Qualidade de áudio explicada: profundidade de bits vs. Taxa de amostragem

Ao falar sobre qualidade de áudio, pode ser um pouco difícil entender tudo o que está acontecendo. As pessoas usam termos diferentes para definir um arquivo de áudio, e o que é pior é que as empresas geralmente não explicam quando colocam esse jargão de áudio em seus produtos.

Dois termos que frequentemente encontramos são profundidade de bits e taxa de amostragem. Esses são dois termos comuns que vemos quando examinamos as propriedades de um arquivo de áudio. É importante saber o que eles significam e como afetam a qualidade do áudio, então vamos dar uma olhada no que esses termos significam.

O que é taxa de amostragem?

As imagens digitais são compostas de pixels, pequenos bits de dados de cores que se combinam para formar uma imagem consistente. Pense em um arquivo de áudio digital como uma imagem digital. Quando o áudio é gravado, o som é captado por um microfone e viaja para o conversor analógico para digital (ADC) como uma corrente elétrica.

O ADC pega várias amostras da corrente e atribui a elas uma sequência de dígitos binários (vários 1s e 0s); pense em amostras como o equivalente de áudio de pixels.

Assim como mais pixels por polegada quadrada significam uma imagem mais nítida, mais amostras por segundo significam um áudio mais nítido. O número de amostras obtidas por segundo é chamado de taxa de amostragem.

Taxas de amostra padrão

Existem taxas de amostragem padrão com as quais as empresas de software e hardware devem ser compatíveis para que tudo funcione corretamente. Se você faz qualquer tipo de trabalho com áudio, deve estar familiarizado com alguns dos padrões. Por exemplo, 8kHz é uma taxa de amostragem padrão para gravar a voz humana. É sobre a taxa de amostragem mínima para entender a fala; se for mais baixo, o ouvinte terá dificuldade em determinar as palavras.

Quando se trata de música, o áudio com qualidade de CD tem uma taxa de amostragem de 44,1 kHz. Isso significa que o ADC tira 44.100 amostras a cada segundo! Só sobe a partir daí, já que o próximo padrão é 48kHz; esta taxa de amostragem é mais usada para trilhas sonoras de filmes.

Na extremidade superior do espectro, temos 96kHz, mais do que dobrando as amostras por segundo de 44,1kHz e permitindo um áudio mais nítido. No entanto, há uma controvérsia em torno dessa taxa de amostragem, já que as pessoas normalmente não sabem se 96kHz é necessário.

Muitos especialistas acham que 96kHz é um exagero. A Apple ainda oferece áudio a 192 kHz!

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O que é profundidade de bits?

A taxa de amostragem lida com a clareza do áudio, enquanto a profundidade de bits lida com a quantidade de ruído no áudio. Circulando para trás, cada amostra recebe uma sequência de dígitos binários pelo ADC. O número de dígitos binários por amostra é chamado de profundidade de bits.

O ADC atribui a cada amostra os dígitos binários com base na amplitude do áudio (a força da corrente que viaja do microfone). É assim que ele replica a onda sonora em formato digital. Quanto mais bits por amostra (quanto mais pinos de saída no ACD), mais precisamente o ADC pode replicar a onda.

No entanto, os ADCs só são capazes de atribuir um número finito de tensões a cada amostra. Portanto, se uma amostra cair entre duas tensões, ela será automaticamente arredondada para cima; isso é chamado de ruído de quantização.

O gráfico acima mostra um exemplo de onda sonora que foi gravada por meio de um ADC de 2 bits. Mesmo que a onda original (vermelho) tenha picos em níveis aleatórios, o sinal digital quantizado (azul) somente atinge incrementos de 0,25 volts. Taxas de bits mais baixas introduzem ruído digital no áudio, pois quanto menor a profundidade de bits, menos precisamente a onda é reproduzida.

Profundidades de bits padrão

Assim como com a taxa de amostragem, existem diferentes profundidades de bits padrão que você encontra na indústria. O áudio de 8 bits parece ser a profundidade de bits mínima que você verá. Com ele, você ouvirá uma boa quantidade de ruído, mas o áudio ainda pode ser reparado.

O próximo passo é normalmente o áudio de 16 bits, que é o que está presente no áudio com qualidade de CD. Normalmente, você não ouvirá nenhum ruído com áudio de 16 bits, e a maioria das pessoas pode gravar e editar sem muitos problemas. Acima disso, temos áudio de 24 bits. Esta profundidade de bits é preferida entre engenheiros de áudio profissionais. Com áudio de 24 bits, você não tem ruído e tem uma melhor gama de amplitudes para trabalhar.

Por último, temos o áudio de 32 bits, que é envolto em polêmica, muito parecido com a taxa de amostragem de 96 kHz. Muitas pessoas acreditam que não é necessário. Você pode editar áudio perfeitamente em 16 bits e 24 bits, e 32 bits parece que está no topo.

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Qual é a taxa de amostragem ideal e profundidade de bits?

Então, quais são as taxas de amostragem e profundidades de bits ideais para as suas necessidades?

Escuta casual

Se você for um ouvinte casual, não precisará de nada maior do que o áudio de 16 bits. Alguns serviços oferecem profundidades de bits mais altas para soar como se fosse um áudio mais nítido, mas não é esse o caso. Você também deve estar bem com uma taxa de amostragem de 44,1 kHz se for um ouvinte casual.

Audiófilos e engenheiros de áudio

A conversa muda quando falamos sobre audiófilos e engenheiros de áudio; eles sabem o que DACs são e usam outros equipamentos para obter o máximo de sua música. O áudio de 24 bits deve ser a melhor escolha em termos de ruído e faixa dinâmica. Pode ser mais suave sem qualquer ruído audível e mais alto sem qualquer distorção.

Quando se trata de taxa de amostragem, a conversa fica um pouco confusa. Algumas pessoas dizem que não sabem a diferença entre 96kHz e 44,1kHz, enquanto outras afirmam que podem ouvir a diferença.

Taxa de amostragem vs. Profundidade de bits: agora você sabe

A tecnologia pode ser complicada e fica pior com diferentes termos sendo usados ​​sem qualquer explicação. Encontramos taxa de amostragem e profundidade de bits o tempo todo quando lidamos com áudio digital, e saber mais sobre esses termos ajudará você a entender melhor o que está ouvindo.

16 bits vs. 24 bits vs. Áudio de 32 bits

Qual é a diferença entre áudio de 16 bits e 24 bits? Você pode ao menos diferenciá-los?

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