quantização, profundidade de bits, bit rate, intensidade de bits… Bom, acho que já deu para entender o conceito, não é mesmo?


ELEMENTOS DO ÁUDIO DIGITAL


Então, aplicando isso ao áudio digital, analisaremos a taxa de amostragem primeiro.


No áudio digital fazemos muitas medidas, milhares de vezes a cada segundo. Ainda bem que quem faz isso, na realidade, não somos nós, mas o nosso computador.
 
Assim, a taxa de amostragem em áudio digital é expressa em quantos milhares de amostras há em cada segundo, conhecida também como sample rate, que é medida em Hertz. Essa frequência de medidas deve ser feita no mínimo o dobro de vezes que a maior frequência existente no sinal, respeitando o Teorema de Nyquist. 


UM EXEMPLO 


O som digital com qualidade de CD tem uma taxa de amostragem de 44100 amostras por segundo. E, uma vez que essas coisas foram compostas por cientistas, o número geralmente é expresso de forma decimal:


•    o termo "quilo" - k - o que significa milhares, e 
•    o termo "Hertz" – Hz - o que significa ciclos por segundo.
Então, nós diríamos que a taxa de amostragem de um CD é 44.1 kHz - kilohertz (44100 vezes por segundo).


O nome Hertz foi herdado do físico alemão Heirich Hertz, o primeiro a investigar as ondas eletromagnéticas do rádio em 1888.


MAIS BITS 


Os dados digitais aumentam a precisão da informação utilizando mais e mais bits para representar a forma de onda. Um bit é como um interruptor de luz e os números digitais requerem um bit por digito:


•    1101 requer 4 bits,
•    10011010 requer oito bits,
•    1111010101001011 requer 16 bits e assim por diante.


GAMA DINÂMICA


Uma precisão adicional representará um som mais claro com menos ruído (hiss). Para os puristas do áudio, cada bit oferece uma taxa de sinal-ruído teórica de mais de 6 dB (decibéis). Isso é chamado de alcance dinâmico. Portanto:

 

•    4 bits oferece uma faixa dinâmica de 16dB em 16 níveis diferentes (ilustração abaixo),

•    8 bits oferece uma faixa dinâmica de 48dB em 256 níveis diferentes (sistemas de telefonia),
•    16 bits fornece uma faixa dinâmica de 96dB em 65.536 níveis diferentes (CDs de música) e
•    24 bits é capaz de um alcance dinâmico de 144dB em 16.777.216 níveis diferentes (estúdios de gravação).

 

 


DETERMINANDO BITS


No final dos anos 70, quando inventaram o Compact Disc, popularmente chamado de  CD, a Philips e a Sony tiveram que definir quantos bits determinariam o alcance dinâmico da nova mídia. 


Eles descobriram que 96 decibéis eram ideais, então estabeleceram 16 bits como padrão de áudio em CD.

 
JUNTANDO TUDO...


Quando os números são apresentados, geralmente são expressos com a resolução da amostra primeiro e a taxa de amostragem ou frequência de amostragem em segundo lugar.


Assim, os dados de áudio digital gravados em um CD são apresentados desta forma: 16 bit, 44,1 kHz. Aliás, este é o formato e a taxa de dados mais comuns para trabalhos a serem veiculados em rádio. Outro formato comum é 16 bit, 48 kHz, normalmente utilizado para vídeo. Convém perguntar ao seu cliente qual ele prefere, o que dificilmente será diferente de um desses dois.


SALVAR NO COMPUTADOR


Você também pode salvar esses dados de áudio no seu computador exatamente da mesma maneira. 


Se você salvar em um PC, criará um arquivo .wav. Se salvar em um computador Mac, criará um arquivo .aiff. Ambos formatos são do tipo PCM, que explico abaixo..


GRAVAÇÃO PCM 


É importante saber que todo processo de arquivamento de áudio digital sem perda de qualidade é baseado numa tecnologia chamada PCM - Pulse Code Modulation (Modulação por Código de Pulsos).


Se a resolução da amostra for suficientemente alta, ela pode gravar som com precisão além do alcance da audição humana. Por exemplo, a gravação de 24 bits e 96 kilohertz pode fazer registros com um range dinâmico de 144 decibéis e um espectro de frequência entre 20 e 48000 hertz. 


CÓPIAS EXATAS 


Quando você envia gravação para alguém, não está enviando som. Ao invés disso, você está enviando os números que representam o som da sua gravação (bits e bytes).


Isso permite que você copie os dados digitais e, em seguida, copie a cópia e novamente a cópia da cópia, mil vezes; e cada arquivo copiado será uma réplica exata do original, todas sem perda de qualidade!

 

 

E esse assunto não para por aqui No próximo post daremos sequência.

 

Até lá!

 

 

 

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