Digitalização de Imagem e Som

Tanto a imagem como o som se propagam analogicamente na natureza, e é como os nossos sentidos de visão e audição conseguem captar. Podemos dizer então que os vídeos e áudios analógicos que representam eletronicamente como é na natureza, são mais fiéis e de alta qualidade. Então, para que digitalizar? De certa forma está correta, mas são sensíveis a diversas interferências, gerando ruídos e distorções.

Bit e Byte: Antes darei uma breve definição de bit e byte, que muitos já conhecem e está cada vez mais presente no nosso cotidiano. O BIT (Binary digIT) ou dígito binário (0 e 1) é a menor unidade que o computador entende. O BYTE (BinarY TErm) ou termo binário é um conjunto de 8 bits (256 combinações de 0 e 1), que são suficientes para representar os caracteres alfanuméricos e especiais. Podemos até dizer que cada letra que você está lendo neste momento é formado por 8 bits ou 1 byte. Por exemplo, com 3 bits podemos ter 8 combinações: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. A capacidade de armazenamento de dados como em memória, HDD, CD, DVD, etc se diz em Byte; e a taxa de transferência serial de dados se diz em Bit (bps=bits per second ou seja bits por segundo). Normalmente Byte é abreviado por letra maiúscula (B) e bit por minúscula (b).

1 byte = 8 bits
1 K (Quilo) = 1.000
1 M (Mega) = 1.000.000
1 G (Giga) = 1.000.000.000
1 T (Tera) = 1.000.000.000.000
1 P (Peta) = 1.000.000.000.000.000

Na realidade em computador o valor exato, por exemplo de 1KB são 1.024bytes.

Digitalização: O sinal analógico é convertido para digital, utilizando a técnica PCM (Pulse Code Modulation). Emite-se um pulso de amostragem e verifica a amplitude do sinal em cada momento da amostragem. O valor desta amplitude é convertido em código binário.

No exemplo da figura, temos uma amostragem em que a amplitude é medida em 16 níveis ou 4 bits, onde o sinal na amostragem A6 tem uma amplitude de 1001 em código binário.

A amostragem deverá ser feita com frequência de pelo menos 2 vezes a frequência máxima do sinal a ser digitalizado, conforme Nyquist Frequency. Dá para entender que, quanto maior a frequência de amostragem e quantidade de bits, teremos uma digitalização mais próxima do sinal analógico original. Mas encontramos a limitação devido a capacidade de armazenamento e da taxa de transferência.

De qualquer forma, a digitalização gera uma taxa de transferência bem alta, principalmente no caso do vídeo que tem a frequência maior, fica em torno de 200Mbps, podendo chegar a 1,5Gbps em alta definição. Lembrando que num DVD, juntando o áudio, o vídeo e a legenda não pode chegar a 11Mbps e no caso do Blu-ray Disc a 54Mbps. A transmissão da TV digital fica em torno de 20Mbps. Veja mais em Transferência de imagem e som HD.

Realiza-se então a compressão ou compactação do sinal digitalizado , reduzindo esta taxa a um nível aceitável . Os conhecidos MP3 (MPEG-1 audio layer 3), MPEG-2, MPEG-4, etc.

No caso do áudio, como a frequência é baixa (20Hz a 20KHz), em alguns casos estão sem compressão, como em CD que utiliza uma frequência de amostragem de 44,1KHz/16bits (LPCM-Linear PCM). Alguns DVD e Blu-ray Disc disponibilizam também o áudio em LPCM, com uma amostragem superior a do CD. DVD-Video em 48KHz/16bit e em DVD-Audio e Blu-ray Disc pode chegar na amostragem de até 192KHz/24bit.

Conheça o novo conceito em ouvir música de alta definição de até 192KHz/24bit em Network Audio.

Veja também:
Pixel e imagem digital
Som: analógico x digital
Codec
Disco de vinil
Imagem de alta definição
Áudio puro
Áudio de alta definição do Blu-ray

Digitalização?

Se está pensando em digitalizar os velhos filmes negativos, slides, discos de vinil e fitas VHS, consulte:

toshio.izawa@gmail.com