22 de outubro de 2009

Som: Analógico x Digital

Quem já apreciou uma música de um disco de vinil, não consegue sentir a mesma vibração, quando ouve a mesma música em CD. Parece que falta alguma coisa, o som parece artificial... Será psicológico?
O som é uma onda mecânica, ou seja, uma vibração que propaga em vários meios (exceto no vácuo). No ar, é a vibração das moléculas do ar em forma de uma onda, com variação analógica. Portanto, um som digitalizado, para reproduzir, precisa ser convertido para analógico, e é produzido pela vibração do cone do alto-falante. Esta vibração está dentro da frequência audível do ser humano, situada entre 20Hz a 20000Hz (Hz ou Hertz = ciclos por segundo).

Produção e reprodução de uma mídia de áudio

Analógico: Desde a gravação até a produção da mídia, normalmente, é realizada em sinal analógico. O mesmo ocorre na reprodução.

Digital: A digitalização é feita logo após o microfone, ou após a gravação (se já existe a fita mestre). A digitalização é feita através da amostragem do sinal analógico, numa determinada frequência e amplitude em quantidade de bits (veja Digitalização). Após a mixagem, é feito o processamento, e em alguns casos é feita a compressão (veja Codec), e finalmente a produção da mídia. Na reprodução é feito o processamento e a descompressão, caso exista, e depois convertido para o sinal analógico. E só então é amplificado e reproduzido (veja AV Receiver). A ilustração é um processo bem simplificado para facilitar o entendimento.

Vantagem e desvantagem

Analógico: A grande vantagem é a sua fidelidade com o som original. Sendo totalmente analógico, representa exatamente como ele é. Mas a sua desvantagem, é o problema normal da natureza, tudo tem interferência (pior interferência, é do homem na natureza). É sensível a pó, vibração, campo eletromagnético, ruído da rede elétrica, desgaste, etc., e etc.

Digital: Praticamente é oposto do sinal analógico, por ser constituído somente de código binário (0 e 1), não sofre interferências da natureza, é limpo e sem ruído. Mas para ser fiel a sinal analógico original, é necessário um enorme número de amostragem, o que acarretaria em grande volume de dados e alta taxa de transferência. Antes de fazer a digitalização, é necessário filtrar as frequências superiores que não serão amostradas (Nyquist Frequency), para não criar o efeito Aliasing, podendo com isso retirar até os sinais necessários à fidelidade. Dependendo da frequência e amplitude da amostragem, um sinal pode não ser interpretado, ou interpretado erroneamente, gerando sinal analógico, diferente do original.

Na ilustração, temos a sequência de ampliação de uma música digitalizada de um disco de vinil, nas amostragens de 44.1KHz/16bit e 96KHz/24bit, para fazer a comparação. Dá para notar diversas diferenças na forma de onda, só neste trecho apresentado (Se estiver difícil a visualização, dê um click sobre a imagem). Mas o problema de armazenamento é evidente, pois nesta música estéreo de 3 minutos e 29 segundos, gerou um arquivo de 35.1MB para 44.1KHz/16bit e de 115MB para 96KHz/24bit. Imagine em 192KHz/24bit ou em multicanal.

Formatos de áudio digital

As primeiras gravações digitais nos estúdios, começaram no início dos anos de 1970. Mas comercialmente ao público, foi lançado somente em 1982, com CD.

CD (Compact Disc): Lançado em 1982 para substituir o disco de vinil. Utiliza uma amostragem de 44.1KHz/16bit, numa tecnologia LPCM (Linear Pulse Code Modulation) sem compressão. Até hoje é o mais popular formato disponível no mercado. Está bem velhinho, e ainda não conseguiu substituir totalmente o disco de vinil.

XRCD ( eXtended Resolution Compact Disc): Lançado pela JVC em 1995. O formato é igual do CD, e por isso totalmente compatível. A diferença está no processo de produção, desde a digitalização, eliminando problemas do CD, resultando na qualidade sonora superior. O problema dele é o custo alto.

