16 Bit vs. áudio de 24 bits

Discussão dos mistérios por trás da profundidade de bits, taxas de amostragem e qualidade de som

por Tweak

Este artigo vai ser mantido o mais simples possível. Foi concebido apenas para pôr a nova pessoa ao corrente das questões e fornecer um forte sentido de perspectiva sobre o que realmente importa. Vamos falar sobre profundidade de bits e taxas de amostragem, como estes se traduzem em requisitos de armazenamento, e depois falar sobre as diferenças subjectivas entre os dois métodos de gravação da sua música. Em suma, qual é a relação das gravações de 24 bits com a “qualidade sonora” que todos nós queremos.

Quando me aventurei no áudio digital pela primeira vez, era um mundo muito mais simples. Os produtos que gravavam e geravam áudio digital eram todos de 16 bits. Os discos compactos, o principal método de distribuição de música, têm áudio digital que tem uma profundidade de bit de 16 bits e uma taxa de amostragem de 44,1 kHz.

Gradualmente, os produtos começaram a aparecer com uma maior profundidade de bits–uma máquina de tambor de 18 bits, 20, depois processadores de efeitos de 24 bits. Depois os gravadores deram o salto para 24 bits. Hoje, a sua interface de áudio é provavelmente de 24 bits e permite-lhe seleccionar a taxa de amostragem da sua escolha, 44,1, 48, 88,2, 96 e até 192khz. Os gravadores com várias pistas variam entre 16/44.1 e 24/96. Quando você compra um você tem que decidir qual o caminho a seguir e acertá-lo na primeira vez.

Então o que significam todos esses números e qual a sua importância? É para lá que nós vamos. Primeiro, você tem que ter estas definições sob controle.

Primeiro de tudo, saiba que estamos a falar de dados. Uns e zeros. Isso é o que estamos a criar, pessoal! É tudo um jogo de números. O que estamos a fazer é colocar os números num formato que soa bem.

Bit Depth refere-se ao número de bits que tem para capturar áudio. A maneira mais fácil de visualizar isto é como uma série de níveis, que a energia de áudio pode ser cortada a qualquer momento no tempo. Com áudio de 16 bits, há 65.536 níveis possíveis. Com cada bit de maior resolução, o número de níveis duplica. Quando chegamos aos 24 bits, na verdade temos 16.777.216 níveis. Lembre-se de que estamos falando de uma fatia de áudio congelado em um único momento de tempo.

Agora vamos adicionar o nosso amigo Tempo na imagem. É aí que entramos na taxa de amostragem.

A taxa de amostragem é o número de vezes que o seu áudio é medido (amostrado) por segundo. Assim, no padrão do livro vermelho para CDs, a taxa de amostragem é de 44,1 kHz ou 44.100 fatias a cada segundo. Então, qual é a taxa de amostragem de 96khz? Você adivinhou. São 96.000 fatias de áudio amostradas a cada segundo.

Então vamos juntar tudo agora. Isso nos leva à Bit Rate, ou quantos dados por segundo são necessários para transmitir o arquivo, que pode então ser traduzido para o tamanho do arquivo. O seu CD é 16bit, 44,1, ou seja, 44.100 fatias, cada uma com 65.536 níveis. Uma nova interface de áudio pode gravar 96.000 fatias por segundo em quase 17 milhões de níveis para cada fatia. Se você acha que são muitos dados, bem, você está certo, com certeza está. A Bit Rate é normalmente expressa em Mbit/seg. Mas você não precisa fazer todas essas contas. Vou fazer isso por ti. Esta não é uma área importante no processo de gravação para ser desviada. O que é importante para si é como isto se traduz para o seu armazenamento no disco rígido.

Espaço necessário para áudio digital estéreo

Profundidade do bits	Taxa de amostragem	Bit Rate	Tamanho de ficheiro de um minuto estéreo	Tamanho de ficheiro de uma música de três minutos
16	44,100	1.35 Mbit/seg	10,1 megabytes	30,3 megabytes
16	48,000	1.46 Mbit/seg	11,0 megabytes	33 megabytes
24	96.000	4.39 Mbit/seg	33,0 megabytes	99 megabytes
ficheiromp3	128 k/bit taxa	0.13 Mbit/seg	0,94 megabytes	2,82 megabytes

Então você vê como gravar em 24/96 mais do que triplica o tamanho do seu arquivo. Vamos pegar uma música multi-faixa de 3 minutos e somar os números. Só para colocar o acima em maior relevo, eu incluí a especificação do arquivo MP3 padrão.

