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Áudio digital
Ferramentas digitais essenciais no ensino da música
Apresentação
apresentação
Apresentação | objetivos
objetivos
- Compreender o processo de conversão analógico-digital;
- Compreender o funcionamento dos equipamentos transdutores envolvidos no processo de conversão analógico-digital;
- Utilizar formatos de ficheiro áudio adequados ao contexto.
objetivos
Apresentação | Estrutura
Estrutura
1. O que é o Áudio Digital
2. Equipamentos transdutores
3. Conversão A/D e D/A
4. Formatos de ficheiro áudio
estrutura
1. O que é o Áudio digital
1. O que é o Áudio Digital
- O áudio digital relaciona-se com a possibilidade de armazenar som em formato informático.
- Para que tal aconteça é necessário um dispositivo que capte a energia acústica (o som) e a converta em energia elétrica - microfone - e um outro dispositivo que, por sua vez, a converta em formato digital - placa de som.
- Para que seja possível transformar essa informação novamente em som, a placa de som irá converter os dados informáticos novamente em energia elétrica e transmiti-la aos altifalantes, que a converterão novamente em som.
1. O que é o Áudio Digital
Figura ilustrativa do processamento do sinal áudio
Imagem
(imagem recolhida em macao.communications.museum)
2. Equipamentos transdutores
2. Equipamentos Transdutores
2. Equipamentos transdutores | Microfones
microfones
Um microfone é um dispositivo que capta as vibrações de
pressão sonora e as converte em sinal elétrico.
É, por isso, um aparelho transdutor, pois converte energia acústica, medida em décibeis (dB) em energia elétrica, medida em volts.
microfones
(imagem recolhida em
http://telecom.inescn.pt/research/audio/cienciaviva/processamento_som.htm)
2. Equipamentos transdutores | Altifalantes
altifalantes
O altifalante é um dispositivo transdutor que efetua o processo inverso:
Na entrada do altifalante apresenta-se uma variação de tensão elétrica que será convertida para variações de pressão acústica na sua saída.
altifalantes
(imagem recolhida em
http://telecom.inescn.pt/research/audio/cienciaviva/processamento_som.htm)
3. Conversão A/D e D/A
A conversão A/D (analógica/digital) é a transformação de um sinal elétrico em informação digital, para que esta possa ser processada dentro do computador.
Ao processo inverso dá-se o nome de conversão D/A (digital/analógica).
3. Conversão A/D e D/A
3. Conversão A/D e D/A | Conversão A/D
Conversão A/D
conversão A/D
A energia acústica é convertida em energia elétrica através do microfone.
Esta é depois convertida em informação digital através da placa de som.
3. Conversão A/D e D/A | Conversão D/A
Conversão D/A
conversão D/A
Após ser processado dentro do computador, a placa de som irá converter o sinal novamente em energia elétrica.
Este será enviado aos altifalantes, que o converterão novamente em energia acústica.
3. Conversão A/D e D/A | Esquema
Conversão A/D e D/A
esquema
(imagem recolhida em
https://en.wikipedia.org/wiki/Digital_audio#/media/File:A-D-A_Flow.svg)
3. Conversão A/D e D/ | Amostragem
Amostragem
Na conversão A/D, a forma de onda de som é repartida em amostras individuais, regularmente espaçadas no tempo, constituindo uma aproximação à forma de onda original.
este processo dá-se o nome de conversão analógico-digital, ou também de amostragem.
Amostragem
(imagem recolhida em
http://telecom.inescn.pt/research/audio/cienciaviva/processamento_som.htm)
3. Conversão A/D e D/ | Amostragem
Taxa de AMostragem (Sample Rate)
Por taxa de amostragem ou frequência de amostragem entende-se o número de amostras retiradas da forma de onda original, por segundo.
Taxa de Amostragem
(imagem recolhida em
http://telecom.inescn.pt/research/audio/cienciaviva/processamento_som.htm)
3. Conversão A/D e D/ | Amostragem
Sample Rate
sample rate
Quanto mais elevada for a taxa de amostragem, melhor será a aproximação à onda original.
(imagem recolhida em https://ehomerecordingstudio.com/digital-audio/)
3. Conversão A/D e D/ | Amostragem
Taxa de amostragem standard de 44 100 Hz
A taxa de amostragem standard para o Compact Disc Audio (CD) é de 44 100 Hz (Hertz).
Taxa de Amostragem Padrão
3. Conversão A/D e D/ | Amostragem
Porquê 44 100 Hz?
Teorema de Nyquist
Teorema de Nyquist:
Para reproduzir uma determinada frequência, a taxa de amostragem deve ter pelo menos o dobro dessa frequência (para poder recolher pelo menos duas amostras).
Uma sample rate de 44 100 amostras por segundo permite reproduzir frequências até 22 050 Hz, abrangendo todas as frequências para além do limiar de audição do ouvido humano, que é de cerca de 20 000 Hz.
3. Conversão A/D e D/ | Bit Resolution
Resolução em bits (bit resolution ou depth)
bit resolution
Indica a precisão com que é medida cada amostra.
Na conversão áudio, normalmente são utilizados 16 bits e cada vez mais 24 bits, que indica a precisão da placa de som na conversão.
3. Conversão A/D e D/ | Bit Resolution
Quanto maior o número de bits, maior a precisão da medição de amostras.
Exemplos
https://www.ethanhein.com/wp/2014/digital-audio-basics/
Escala de 2 bits, de 3 bits e de 4 bits
(imagns recolhidas em
https://www.ethanhein.com/wp/2014/digital-audio-basics/)
Aumentando o número de bits, aumenta a resolução e diminui o erro causado pelo arredondamento.
4. Formatos de Ficheiro Áudio
4. Formatos de Ficheiro
4. Formatos de ficheiro áudio | Sem Compressão
Sem Compressão
Sem Compressão
São ficheiros que armazenam som sem utilizar compressão de dados.
Vantagem: preservam a qualidade máxima do som;
Desvantagem: ocupam mais espaço em disco.
Extensões: WAV (criado pela Microsoft)
AIFF (criado pela Apple)
4. Formatos de ficheiro áudio | Com Compressão
Com Compressão
Com Compressão
São formatos de arquivo que utilizam compressão de dados - eliminam algumas informações, comprimindo assim o ficheiro.
Vantagem:
Ocupam menos espaço em disco, possibilitando o armazenamento de quantidades muito maiores no mesmo espaço de armazenamento;
Desvantagem:
Sendo formatos quality loss (perda de qualidade), apresentam menor qualidade.
Extensões: MP3 (MPEG Audio Layer-3 ) – patenteado,
Ogg Vorbis – open source, de distribuição livre.
4. Formatos de ficheiro áudio | Outros Formatos
Outros Formatos de ficheiros de áudio:
Outros Formatos
WMA - Windows Media Audio - formato usado pelo
Windows Media Player
MP4 - MPeg-4 - usado no iTunes. É um ficheiro multimédia, pode conter áudio, vídeo. e texto.
FLAC -Free Lossless Audio Codec - formato com compressão, com menor perda de qualidade.
APE - Monkey's Audio - formato com compressão e menor perda de qualidade.
4. Formatos de ficheiro áudio | Outros Formatos
Ficheiros Midi
Ficheiros Midi
O formato MIDI (.mid) não contém som.
É uma linguagem informática - a determinados comandos correspondem determinados sons com determinadas características.
Um ficheiro MIDI não armazena áudio propriamente dito, mas sim uma sequência de notas musicais que podem ser executadas por sintetizadores.