HDCD (High Definition Compatible Digital): Foi lançado oficialmente em 1996 pela Pacific Microsonics, que pertence a Microsoft desde 2000.  A amostragem original é feita em 176.4KHz/20bit, depois reduzido para 44.1KHz/20bit. Na produção da mídia, é utilizada 44.1KHz/16bit, onde um bit é codificado, e assim representar os 20 bits. Por isso é compatível com CD player comum, com qualidade um pouco inferior, e se tiver o decodificador HDCD, poderá apreciar a qualidade do HDCD.

DVD (Digital Versatile Disc) VIDEO: Como uma evolução do Super Density Disc apresentado pela Toshiba, Panasonic, JVC, Pioneer e outros fabricantes em 1993, foi lançado no final de 1996 pela Toshiba, já como DVD-Video, para substituir os filmes em videocassete. Os áudios utilizados normalmente são: LPCM 48KHz/16bit sem compressão, em estéreo, Dolby Digital e DTS (estéreo e multicanal).

No disco S&M da Metallica ao vivo, acompanhado pela Orquestra Sinfônica de São Francisco, além do áudio de Dolby Digital 5.1 ou em estéreo, também temos a alternativa em apreciar em Dolby Digital estéreo, somente a Metallica ou somente a orquestra. Fora a atração visual com alternativa de 5 ângulos em algumas cenas, ou seja, além do normal, é possível, se desejar, assistir a câmeras que acompanham somente um dos integrantes da banda. Recurso pouco encontrado em DVD, por isso muitos desconhecem a existência deste recurso de ângulo.

SACD (Super Audio Compact Disc): Lançado em 1999 pela Sony e Philips, utiliza uma tecnologia chamada de DSD (Direct Stream Digital). Com a utilização de 1 bit numa frequência de 2,8224MHz para a digitalização, afirmam que consegue digitalizar até a frequência de 100KHz.

A capacidade deste disco é o mesmo do DVD, e pode conter as músicas somente em estéreo, ou em estéreo e multicanal (5.1). No disco com formato híbrido, tem uma parte (zona) do disco gravado em formato CD, ficando totalmente compatível com CD player, mas neste caso somente em estéreo. Nas lojas japonesas, é comum encontrar SACD híbrido sendo comercializado junto com CDs, sem nenhuma diferenciação.

O álbum híbrido, The dark side of the moon do Pink Floyd, possui a zona de CD em estéreo, e a zona de SACD em estéreo e multicanal 5.1, que foi digitalizado em DSD da fita original multicanal e feito o down-mix. O som surround (envolvente) é impressionante.

Para poder apreciar a qualidade do SACD, é necessário um Universal Player que tem este formato. Também disponíveis em muitos Mini System e PlayStation 3 da Sony.

DVD Audio: Lançado em 1999 pelo DVD Forum (Toshiba, Panasonic, JVC, Pioneer, e outros). A amostragem pode ser de até 192KHz/24bit em estéreo e 96KHz/24bit em multicanal (5.1). Podem ser no formato LPCM sem compressão ou em PPCM (Packed Pulse Code Modulation), utilizando a tecnologia MLP (Meridian Lossless Packing), numa compressão lossless de 2:1, também conhecido como Advanced Resolution.

Sendo o mesmo disco do DVD, além da música, pode ter menu, slide-show, letras das músicas, informações dos artistas, etc., ou seja, ele contem áudio e vídeo (estático). Não tem nenhuma compatibilidade com o CD. Nos híbridos, contém parte (zona) em DVD-Video, sendo possível a reprodução em DVD player comum, mas o áudio é de DVD-Video.

No álbum híbrido, My Story da cantora J-Pop, Ayumi Hamasaki, tem na zona chamada de DVD-Audio, as músicas em LPCM estéreo (96KHz/24bit) e LPCM multicanal 5.1 (48Khz/16bit), e na zona de DVD-Video, tem video clips de algumas músicas com o áudio em LPCM estéreo (48KHz/16bit) e Dolby Digital estéreo. Ou seja, traz várias alternativas para apreciar a mesma música.
Para reproduzir o DVD-Audio, é também necessário um Universal Player com decodificador deste formato.

