Quando em 1983 a Philips lançou o Compact Disc, com o slogan de campanha The Perfect Sound Forever, uma parcela significativa de audiófilos conservadores partiu para o deboche: chamaram o áudio de mid-fi, disseram que o som era áspero e incapaz de reproduzir os harmônicos de vários intrumentos. Mas, na comunidade de audiófilos, muitos não embarcaram nesta canoa e se detiveram em analisar melhor alguns dos problemas inerentes à conversão digital-analógico dos reprodutores de CD.
Foi no processo de conversão que acharam os problemas e as fórmulas para tornar o som do CD cada vez melhor, usando exatamente o mesmo disco de antes, fincado nos padrões da Philips e da Sony, chamados de redbook CD, que não mudou até hoje, aliás.
Pouca gente sabe que o Compact Disc foi lançado como uma legítima aspiração aos ouvintes de música clássica, que desejavam um som com faixa dinâmica elevada e isenta de ruídos espúrios. O som digital do CD não foi adotado de imediato. Na realidade, anos antes, a Philips havia lançado o vídeo disco, com leitura a laser, mas com áudio e vídeo analógicos. O problema é que, diante das limitações, todas de natureza física do ambiente analógico, os engenheiros de pesquisa da Philips tomaram a saudável decisão de mudar para o som digital, antes do lançamento do CD.
Para passar de um ambiente para outro, no caso, analógico para digital, é necessário fazer um processamento de conversão bastante sofisticado: primeiro, a onda senoidal analógica é amostrada (“sampling”), ou seja, cada ponto da mesma é medido e anotado para ela um valor numérico discreto. Cada valor destes é posteriormente quantizado (“quantization”), ou seja, transformado em valores binários (0 e 1), e assim, o som digital propriamente dito é uma corrente de bits (“bitstream”) que carrega a informação musical.
O processo de mudança de ambientes (analógico para digital e vice-versa) é bem mais complicado que o acima descrito, mas não faz parte do escopo deste artigo. No entanto, espero ter ficado claro que a amostragem da onda analógica é um fator fundamental para qualquer outro aspecto do processamento posterior do sinal de áudio. Essa amostragem segue o teorema de Nyquist-Shannon: a freqüência com que ela deve ser feita deve ser maior do que duas vezes a faixa da resposta analógica. Por exemplo, no CD, a resposta de freqüências vai de 0 até 20 KHz, e assim a freqüência de amostragem escolhida foi de 44.1 KHz.
A escolha dessa freqüência tem motivos históricos, que não nos compete mostrar aqui, mas basta dizer que ela é suficiente para a obtenção de um sinal analógico final limpo e sem distorção, na conversão final digital-analógica.
Em tempos recentes, concomitantemente com o avanço da tecnologia dos microprocessadores, descobriu-se que a amostragem original dos CDs pode ser melhorada, com métodos de ?upsampling?. O upsampling consiste na interpolação de um maior número de amostras, na onda de áudio original, fazendo com que a precisão da sua representação binária aumente significativamente.
O valor de upsampling na reprodução de um CD pode ser determinado pelo usuário em alguns leitores de DVD. Por exemplo: pode-se optar por 88.2 KHz (44.1 KHz x 2) ou 176.4 KHz (44.1 KHz x 4). Este recurso poderá estar disponível no setup dos aparelhos de DVD mais recentes ou pode simplesmente estar incluído nos chipsets dos mesmos, mas sem nenhuma divulgação ou documentação. Em outras palavras, se o leitor comprou um reprodutor de DVD recentemente, pode ter um conversor de amostragem para CDs e não está sabendo!
O recurso, sem praticamente nenhuma divulgação no mercado de leitores de DVD, é característica integrante da grande maioria dos aparelhos de reprodução de CD do mercado “high-end”, vendidos por alguns milhares de dólares. Ou ainda em aparelhos dedicados, destinados aos usos semi-profissional e profissional.
A ausência dessa percepção pode também ser atribuída ao fato de que a maioria dos usuários não se interessa em aplicar a reprodução de CDs em sistemas de reprodução dedicados, em dois canais estéreo, da mesma forma que se fazia anos atrás. Na realidade, para se ter uma noção mais concreta de até onde os métodos de upsampling acarretam uma melhoria drástica no som musical obtido, seria preciso implementar uma melhoria igualmente significativa na cadeia de reprodução, como amplificadores e caixas.
