Este documento discute o áudio digital, incluindo a conversão analógica-digital e digital-analógica usando equipamentos como microfones e alto-falantes, e formatos de arquivo de áudio com e sem compressão como WAV, MP3 e MIDI.

1. ÁUDIO DIGITAL
OBJETO DE APRENDIZAGEM 1
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2. Apresentação
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.
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3. Apresentação
Estrutura:
1. O que é o Áudio Digital
2. Equipamentos transdutores
3. Conversão A/D e D/A
4. Formatos de ficheiro áudio
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4. 1. O que é o Áudio Digital
• 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 linguagem informática - 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.
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5. 1. O que é o Áudio Digital
Figura ilustrativa do processamento do sinal áudio
(imagem recolhida em macao.communications.museum)
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6. 2. Equipamentos transdutores
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 dB) em energia elétrica
(medida em volts).
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7. 2. Equipamentos transdutores
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.
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8. 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).
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9. 3. Conversão A/D e D/A
Conversão A/D
A energia acústica é convertida em energia elétrica através do microfone.
Esta é depois convertida em linguagem informática através da placa de som.
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10. 3. Conversão A/D e D/A
Conversão D/A
Após ser processado dentro do computador, a placa de som irá converter o
sinal novamente em energia elétrica para ser enviado aos altifalantes, que o
converterão novamente em energia acústica.
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11. 3. Conversão A/D e D/A
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12. 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. É a este processo que se chama de
conversão analógico-digital, ou também de amostragem.
3. Conversão A/D e D/A
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13. 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.
3. Conversão A/D e D/A
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14. Quanto mais elevada for a taxa de amostragem, melhor será a aproximação à
onda original.
3. Conversão A/D e D/A
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15. Taxa de amostragem standard de 44 100 Hz
A taxa de amostragem
standard para o Compact Disc
Audio (CD) é de 44.100 Hz.
3. Conversão A/D e D/A
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16. Porquê 44 100 Hz?
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/A
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17. Resolução em bits (bit resolution ou depth)
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/A
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18. Resolução em bits (bit resolution ou depth)
Quanto maior o número de bits, maior a precisão da medição de amostras.
Escala de 2 bits, de 3 bits e de 4 bits.
Aumentando o número de bits, aumenta a resolução e diminui o erro causado pelo arredondamento.
3. Conversão A/D e D/A
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19. 4. Formatos de ficheiro áudio
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)
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20. 4. Formatos de ficheiro áudio
Com compressão
São formatos de arquivo que utilizam compressão de dados, ou seja, 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, apresentam menor qualidade.
Extensões:
Mp3 (MPEG Audio Layer-3 ) – patenteado, implica o pagamento
de royalties à empresa que o criou.
Ogg Vorbis – open source, pode ser utilizado livremente.
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21. 4. Formatos de ficheiro áudio
Outros formatos
Há formatos proprietários de ficheiros de som, entre os quais podemos citar o WMA -
Windows Media Audio, o formato usado pelo Media Player, e o Mp4, usado no
iTunes, que inclui proteção contra pirataria.
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22. 4. Formatos de ficheiro áudio
Ficheiros Midi
O formato MIDI (.mid) não contém som. Trata-se de uma linguagem informática - a
determinados comandos correspondem determinados sons com determinadas
características.
Quer isto dizer que um ficheiro MIDI não armazena áudio propriamente dito, mas sim
uma sequência de notas musicais que podem ser executadas por sintetizadores.
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