Requisitos de disco rígido para um arquivo multifaixa música de 3 minutos

Profundidade de bits/taxa de amostragem	número de faixas mono	tamanho por faixa mono	tamanho por música	cantos por disco rígido de 20 gigabytes	cantos por disco rígido de 200 gigabytes
16/44.1	8	15,1 megabytes	121 megabytes	164	1640
16/48	8	16.5megs	132 megs	150	1500
24/96	8	49.5 megs	396 megs	50	500
16/44.1	16	15.1 megs	242megs	82	820
16/48	16	16.5 megs	264 megs	74	740
24/96	16	49.5 megs	792 megs	24	240

Note que estes tamanhos não contam nenhuma tira você pode ter gravado mas não apagou e eles assumem um método de gravação linear do início ao fim da música para cada faixa. Eles também não levam em conta o tamanho do setor do disco rígido, o que deixará muito espaço na unidade vazia. A quilometragem no mundo real pode variar.

Por isso deve notar duas coisas agora:

1. Gravar em 24/96 ocupa cerca de 3 1/4 vezes mais espaço do que gravar em 16/44.1

2. Gravar em 24/96 ocupa cerca de 3 1/4 vezes mais espaço do que gravar em 16/44.1

End de discussão técnica. Você ainda está comigo? Vamos ao que interessa.

Pode gravar a uma profundidade de bits e taxa de amostragem altas?

Agora vamos ao lado subjectivo de como a música soa a estas diferentes profundidades de bits e taxas de amostragem. Ninguém pode realmente quantificar o quanto uma música vai soar melhor gravada a 24/96. Só porque um arquivo 24/96 tem 250 vezes a resolução de áudio não significa que ele soará 250 vezes melhor; ele não soará nem o dobro da qualidade. Na verdade, seus amigos não-musicamente inclinados podem nem notar a diferença. Você provavelmente notará, mas não espere nada dramático. Você consegue ouvir a diferença entre um MP3 e um arquivo wave? Se sim, você provavelmente ouvirá a diferença entre as diferentes taxas de amostragem. Por exemplo, a diferença entre 22,05 kHz e 44,1 kHz é muito clara para a maioria dos amantes de música. Um ouvido treinado pode dizer a diferença entre 32khz e 44,1 kHz. Mas quando se comparam os 44,1 e 96kHz, a diferença torna-se realmente subjectiva. Mas vamos tentar ser um pouco objetivos aqui.

ou 32 bit float se disponível

Vamos falar sobre a taxa de amostragem e a Teoria Nyquist. Esta teoria é que o limiar superior real de um pedaço de áudio digital irá atingir a metade da taxa de amostragem. Portanto, se você estiver gravando a 44,1, as freqüências mais altas geradas serão em torno de 22kHz. Isso é 2khz mais alto do que o típico humano com excelente audição pode ouvir. Agora entramos no verdadeiro voodoo. Os audiófilos têm afirmado desde o início do áudio digital que o vinil grava num sistema analógico soa melhor do que o áudio digital. Na verdade, você pode encontrar evidências de que equipamentos de gravação e reprodução analógica podem ser medidos até 50khz, mais do dobro do nosso limiar de audição. Aqui está o grande mistério. A teoria é que a energia de áudio, apesar de não a ouvirmos, existe como tem um efeito sobre as frequências mais baixas que ouvimos. Voltando à teoria Nyquist, uma taxa de amostragem de 96khz traduzir-se-á numa potencial saída de áudio a 48khz, não muito longe da melhor reprodução analógica de som. Isto leva-nos a supor que o mesmo princípio está a funcionar. O áudio é melhorado em um limiar que não podemos perceber e torna o que podemos ouvir “melhor”. Como eu disse, é vudu.

Aula Avançada: O que é processamento de ponto de flutuação de 32 bits? A maioria dos sequenciadores principais e muitos dos melhores gravadores multi-faixa irão renderizar áudio temporariamente em um formato de ponto flutuante de 32 bits. Isto não deve ser confundido com a gravação de 32 bits. Basicamente, os bits extras são adicionados ao arquivo após a gravação para permitir um espaço generoso para a matemática de áudio no domínio digital. Antes da saída do arquivo, ele passará pelos conversores de 24 bits em sua interface. Eu penso no “ponto flutuante” como um ponto decimal escalável em um cálculo. Ter 32 em vez de 24 registros para os cálculos vai render um resultado mais preciso. Ele também permite alguns cálculos que seriam teoricamente impossíveis com strings de 24 números.