A inclusão deste recurso nos aparelhos de leitura de DVD é o resultado do aumento de integração nos chipsets atuais, que incluem diversos decoders, entre eles os de PCM linear, usado pelo CD. O aumento dessa integração em chips de larga escala (LSI) traz consigo um outro grande benefício para o som do CD: a ausência de “jitter”, que é o atraso ou adiantamento acidental na tomada dos pontos de amostragem. Isto se deve ao fato singular de que, com o aumento da integração, todo o processamento digital-analógico se faz pelo mesmo batimento (“clock”) entre os diversos processos.
A reprodução da onda musical, seja em ambiente digital ou analógico, requer equipamento dedicado, ou o melhor possível, dentro dos recursos financeiros do consumidor. No caso das fontes digitais, estes recursos são muito mais demandantes e impõem a instalação de equipamentos cuja estabilidade na condução do sinal seja exemplar.
Note-se ainda, por fim, de que não adianta ter somente uma melhoria do sinal de fonte. Para se apreciar a dinâmica, a resolução, e a limpeza do áudio digital, deve-se tomar um especial cuidado com a qualidade da amplificação e principalmente das caixas acústicas a serem instaladas, caso contrário a queixa de que o som digital não tem qualidade nunca vai ter fim! [Webinsider]
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A versão integral do texto sobre upsampling pode ser conferida no site pessoal do autor.
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Paulo Roberto Elias
Paulo Roberto Elias é professor e pesquisador em ciências da saúde, Mestre em Ciência (M.Sc.) pelo Departamento de Bioquímica, do Instituto de Química da UFRJ, e Ph.D. em Bioquímica, pela Cardiff University, no Reino Unido.
15 respostas
Concordo em gênero, número e grau de que a maior parte do grande público mal consegue distinguir entre mono e estéreo (haja visto a enxurrada de arquivos em MP3 com canais invertidos, além dos próprios aparelhos já terem seus canais invertidos de fábrica e ninguém repara nesse detalhe).
Durante 21 anos da minha vida, trabalhei com interpolações em tratamentos de imagens digitais.
Para mim, era sofrível, mas o grande público aceitava as imagens daquele jeito.
É uma questão de valores.
Como sou chato… quero o som bom ou ruim, se possível sem “post-processing” ou qualquer tipo de filtragem. (OK… eu admito… até aceito uma ou outra mexidinha nos controles tonais de graves e agudos só para compensar as pequenas diferenças de equalização de estúdio entre uma gravação e outra, afinal de contas… os caras do estúdio têm os ouvidos deles e eu tenho os meus. Hehehe…)
Resumindo: refinei meus valores de audição à busca do som mais próximo possível do original. A interpolação para esses meus valores mexem justamente nos detalhes mínimos que eu busco e que infelizmente acabam “mascarados” por trás das técnicas de interpolação. Daí a minha preferência.
Tem gente que prefere a suavidade do som interpolado. Eu prefiro o detalhismo.
Um detalhismo que admito, raríssimas pessoas no mundo vão perceber que existe e mais raras ainda serão as pessoas que irão buscar por isso.
Afinal… cada um tem um ouvido, cada um tem uma sensibilidade e cada um tem seus valores.
Áudio pode muitas vezes assumir aspectos “religiosos”. E como toda religião, é impossível agradar a todo mundo.
Claudio,
Nada mais justo! Eu também ouço a minha música do jeito que eu quero, e ninguém tem nada com isso.
Porém, o upsampling foi desenvolvido como forma de resolver problemas de integração pós-DAC. E ninguém poderá afirmar que são inúteis ou fantasiosos.
Os algoritmos de upsampling estão hoje implementados até mesmo nos adaptadores de áudio e programas usados em computador. E eu posso te jurar que muito pouca gente nota ou sabe disso.
O problema é que, diante dos atuais processadores, e irrespectivo de como eles atuam, a conversão para melhoria do sinal nativo (“upconversion”) virou uma realidade. Um exemplo disso são os upscalers de DVD, que interpolam até 1080 linhas e ninguém se queixa.