DAT (Digital Audio Tape): Lançado pela Sony em 1987, com o objetivo de substituir a fita de audiocassete, mas não teve o sucesso esperado.

MD (MiniDisc): Também lançado pela Sony em 1992. É um minidisco em cassete, com a mídia magneto-óptica, usando o formato de gravação ATRAC (Adaptive TRansform Acoustic Coding). O seu sucesso ficou restrito a Japão e Ásia. O MD gravável, é ótimo para fazer cópias caseiras e reproduzir em MD player do carro (prático por ser pequeno e estar protegido em cassete).

BD (Blu-ray Disc): Mídia lançada com a finalidade de armazenamento de imagens de alta definição. Foi apresentado um protótipo pela Sony em 2000, mas oficialmente no formato atual, foi lançado somente em 2006 (veja Blu-ray Disc).

Os formatos de áudio são, os tradicionais do DVD-Video e os de alta definição. Em LPCM, pode chegar a 192KHz/24bit (estéreo) e 96KHz/24bit (multicanal 7.1) sem compressão. Os formatos Lossless, Dolby TrueHD e o DTS-HD Master Audio, podem chegar na amostragem de 192KHz/24bit (multicanal 5.1) e 96KHz/24bit (multicanal 7.1), com compressão. Podendo chegar a uma taxa de transferência de até 24.5Mbps. São amostragens máximas, que nem sempre são utilizadas. Confira na embalagem do disco. No Blu-ray Disc, Love is born da cantora J-Pop, Ai Otsuka, o áudio é apresentado em LPCM 48KHz/24bit (estéreo) e Dolby TrueHD 5.1 canais. Veja mais em Áudio de alta definição do Blu-ray.

Conclusão: SACD e DVD-Audio, que são formatos concorrentes,  surgiram para tentar substituir o CD, apresentando som de qualidade bem superior, com a opção também em multicanal, mas não obtiveram o sucesso até hoje. Agora sofrem a ameaça do Blu-ray, que apresenta som e imagem de alta qualidade. De qualquer forma, mesmo com a qualidade não satisfatória para muitas pessoas exigentes, o CD continua resistindo a todas as ameaças. Até quando? Com tudo isso, é possível afirmar que, tirando ruídos e chiados, o disco de vinil tem som mais fiel do que o do CD. Para ter um som de alta fidelidade em digital, é necessário, pelo menos, uma amostragem de 192KHz/24bit. Mas graças a som digital é que podemos apreciar as músicas em diversas formas, principalmente em multicanal.

Conheça o novo conceito em ouvir música digital de alta definição  de 192KHz/24bit ou mais, em Network Audio.

SHM - CD/SACD: Super High Material - CD/SACD, estes discos que utilizam um plástico de policarbonato especial, desenvolvido pela JVC e Universal Music Japan, tem uma transparência melhorada, permitindo leitura mais precisa dos dados, obtendo com isso uma boa melhora na qualidade de áudio.

13 comentários:

  1. É uma pena que em vez de desenvolver o vinil,já que haviam ótimos toca-discos, partiram para uma tecnologia que encarece cada novo lançamento de mídias. E até hoje não resolveram satisfatoriamente a questão da qualidade do som. O que adianta som digital se posteriormente é reproduzido em alto falantes não digitais? Será que deveríamos ter cinco ouvidos, cinco . um canais(kkkkkkkk).

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    1. é de uma burrice extrema o que o senhor claudio acabou de dizer

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    2. fds oh claudio teja masé calado

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    3. Este comentário foi removido pelo autor.

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  2. Com esse comentário 9 em cada 10 pessoas ficaram mais burras

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  3. o senhor claudio percebe tanto disso como eu de fazer casa

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  6. kkkkk cinco ouvidos, prefiria ter cinco paus kkkk

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