Áudio digital

Páginas: 23 (5523 palavras) Publicado: 22 de maio de 2012
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Devido às dúvidas de muitas pessoas com relação a estes dois termos, decidi escrever este artigo, com base no que aprendi na faculdade.

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Taxa de amostragem e taxa de quantização (ou bit rate), são dois parâmetros encontrados frequentemente tanto emsoftwares de áudio quanto em configurações de interfaces de áudio. Eles estão relacionados à conversão de um sinal analógico (o sinal que está sendo gravado) para um sinal digital a ser processado pelo computador. Esta conversão é feita pelos chamados conversores analógico-digitais (ou conversores AD/DA). Tomando como exemplo uma gravação de guitarra feita em linha, o sinal analógico gerado peloscaptadores da guitarra é convertido em um sinal digital dentro da interface de áudio, e é este sinal digital que é processado pelo computador.

Para facilitar a compreensão, pense no sinal como o gráfico da variação da tensão elétrica gerada pelos captadores da guitarra em função do tempo. Para que seja possível o processamento do sinal, é necessário que seja criada uma "tabela" de valores detensão elétrica a cada instante de tempo para que o computador possa fazer as contas relativas ao processamento. Como o sinal de entrada é uma função contínua (ou seja, o gráfico é uma linha contínua, não tem "buracos"), ele possui muita informação, de modo que se faz necessário criar a "tabela" de alguns valores de tensão em determinados instantes de tempo. Este processo de leitura dos valores detensão a cada intervalo de tempo é chamado amostragem. Este intervalo de tempo é chamado período de amostragem (Ta). A frequência de amostragem (Fa) é o inverso do período de amostragem ou seja:

Fa = 1/Ta, com Fa em Hz e Ta em s.

Tomando como exmeplo a interface de áudio M-Audio Fast Track USB, ela tem freqüência de amostragem de 48kHz (ou 48000Hz). Isso significa que o período de amostragem delaé de aproximadamente 0,000021s (ou 210 microssegundos). Ou seja, a cada 210 microssegundos, o conversor analógico-digital (ou conversor AD) lê a tensão elétrica e armazena este valor e o instante de tempo respectivo. O computador usa esta tabela de valores de tensão a cada instante de tempo para fazer os processos que você quiser: aumentar/diminuir o volume, comprimir, colocar delay, reverb,modulações, etc. Quando você quiser escutar o som, o computador reconstrói o sinal original a partir da tabela de valores de tensão a cada instante de tempo e o que você escuta é o sinal reconstruído. A grosso modo, esta reconstrução é feita criando uma "escadinha" a partir dos pontos de tensão ao longo do tempo plotados num gráfico. Este método de reconstrução de sinal gera um sinal reconstruído commenor intensidade na frequência fundamental e com algumas outras freuências que não haviam no sinal original.

Pode parecer tudo perfeito na teoria, mas há um grande problema: qual é a freqüência de amostragem ideal? É razoável concluir que, quanto maior for a taxa de amostragem, melhor será a fidelidade do sinal reconstruído em relação ao sinal original, porém há uma restrição para o valor máximoda taxa de amostragem, já que quanto maior ela for, mais poderoso deve ser o computador ou o processador da interface de áudio.

Agora vamos pensar no sinal como sendo da forma senoidal. Da figura (imagine que o gráfico mostra tensão no eixo vertical e tempo no eixo horizontal), podemos concluir que o período do sinal (Ts) é de 2pi segundos (aproximadamente 6,28s). Se adotássemos um período deamostragem de 7s, por exemplo, pode-se concluir que o sinal amostrado será ruim, pois não dá para se construir uma senóide a partir dos pontos amostrados (isso pode ser provado matematicamente). Se adotássemos um período de amostragem exatamente igual ao período do sinal, o sinal amostrado seria constante, pois todos os pontos amostrados estariam na mesma tensão. Se adotássemos um período de...
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