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Toda semana com conteúdos sobre áudio, música e produção musical.

As especificidades do áudio digital, nas diversas atividades que temos na produção fonográfica, exigem um conhecimento mais aprofundado sobre o assunto. Dessa forma, dizer, simplesmente, que uma determinada característica de processamento ou de resolução de áudio digital é “a melhor” pode ser considerado uma simplificação exagerada.

A dúvida é sobre utilizar uma resolução de áudio digital com 16, 24 ou 32 bits para gravações e processamentos de arquivos de áudio e quais efeitos a escolha destes parâmetros vai gerar no processo de mixagem.

Neste post, falaremos sobre 16, 24 e 32 bits e como isso afeta a sua mixagem. Não vamos focar em uma explicação detalhada do que é bit (ou byte). O intuito é explicar como isso pode afetar a qualidade do áudio digital e a sua estrutura de ganho na mixagem.

Em resumo, para entendermos bem onde a quantidade de bits afeta o processo de mixagem, precisamos entender a diferença entre duas coisas:

1 – Resolução de áudio digital e a profundidade de bits do arquivo de áudio.

2 – Processamento dos softwares de áudio e como eles exigem do hardware do seu computador.

 

Taxa de bits (bit rate) e sample rate: como ela se relaciona com o áudio?

Primeiramente, vamos falar de forma rápida e simples sobre o conceito de bit depth.

Sample rate

É a taxa de amostragem, ou seja, a quantidade de vezes em que a interface de áudio mede os níveis de tensão do sinal de áudio analógico (corrente elétrica) e lança esses valores pelo espaço de tempo, como dados digitais que representam a amplitude do sinal. A frequência dessa captação é chamada de taxa  de amostragem e sua medição é feita em hertz (Hz).

É como se a interface de áudio “fotografasse” o sinal elétrico várias vezes durante um determinado período de tempo. Quanto mais informação for captada, maior é o espaço necessário para armazenar e processar todos os dados. Nesse sentido, temos abaixo uma figura que expressa como quanto mais samples, mais suave será a curva do áudio digital e mais próximo ele estará do áudio original.

Bit depth

É a resolução do armazenamento de toda informação que foi capturada. A amostra é convertida em valores binários (determinados através de 0 e 1) e a quantidade de informações binárias de determinada o número de valores de amplitude dinâmica que você terá nesta informação de áudio.

Quanto maior for a quantidade de valores representando uma amostra, maior será sua resolução. Ou seja, quanto maior for o bit depth, maior a fidelidade do áudio digital ao seu áudio de origem. Logo abaixo temos uma tabela da resolução em bits, e como o bit rate pode afetar a dinâmica do áudio. Cada bit que é acrescentado na amostra corresponde a um acréscimo de 6 dB ma escala dinâmica. Portanto, isso quer dizer que sua amostra pode representar uma diferença de 6 DB por bit de resolução.

Resolução e extensão dinâmica de Bits

1 bit

2 Valores

6 dB

2 bits

4 Valores

12 dB

3 bits

8 Valores

18 dB

4 bits

16 Valores

24 dB

5 bits

32 Valores

30 dB

6 bits

64 Valores

36 dB

12 bits

4.096 Valores

72 dB

16 bits

65.536 Valores

96 dB

24 bits

16.777.216 Valores

144 dB

 


 

Mixagem de músicas: 16 bits podem ser suficientes para o áudio?

Quando falamos de bit depth, estamos nos referindo à resolução fixada em dados de arquivos de áudio digital ou da resolução que é lida por um conversor.

Não que, necessariamente, 16 bits seja o suficiente para que possamos adaptar às diferentes mídias. Mesmo por que também possuímos limitações de estrutura de ganho, seja quando o data de áudio é lido com essa profundidade dinâmica ou quando utilizamos um processamento de dados antigo, incapaz de realizar cálculos de forma mais eficiente em números muito elevados ou muito pequenos.

Tal contexto gera problemas para algumas mídias com maior resolução, assim como pode ocasionar limitações na própria estrutura de ganho, na qual plugins e a engine do software possuem limitações de cálculo. Por isso, resulta em um fonograma com menos dinâmica e menos headroom.

É verdade que, por possuir 16 bits, pode haver pequenos erros de quantização. Elas são falhas oriundas da limitação de bits que podem causar pequenas distorções harmônicas no momento da conversão DA (digital para analógico). Contudo, esses erros não são tão facilmente percebidos, apenas se você dispuser de bons conversores e um sistema de monitoração de alta qualidade.

Atualmente, já existem recursos como o dither, que consiste em inserir um ruído branco (white noise) na gravação, no volume mais baixo possível. O dither já se encontra presente na maioria dos softwares de gravação, com a finalidade de processar e reproduzir dados de áudio digital mesmo antes de ir para conversor DA. Ele ajuda a minimizar a captação das pequenas distorções pelo ouvido humano.

 

16 24 e 32 bits: a vantagem das gravações de 24 bits

A maior parte dos conversores, tanto AD como DA (interfaces de áudio), trabalham com 24 bits como maior profundidade de bits. Inclusive, os modelos mais acessíveis do mercado. Gravações em 24 bits fazem um registro das performances com maior detalhamento e maior tolerância a variações de volume. Isso faz com que áudio digital fique muito fiel ao áudio original.

