24/08/2012
Parâmetros básicos de áudio
Relação Sinal/Ruído e Faixa Dinâmica
O parâmetro "relação sinal/ruído" (signal/noise ratio) indica a diferença entre o nível
mais alto de sinal que o equipamento pode operar e o nível de ruído existente no
aparelho (no caso de mixers e amps, normalmente é ruído térmico; no caso de
gravadores de fitas, é o ruído inerente à fita magnética).
Os níveis são medidos em dB (decibel), que é uma medida relativa (baseada numa
relação entre dois valores). No caso da relação sinal/ruído, mede-se a intensidade do
ruído presente na saída do equipamento, sem sinal na entrada, e depois a intensidade do
maior sinal que pode ser aplicado sem distorção. A diferença entre eles é mostrada em
decibéis.
A relação sinal/ruído geralmente é adotada para indicar também a faixa dinâmica
(dynamic range) do equipamento, ou seja, a gama de intensidades que podem ocorrer no
mesmo, e que vai desde o menor sinal (que está próximo do "piso" do ruído) até o
máximo sinal sem distorção.
A faixa dinâmica de um CD, por exemplo, é maior do que 90 dB, enquanto que num
gravador cassete é em torno de 65 dB (se o gravador possuir Dolby ou dbx, essa faixa
pode aumentar para uns 80 dB).
Qual o valor ideal para a faixa dinâmica? Bem, o ouvido humano pode perceber sons
dentro de uma faixa de 120 dB, que vai desde o "limiar da audição" (o "quase silêncio")
até o "limiar da dor" (digamos, próximo à uma turbina de jato). Portanto, para um
equipamento de áudio responder bem, do ponto de vista da dinâmica do som, teria que
atender à uma faixa de 120 dB. Entretanto, como ninguém vai ouvir turbina de avião em
seu equipamento de som, adotou-se o valor de cerca de 90 dB para o CD, por ser a faixa
dinâmica "normal" de execução de música (ainda que bem na frente de um sistema de
amplif**ação de rock pesado possa se chegar aos 120 dB; mas isso não seria uma coisa
muito normal, não é mesmo?).
Entrando um pouco na área digital, é interessante saber que usando-se números de 16
bits podemos representar digitalmente os níveis sonoros dentro de uma faixa superior a
90 dB. Por isso os CDs trabalham com 16 bits. Há algumas limitações nos 16 bits para
quando o sinal sonoro é muito fraco, e a sua digitalização sofreria uma certa "distorção".
Mas isso é uma história mais complicada, que acho que não vem ao caso...
Os amplif**adores e mixers de boa qualidade (que não tenham ruído excessivo),
normalmente têm uma faixa dinâmica muito boa, superior a 96 dB. Atualmente, um
equipamento com relação sinal/ruído ou faixa dinâmica abaixo de uns 90 dB não terá
qualidade suficiente para aplicações profissionais (é o caso dos gravadores cassete).
Parametros de audio
Distorção Harmônica (THD)
THD signif**a "Total Harmonic Distortion", ou seja, distorção harmônica total. É outro
parâmetro de avaliação da qualidade de um equipamento de áudio. Como os
componentes eletrônicos (transistores) não são perfeitamente lineares, eles criam uma
pequena distorção no sinal de áudio, distorção essa que gera harmônicos antes
inexistentes. Para medir a THD, injeta-se um sinal puro (onda senoidal) na entrada do
equipamento, e mede-se a composição harmônica do sinal na saída. Os níveis
(intensidades) dos harmônicos são então somados e divididos pelo nível do sinal original
(puro), obtendo-se assim a proporção (percentual) de harmônicos "criados" no
equipamento em relação ao sinal original.
Tipicamente, hoje os valores de THD em pré-amplif**adores e mixers está abaixo de
0,01%. Em amplif**adores de potência a THD f**a abaixo de 0,5%.
Uma observação final (ufa!): Embora haja padrões para se fazerem essas medidas,
muitas vezes o fabricante efetua a medida adotando uma referência mais favorável (por
exemplo: se o amplif**ador produz menor THD quando o sinal tem freqüência de 2 kHz,
ele faz a medida usando essa freqüência como sinal de teste). Por isso, algumas vezes a
f**ah técnica mostra uma coisa, mas o resultado é outro. Os fabricantes de equipamentos
de alta qualidade, no entanto, costumam ser bastante sinceros nas suas especif**ações.
Digitalização de áudio
Digitalização de áudio
Para se transformar um sinal sonoro em sinal digital adequado à manipulação por
equipamentos digitais, é necessário convertê-lo da forma analógica (o sinal elétrico de
um microfone, por exemplo) para o formato digital, isto é, códigos numéricos que podem
ser interpretados por processadores.
Essa transformação é feita pelos conversores A/D (analógico para digital), que fazem
inúmeras fotografias (amostragens) do valor do sinal analógico ao longo do tempo, que
são codif**ados em números digitais, armazenados então na memória do equipamento.
Após diversos desses valores, tem-se a representação completa do sinal analógico
original, sob a forma de números, que podem então ser armazenados nos chips de
memória na ordem exata em que foram coletados, que passam a representar
numericamente o sinal original. A velocidade com que as amostragens são coletadas é
chamada de freqüência de amostragem. Para se reproduzir o sinal armazenado na
memória, usa-se o conversor D/A (digital para analógico), que busca na memória os
códigos numéricos e, respeitando a sua ordem cronológica, recria o sinal original, ponto
por ponto. Para que o sinal seja reconstruído corretamente, é preciso que o conversor D/
A recoloque as amostragens ao longo do tempo com a mesma velocidade que foi usada
pelo conversor A/D.
Há dois aspectos muito importantes na conversão digital de sinais de áudio: o primeiro
diz respeito à capacidade do conversor detectar fielmente todas as variações de
amplitude do sinal, e é chamado de resolução, e quanto maior for a precisão que se
queira na conversão de um sinal analógico para digital, tanto maior deverá ser a
resolução, que está intimamente relacionados com a capacidade do equipamento em
Digitalização de áudio
representar os valores numéricos, em bits. Quanto maior for o número de bits, melhor
será a capacidade de resolução do equipamento, mas, infelizmente também mais caro
será o seu custo. Por exemplo: um equipamento que opera com 8 bits pode representar
até 256 valores de amplitude para o sinal; e um equipamento que opera em 16 bits pode
representar 65.536 valores, bastante adequados à situação usual, e por isso esta é a
resolução adotada pelos CD-players e demais equipamentos profissionais. Há
equipamentos que usam mais do que 16 bits para o processamento interno de amostras
de áudio, o que garante a fidelidade do sinal mesmo após diversos cálculos.
O segundo parâmetro importante na conversão A/D é a chamada resposta de
freqüências, que determina o limite do conversor na amostragem das freqüências
harmônicas existentes no sinal de áudio. Quando se quer amostrar digitalmente um
determinado sinal de áudio, é necessário amostrar não só a sua freqüência fundamental,
mas também todos os demais harmônicos presentes, e para que isso seja possível, é
necessário que a amostragem ocorra a uma freqüência maior do que o dobro da maior
freqüência existente nele, e considerando que a faixa de áudio está compreendida entre
20 Hz e 20 kHz, então a freqüência de amostragem deverá ser maior do que 40 kHz. Os
discos laser (CD) usam a freqüência de amostragem de 44.1 kHz. As fitas DAT e os
instrumentos samplers modernos podem trabalhar com amostragem em 44.1 kHz ou 48
kHz.