Agora, um outro fator, que muita gente negligencia, é o equipamento de reprodução. Um DVD com upscaling não adianta nada numa tela de 480 linhas. E um CD, mesmo sem upsampling, vai sempre soar mal num equipamento de qualidade limitada!
Isso já foi comentado aqui, mas deixo apenas outro exemplo…
Exercício de Photoshop:
1 – Pegue uma foto e digitalize a 300dpi.
2 – “Crope” a foto para 10x10cm ainda a 300dpi.
3 – Faça uma cópia da mesma e a reduza para 10x10cm a 72dpi.
4 – Agora pegue a mesma cópia já reduzida e “estique” ela de volta para 10x10cm a 300dpi utilizando qualquer algoritmo de interpolação (os algoritmos de interpolação bicúbica costumam funcionar melhor).
5 – Agora compare a foto original de 10x10cm a 300dpi com a cópia interpolada de 72 para 300dpi.
O conceito de upsampling (aplicado à imagens digitais) é exatamente o mesmo.
Não querendo desmerecer o CD, que considero uma mídia muito prática que infelizmente tem sido bastante desmerecida graças aos MP3+música descartável, mas… se o dito cujo foi digitalizado com 16 bits por canal a uma taxa de 44100 amostras por segundo (não 44100Hz que tecnicamente é outra unidade de medida), “inventar” em cima disso não faz muito sentido.
Prefiro ouvi-lo como ele foi gravado para ser, ou seja, 44100 amostras por segundo de “pulsos” de 16 bits de amplitude por canal e ponto final.
É só uma opinião pessoal.
Um LP chega a níveis ultrassônicos em seus transientes sonoros, isso sem falar em sua banda de freqüência quase infinita (Bandwidth), tecnicamente limitada a 100 khz detalhados e exatos, diferente das bandas discretas de qualque sistema digital. (Sem detalhamento elétrico).
1,33 milivolts em digital é 0 (Zero).
1,58 milivolts em digital é 1 (Um).
Ou seja, a onda quadrada assim, só com valores inteiros não replica a onda original analógica proveniente da gravação do som real e daí, as perdas de que falo, que tem conseqüências drásticas sobre as Series de Fourier (Os dez harmônicos audíveis – há quem diga que ouve-se mais), sobre os Formantes das notas (Personalidade de cada instrumento) e sobre o wooding and silking (John Vestman – Secrets of mixing), que pode ser traduzido em emadeiramento e aveludamento do som. Além disso, há a contribuição do toca-discos, pois as cápsulas geram um sinal mais livre e dinâmico, não-linear como o das leitoras, atingindo picos de sinal acima de zero decibel sinal-ruído. (Noise ratio). São essas as causas que fazem que muita gente sinta diferença entre um som de LP e mídias digitais quaisquer.
Conclusão: Um sinal elétrico jamais pode ser convertido se não por outro igual, que é o que NÃO acontece nas conversões digitais, não importando o aumento de amostragem, que quanto maior, também mais gera ruído aleatório (Erros de dithering ou meio-tom a serem distribuídos aleatoriamente pela gravação).
Há ouvidos e ouvidos. Nem toda pessoa se interessa por ouvir bem um completo espectro de áudio, traduzindo: Nem todo mundo se importa em ouvir música na melhor forma que ela pode te proporcionar. Daí, nem notarem as “mortes” harmônicas e de formantes que qualquer mídia digital irá reproduzir, não importando a amostragem e nem o sistema, de PCM ou DSD.
O som que um LP bem masterizado em uma boa sala e um bom “set analógico” (Aparelhagem), incluído aí cápsulas de fabricação século 21 feitas por tecnica nanotecnológica, tudo bem afinado como deve ser, é imbatível se comparado ao som oriudo de conversão digital, o dito “som digital” (Todo som no final do processo só pode ser analógico, pois nossos ouvidos são analógicos. PORQUÊ? Porque não importa o método digital, os erros de QUANTIZAÇÃO, JITTERS E ERROS DE DITHERING sempre darão um som SEM emadeiramento e aveludamento que são características do som do Vinil (LP). Os registros gravados em um LP são um espelho do som real, disse espelho, e não o som real. É a primeira cópia do som real. O som digitalizado é a segunda cópia disso. Nunca poderá ser melhor. Mais: O som analógico é melhor em qualquer faixa de freqüência que o ouvido humano consegue captar, justamente por causa da ausência de perdas (Como as do digital) na feitura dos registros (No LP), pois o sinal analógico é especializado, detalhado em milivolts (Ex. 1,33 mv – em digital isso é zero), coisa que não acontece no mundo digital. E isso sem falar no exagêro que tem um LP quanto aos transientes de sinal. Joaquim M. Cutrim, blog vinilnaveia.