A qualidade do áudio gravado fica muito maior que em outras gravações, principalmente nas passagens de volume mais baixo. Quando você grava em 24 bits, o range dinâmico é maior e o ruído de fundo de gravação resultante do áudio digital é 48dBs mais baixo do que gravações em 16 bits. Mas é bom lembrar que ao gravar em 24 bits você precisa levar o espaço em disco em consideração, assim como a velocidade de transmissão de dados de seu HD. Isso porque o tamanho do arquivo de áudio em uma gravação em 24 bits pode ser até três vezes maior.

A disposição de bits do áudio de CD, 16 bits, conta com uma quantidade muito menor de valores para construir a dinâmica do áudio digital. Por isso, faz uma conversão que representa a dinâmica de forma menos eficiente do que quando se usa 24 bits.

 

16, 24 e 32 bits: existe gravação em 32 bits?

Como mencionado no tópico anterior, gravações em 24 bits oferecem um detalhamento e faixas dinâmicas suficientes para os áudios. Então, quando falamos sobre gravações em 32 bits, estamos começando a entrar em uma representação numérica que pode ser chamada de “ponto-flutuante”, mas sem esquecer de que já há conversores dedicados que realizam pontos fixos em 32 bits.

Em 16 e 24 bits, a representação é em um ponto fixo no gráfico. O “ponto-flutuante” acaba não sendo adequado para a conversão do analógico para o digital. Por fim, isso seria só um custo exagerado de processamento, sem que haja uma melhoria significativa comparada ao custo de fabricação e adaptação as interfaces do computador (USB, Thunderbolt, etc.)

Entretanto, quando falamos sobre mixagem em 32 bits, aí sim, estamos falando sobre algo altamente recomendável. Os processadores (CPUs) já trabalham naturalmente com 32 e 64 bits em pontos-flutuantes, então é mais fácil para o seu computador fazer a mixagem utilizando 32 bits de pontos flutuantes.

Além disso, em 32 bits o resultado da matemática que envolve o processo de mixagem é muito mais preciso. Não há necessidade de realizar arredondamentos. Quando o processador tem limitações de uso de memória RAM, ou são processadores muito antigos que fazem no máximo 16, 24, ou 32 bits para precisão de cálculos de dados, eles não conseguem operar em 64 bits e oferecer uma precisão dupla em nenhuma parte da sua estrutura de ganho in-the-box,. Isso limita o seu headroom (nível máximo de amplitude) e a variação dinâmica do áudio.

 

A capacidade do processador de processar dados em 64 bits da resolução de áudio digital

Agora falaremos sobre a diferença que um processador tem em processar diferentes bits da resolução de um áudio digital. O que precisa ficar claro é que, por mais que você tenha uma profundidade dinâmica muito boa no seu áudio (como uma gravação em 24 bits), será desperdiçada caso você não tenha um processador capaz de trabalhar na recuperação de algumas informações presentes nos seus clipes de áudio. Então, isso não se baseia na característica específica no seu data de áudio, mas sim em como o software lê isso.

Quando o seu mix consegue recuperar a profundidade de bits que foi feita anteriormente, não terá capacidade de recalcular essa profundidade dinâmica e evitar que você obtenha clipes de áudio. Isso também acontece entre um plugin e outro.

Para entender melhor, então, você não conseguirá utilizar os 64 bits nos seguintes casos:

  • se os plugins não forem em 64 bits;
  • se o seu processador não trabalhar nesse formato de áudio;
  • se você não possui mais de 4 GB de RAM.

Além disso, é importante lembrar que arquivos de áudio com uma resolução muito alta ocupam um espaço enorme de armazenamento. Por exemplo, um arquivo Hra 96 KhZ/24 bits possui o triplo de tamanho de um arquivo 44,1 kHz/16 bit, que é a qualidade de áudio de um CD. Por isso, além de exigir muito mais do seu processador, trabalhar com um 64 bits requer que você tenha um grande espaço de armazenamento, o que pode não ser o caso do seu CPU.

 

Conversão “para baixo” no final

Quando gravamos um data de áudio com um sample rate de 44.1, não conseguimos elevar a quantidade de samples em uma conversão. Dessa forma, não conseguimos transformá-lo em um data de 48 amostras.

O formato de 32 bits só faz sentido ser usado na mixagem e processamento das trilhas após a gravação ser feita em 24 bits. Assim, quando todo o trabalho estiver pronto para fazer a gravação e conversão no CD ou convertido para MP3, a conversão para 16 bits deve ser o último passo.

Portanto, imagine que um trecho do áudio tenha um valor de 3,8487321. Na conversão final, passará a ter um valor de 3,9. No entanto, se o áudio já estivesse em 16 bits ele valeria 3,8000. Dessa maneira, seria convertido para 3,8, o que provocaria um erro de arredondamento. Entende?

 

Últimas considerações sobre áudio em 16, 24 e 32 bits

Hoje, trabalhamos em nossa estrutura de ganho nas mixagens em 32 bits de pontos flutuantes com uma estrutura de software em 64 bits. O que faz com que tenhamos uma precisão muito maior e uma qualidade final de áudio excelente. Mesmo que desçamos o número de valores de bits e o sample rate, para fins de distribuição em CD.

Por isso, é muito importante que você diferencie as taxas de bytes por segundo dos arquivos comprimidos de áudio digital para as plataformas digitais. Mas, esse é um outro assunto.

E, aí, gostou do post de hoje? Então confira também nosso Curso Online de Mixagem – Por Dentro da Mix. Nele, abordamos uma série de informações aprofundadas a respeito desse assunto.

 

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Um abraço,

Alwin Monteiro.

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