Pense em uma soma de mixer de áudio de 16 canais, ou seja, “adicionando” e matrizes de 16 conjuntos de 32 números 44.100 vezes por segundo. Isso é muita matemática! Agora adicione em todos aqueles plugins sofisticados fazendo suas contas no topo de cada canal e aquele limitador de parede de tijolo super duro no final da sua corrente. Yo! Nós estamos a dar pontapés nos números, meu!

No entanto quando os dados batem no conversor de 24 bits 8 bits são “truncados” ou cortados. Mas mesmo assim, o resultado matemático é mais preciso. Tudo isso está acontecendo nas suas costas e você não precisa pensar sobre isso.

Mas você deve registrar com uma taxa de amostragem alta? Muito bem! Lembre-se agora que a taxa de amostragem é muito diferente da profundidade do bit. Vai depender de quem você perguntar. Algumas pessoas dizem “Vai acabar tudo como 44.1 de qualquer maneira” quando o cd é queimado. Outros lhe dirão que quando uma interface de áudio processa e mixa sons a 96 kHz o resultado é melhor e permanece melhor mesmo após a conversão final para 44.1. E quase todas as outras posições também são tomadas. Alguns dizem que 16/44.1 é bom o suficiente para o CD, é bom o suficiente para mim. Outros dizem fazer 24/44.1 porque não é muito mais espaço e aumenta a relação sinal/ruído. Há um argumento que diz que 24/88.2 é superior a 24/96 porque é uma conversão de números pares que remonta a 44.1.

Profundidade do Bit. Ok, este é o evangelho de acordo com Tweak! Use 24 bit para cada gravação se você tiver este recurso. Eu fui um crente durante a última década que 16 bits era o caminho a seguir e mudei absolutamente de idéia. Não importa o que você está gravando, isto é verdade. Se você tem um bom microfone, um pré-amplificador muito bom e um sistema de áudio limpo e está gravando instrumentos altamente dinâmicos como guitarras acústicas, orquestras clássicas, vocais de acapella, a diferença estará lá. Mas! Não é que 24 bits de dados façam o som melhor. Na verdade, não faz. O que faz é dar mais espaço ao seu áudio para respirar no reino numérico do áudio digital. Lembre-se, estamos a falar de números, cálculos, não de formas de onda analógicas. Com 24 bits de dados demarcando o seu meio de gravação, é possível gravar música extremamente dinâmica, com passagens suaves muito silenciosas e passagens extraordinariamente altas. Passagens silenciosas terão menos probabilidades de se manterem acima do chão de ruído do seu sistema. É possível gravar sem compressão. Você pode gravar em níveis mais baixos, com mais altura livre. Isso garante que o pico ocasional não seja truncado no topo e dará aos conversores algum espaço para respirar. Como você não está empurrando os limites de sua banda, seus instrumentos soarão mais claros e os vocais podem soar “mais limpos”, a música irá misturar melhor e haverá menos ruído. Portanto, não é que as gravações de 24 bits soem melhor. Na verdade, elas podem soar tão mal ou pior que 16 bits. Mas 24 bits dão ao gravador um piso e um espaço para criar uma gravação excelente. É uma ferramenta, e na mão direita, pode rebentar consigo, sábio em áudio.

Korg MR1000 1-Bit 5.6MHz Mobile Recorder

With the pristine fidelity and ultimate flexibility of 1-bit technology, the new, surprisingly affordable MR-1000 ensures that your final mixes and location recordings are never obsolete. Aperte: O novo formato DSD promete ser capaz de rodar cópias das nossas gravações principais a qualquer taxa de amostragem. Leia este artigo por Korg

Regardando a taxa de amostragem, a menos que tenha uma boa razão para não o fazer, utilize uma taxa de amostragem de 44,1. Se você estiver fazendo áudio para vídeo você pode querer usar 48 khz, já que muitos editores só usam essa taxa. Alguns tipos de música parecem beneficiar ligeiramente com a alta resolução de 88,2 ou 96 khz. Instrumentos acústicos, como guitarras, percussão e, claro, vocais, ou seja, coisas com delicadas altas frequências parecem beneficiar, mas são subtis. Digamos que você tinha uma interface de áudio de $399 com pré-amplificadores a bordo. Substituir seus pré-amplificadores e conversores por outros melhores lhe dará mais uma diferença sônica a 44.1 que a gravação a 96khz lhe dará.