Quero saber se é possivel reproduzir em cd o conteudo de uma fita de gravado .aquela fita pequenina
Att. Junior
A natureza do som percebido pelo ouvido humano é resultado de uma série de fatores físicos (e psíquicos, a tal da psico-acústica ) que acontecem desde a fonte emissora até chegar ao ouvido. Qualquer reprodução sonora (seja digital ou analógica) é exatamente isso, uma reprodução. O que mais se aproxima do som ao vivo é o que ouvimos em gravações analógicas encontradas em lp. O Neil Young disse que ouvir um lp é como tomar banho de cahoeira, ouvir cd é sentir cubos de gêlo caindo sobre nós.
Gosto de tecnologias digitais, tenho MP3 player, uma coleção de CDs inestimavel. Porem acho que o mesmo ainda é limitada na qualidade.
A saida, na minha opinião, é a masterização em amostragem minima de 96/24Khz, preferencialmente em 192/24Khz. Gosto da ideia de preservar o maximo a gravação original, mantendo todo o espectro sonoro.
Infelizmente, para massificar, a industria fonografica aceitou o padrão de baixa qualidade e a pirataria tem difundido a ideia que a qualidade não é importante.
Quando compravamos um disco de vinil, não existia apenas o trabalho sonoro gravado, muitas vezes acompanhavam-se capas bem produzidas. Mas o importante era que ouviamos em bons sistemas, mesmo os nacionais, e ate o ato de ouvir musica era algo que se fazia com prazer e sem pressa.
É verdade, o SACD e DVD-A não vem dando certo, mas pela ansia da industria em ganhar mais. Ja postei em outro topico que existe um padrão, onde o unico requisito é o processador do aparelho de DVD-Video possuir DAC 96/24 ou 192/94 chamado DAD e HDAD, respectivamente.
E o som é maravilhoso, mas essa ideia foi morta pela industria…
Vou deixar um artigo interessante (em ingles)… que acredito venha a complementar bastante a materia do amigo Paulo.
http://www.answers.com/topic/dvd-audio
Quanto Mestre e Doutor no assunto…
Pena que ninguem dá a cara a tapa pra escrever um artigo…
hehehe
Vão nesse mundo ai…
Até mais
W
Eu não sei, sinceramente, até onde vai a minha capacidade de persuasão, a respeito de um tópico que considero, como amante de música, e entusiasta antigo de áudio (sem ser necessariamente expert em eletrônica), um dos mais interessantes dos últimos anos.
Isso porque, na medida em que a indústria fonográfica tentou se lançar, e fracassou redondamente, nos codecs de áudio de alta definição, o CD teria tido o seu lugar desbancado, mas não foi o que aconteceu. As empresas de reprodutores high-end perceberam isso rapidamente, e faz sentido todo o investimento em upsampling, por causa dos resultados obtidos, e principalmente por causa do ainda alto número de pessoas que coleciona CDs no mundo todo.
E, por coincidência, nesta semana, conversando com um grande amigo, que é um competentíssimo experimentador de áudio, ele me diz que andou namorando um reprodutor Philips, modelo DVP9000S, lançado no mercado Europeu no ano passado, por causa das saídas SACD e do upsampling de CD. E aí ele me pede para dar uma olhada nisso.
Eu confesso que fiquei surpreso, em ver que a Philips investiu em chipsets novos, que levam o sinal de upsampling para os níveis do SACD, que são de 192 KHz, com 24 bits de resolução. Mesmo que não soe tão bom quanto poderíamos desejar, isto nos mostra que a Philips acredita no potencial de consumo, e na possibilidade de alternativa para o usuário comum, que normalmente não tem grana para investir no high-end. O 9000S é barato, usa chipsets Faroudja para o vídeo, com upscale até 1080i, e dá de graça SACD multicanal e o upsampling de CD. Abaixo, eu destaco uma parte de um review que eu achei hoje na Internet:
The DVP9000S is also a fine audio performer and is compatible with high resolution multichannel SACD and also upsamples standard CDs (44.1KHZ/16-bit) to DSD (192KHz/24-bit) – four times the original resolution ? to increase clarity and detail levels.
