A gravação analógica tem por finalidade registrar diretamente o sinal original com a maior fidelidade possível.
No entanto, as próprias características do processo como a não linearidade dos circuitos e dispositivos envolvidos além da inevitável presença de ruído, fazem com que fidelidade total não possa ser obtida.
Para os sinais digitais esses problemas não ocorrem, no entanto, dependendo da maneira como o sinal é tratado, ainda é possível obter melhor qualidade de som com os sinais analógicos.
O processamento do sinal de áudio para sua conversão para a forma digital começa como a amostragem e retenção, conforme mostra a figura 1.
O sinal analógico é dividido em setores sendo cada um deles amostrado em função de sua amplitude.
Durante o tempo de amostragem, o valor obtido é constante o que leva a um sinal formado por pequenos setores retangulares, conforme mostra a figura 2.
O tempo de amostragem que determina a largura de cada um dos setores é denominado período de amostragem.
A amostragem e retenção é um processo fundamental para a digitalização do sinal. Teoricamente, o sinal amostrado deve terá uma faixa de frequências limitada à metade da frequência de amostragem, o que é conhecido como critério de Nyquist.
A frequência de amostragem é denominada também frequência de Nyquist, determinando a faixa do sinal eu vai ser digitalizado.
Se o sinal que vai ser amostrado possuir componentes de frequência superiores à frequência de Nyquist, esse sinal deve ser filtrado, com as componentes eliminadas, de modo a se evitar um tipo de distorção denominada “falseamento” ou “alias”, se adotarmos o termo original do inglês.
Uma frequência muito usada nos equipamentos de áudio digital para a amostragem é 44 100 Hz, o que significa que teremos um limite para a faixa passante ou de som gravado-tramsmitido-reproduzido de 22 050 Hz, conforme mostra a figura 3.
É importante observar que muitos “audiófilos” acreditam que, mesmo que não possamos ouvir sons que estejam acima dos 18 000 Hz tipicamente, a presença de componentes de frequências mais altas, “enriquecem” o som e portanto devem estar presentes nos sinais de áudio.
Os músicos chegam até a dizer que são essas harmônicas acima de 18 kHz que dão o “colorido” a uma peça musical.
Evidentemente, trata-se de algo bastante subjetivo que ainda hoje divide os adeptos do som analógico, inclusive separado entre os equipamentos que usam válvulas e transistores, dos adeptos do som digital.
Assim, para essas pessoas, amplificadores de alta qualidade devem ter faixas de reprodução que vão muito além chegando em alguns casos a 100 kHz ou mais!
O próximo passo na ação do codificador de um CODEC consiste na conversão analógica para digital, executada por um ADC ou Analog-to-Digital Converter.
Desta forma, depois da preparação do sinal com uma amostragem do valor analógico de cada fatia do sinal amostrado, o nível de tensão ou amplitude é convertido para a forma binária, conforme mostra a figura 4.
A qualidade da conversão de um sinal digitai dependerá da quantidade de níveis possíveis de tensão que podem ser representados.
Enfim, a qualidade da conversão será dada pelo número de bits usados para representar cada nível do sinal amostrado.
A maioria das conversões é feita com a utilização de 16 bits, mas alguns equipamentos de fidelidade maior utilizam até 24 bits.
Uma vez que os sinais analógicos passam a ser representados por uma sequência de números representando as amplitudes instantâneas das amplitudes amostradas, passamos a fase seguinte que consiste no processamento dessa informação (agora discreta) na forma digital.
Além disso, nessa seqü6encia de bits podem ser acrescidas informações adicionais como o número de bits de quantização e a frequência de amostragem.
Essas informações adicionais são importantes pois possibilitam que os sinais sejam transmitidos ou armazenados numa velocidade diferente daquela em que devam ser gravados ou transmitidos.
O processamento desses sinais é feito com a ajuda de Processadores Digitais de Sinais ou DSPs, o que significa que algoritmos podem ser usados para incluir efeitos.
Em suma, o som agora pode ser tratado de forma matemática.
Isso significa que muitos efeitos, sons adicionais podem ser gerados de forma matemática, gerando-se a sequência de números que representam esses sons.
Isso é feito justamente pelos sintetizadores digitais de sons, muito usados em estúdios e outras aplicações semelhantes.
A sequência de números na forma digital que representa o som pode então ser gravada ou transmitida de forma muito mais consistente.
O passo seguinte consiste agora se recuperar o som original, o que é feito pelo setor de DECodificação.
Para se obter o som na forma original, analógica, já que os nossos ouvidos recebem ondas sonoras que são sinais analógicos, o primeiro passo consiste em se fazer a conversão da informação digital para a forma analógica, ou seja, aplicar a informação num DAC ou Conversor Digital-para-Analógico.
Os valores digitais de cada amplitude que foi amostrada do sinal original são convertidos em sequência, gerando um sinal que tem a forma de onda mostrada na figura 5.
O sinal obtido está cheio de degraus e em princípio, ainda não corresponde à forma de onda original. Para devolver ao sinal a forma de onda original ele deve passar por um filtro passa-baixas, conforme mostra a mesma figura.
Esse filtro elimina as componentes de frequências acima da frequência de Nyquist, obtendo-se então um sinal analógico que corresponde ao sinal original.
A forma de onda do sinal obtido se aproxima bastante da forma de onda do sinal original. A qualidade do sinal de saída é avaliada pela sua taxa de distorção.
Ver também:
• CODEC - áudio (1025)
• Bit (280)
• Nyquist (1011)
• Quantização (733)
• ADC (569)
• DAC (568)
• Analógico (408)
• Digital (84)
• DSP (568)
• Amostragem (601)
• Alias (1026)