No interior do sequenciador, os ficheiros de áudio podem ser convertidos para 32 bit para processamento e convertidos de volta para 24 ou 16 na saída. Então, meu conselho é gravar a 24 bits/44.1 no mínimo e ir até uma taxa de amostragem de 88.2 ou 96 se você acha que seu material o garante (e você tem o espaço em disco.)

E sobre a taxa de 192khz? Ok, deixe-me fazer você pensar em como os fabricantes de interface de áudio planejam fazer com que você compre seus produtos. Uma empresa sai com 192 e depois todos sentem que têm de o fazer ou vão perder as vendas. Na minha opinião, é o máximo. Se você quer encher os discos rígidos mais rápido, vá em frente e use-o. Debatemos este longo debate nos fóruns. No final das contas, ninguém consegue ver a diferença.

Então, como é que atingimos a qualidade do som?

Pessoas me perguntam o tempo todo, e eu me estremeço sempre que elas o fazem: “Que equipamento (preencher a placa de som em branco…, pré-amplificador, cabo, gravador, sequenciador) me dará a “melhor” qualidade de som?” Eu me estremeço porque imagino a pessoa saindo, comprando um pré-amplificador de 500 dólares e o colar no seu estúdio e conectando o microfone e o crânio percebe que “soa o mesmo” “talvez um pouco melhor” um, “difícil de dizer”. Por que diabos é isso? A principal razão é que é tudo um grande sistema e só é tão puro quanto o seu pote de panelas mais sujo. Um cabo de zumbido pode obliterar os ganhos obtidos com o equipamento de sonorização. Um pré-amplificador de microfone pristino conectado digitalmente a uma placa de som com os jitters será derrotado. Toda a sua cadeia tem de ser pró qualidade, desde os pré-amplificadores, dentro e fora dos conversores, até aos monitores de alta qualidade. Mas se você tiver uma grande cadeia de sinais, mesmo as suas gravações de 16 bits soarão melhor que 24/96 com pré-amplificadores médios e conversores e monitores típicos.

Lynx Studio Technology Aurora 16 Conversor de áudio digital de 16 canais

A nova linha Aurora de conversores de áudio digital da Lynx Studio Technology oferece uma qualidade de áudio e controlo sem precedentes em modelos de oito e dezasseis canais no espaço de um único canal. O Aurora 16 apresenta conversão de 192 kHz analógico para digital e digital para analógico com controle do painel frontal de todas as opções de roteamento e taxa de amostragem. As funções ampliadas no Aurora são acessíveis via computador com o Lynx AES16 ou por infravermelhos utilizando computadores portáteis e Pocket PCs portáteis compatíveis. O painel traseiro tem conectores Clock e MIDI In e Out e um bay LSlot, para o uso opcional de ADAT, Firewire e outras interfaces de áudio.

Mas vamos ser bem claros: não se trata apenas de equipamento. É a técnica. Alguém com um Neumann U87 de $2.700 e um pré-amplificador do topo da linha Great River ainda terá uma gravação horrível se o Miro não for bem colocado, ou se a sala trouxer à tona características indesejáveis. Se você aplicar muita compressão em um vocal enquanto estiver gravando, vai soar ruim, não importa qual equipamento você tenha. Isto é tudo para dizer, positivamente, que quando você sabe como aplicar eq, processadores e plugins você estará no seu caminho para alcançar uma mistura de alta qualidade sonora. Isto leva-me ao ponto. Uma pessoa que realmente conhece e trabalha com seu equipamento pode fornecer uma qualidade sonora maior a 16 bit com equipamento menor do que uma pessoa que apenas se conecta e vai para o topo da linha de gravadores 24/96. A técnica é tão importante como o equipamento que é mais importante que os bits e as taxas. E só há uma coisa mais importante que a técnica e a engrenagem.

O ponto mais importante é guardado para o fim, e eu já disse isso antes, e vou dizer novamente. Grande música gravada em um baralho de cassetes de merda vai ganhar mais corações do que um cagalhão polido em 24/192. Seu talento é mais importante do que qualquer outra coisa, e você não pode comprar isso. Portanto, lembre-se de praticar, trabalhar na sua técnica, quando puder se dar ao luxo, melhorar o seu caminho de sinal, e depois quando os portões perolados da Qualidade do Som se abrirem, então considere 24/96 como um bom acabamento numa peça de arte bem trabalhada.

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Citação:

“A música no seu melhor não precisa de novidade; de facto, quanto mais velha for, mais acostumada a ela, mais forte será o seu efeito”.

Goethe (1749-1832), poeta alemão, dramaturgo.

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