Mesmo que isso seja um press-release, o fato é que todas as premissas que nós estamos discutindo, a respeito de upsampling de CD e resolução de SACD, estão no contexto dos outros mercados, para os quais nenhum formato de disco está morto ou enterrado!
Concordo, a qualidade antiga era muito melhor, hoje quase todo mundo se contenta com um fone de ouvido de baixa qualidade e poucos kbp/s, é até uma estratégia pra fugir do download ilegal de mp3, as qualidades de uma música baixada geralmente varia muito, kpbs não estáveis, baixo KHz o que desencoraja quem não gosta de qualidade baixa, as músicas compradas também não valem o preço na minha opinião, 128kbp/s é um absurdo, ainda mais pra quem tem fones de ouvidos semi-profissionais ou profissionais.
Parece que ao invez de melhorarmos em qualidade só pioramos, mas provavelmente isso pode virar uma estratégia de marketing pra alguma empresa que queira se destacar, e concorência é assim, espero que logo a qualidade aumente com equipamentos bons que temos hoje em dia, ou senão vamos ter que ficar escravos dos CDs pra sempre pra aproveitar uma qualidade razoavel.
Uma grande parcela dos usuários sequer nota a diferença de qualidade entre um MP3 a 128bps e o CD de áudio. Para não parecer exagero, creio que 160bps já satisfaz mais de 90% dos usuários. Se muitos não se incomodam com fones de ouvido de baixa qualidade, pouco se importarão com caixas de som, ainda mais aqueles que ouvem com o o volume estalando… Maior qualidade pode vir com o tempo, mas só aquilo que satisfazer outra necessidade: de se pensar que tem um aparelho de última geração, mas que ainda possa ser divido em 12 vezes.
Concordo com o comentário. O formato CD já está morto em qualidade, que todos sabemos ser insuficiente para reproduzir com qualidade ao menos igual que os antigos processos analógicos.
Uma das soluções é aumentar a amostragem, como fazem os formatos SACD e DVD Audio, se não me engano com 192 kHz. Infelizmente esses formatos não devem se popularizar no futuro próximo, por preço, grande base de CD players no mercado etc etc etc.
Outra pergunta é: adianta aumentar a amostragem se talvez a própria criação musical, hoje quase que na totalidade já digital, talvez não consiga acompanhar?
Mas concordo que tão importante quanto o suporte, está a cadeia toda, principalmente amplificdores e caixas. O que vemos hoje no mercado são produtos de baixíssima qualidade (nem vou citar audio no computador comum), limitando os excelentes aparelhos hi-fi para bolsos bem fornidos de dinheiro. Saudades do tempo em que fabricantes nacionais colocavam produtos de até alta qualidade no mercado.
Enfim, uma questão muito interessante. Por hora, não troco meus LPs e minhas caixas Master 100 da Gradiente, de mais de 20 anos, por nada nesse mundo. Trocaria por alguns produtos novos, mas que teria que vender o carro para ter…
abraços
É a briga por um formato que já deveria ter morrido… o CD de audio, existe a 23 anos, e hoje ninguém mais quer carregar esse tipo de mídia. Quem procura audio de qualidade pode investir em um bom equipamento capaz de reproduzir audio em 176,4 KHz, e com mais de 4 canais. Com essa frequencia, é possivel obter muito mais precisão do audio… Pegar um CD e simplesmente multiplicar a frequencia dele para 176,4 KHz é o mesmo que pegar um bitmap de 320×240 e aumenta-lo para 1280×960… no fim,cada 2 pixels quadrados vão ter exatamente a mesma informação… os processos de suavização até dão uma melhorada, mas não podemos chamar isso de ganho… no máximo é um quebra-galho. O Ganho real só acontece quando a origem do audio é digitalizada já na frequencia final. Se for 176,4 KHz, ficará um espetáculo.