29/07/13
O que é bit rate

Explicando a Taxa de Bits (Bit Rate) e Sample Rate

Se você já finalizou um projeto de produção, ou já trabalhou com edição de vídeo, com certeza já se deparou com as opções de Taxa de Bits (Bit Rate) e Sample Rate.

É muito importante entender o que é sample rate e o que é taxa de bits quando se trabalha com áudio digital.

Nas próximas linhas, irei explicar de forma ilustrada qual é a diferença entre um e outro e como eles influenciam na qualidade do seu áudio.

Áudio digital – Conversão de analógico/digital (ou conversão AD/DA)

Vamos começar por entender em alguns breves parágrafos o que acontece com o teu sinal de áudio para que ele se transforme naquilo que você vê e escuta no seu software de áudio.

A vibração das cordas da sua guitarra alteram um campo magnético nos captadores, e estas constantes alterações geram um sinal elétrico. Este sinal elétrico é a “impressão” do som da guitarra em forma de eletricidade.

Esta eletricidade percorre todo o seu sistema: captador, cabo, direct box, interface de áudio. Durante todo o trajeto, permanece praticamente inalterada. Talvez, tenha algum tipo de amplificação.

Quando chega ao conversor de áudio, este sinal elétrico precisa sofrer mais uma transformação para que o computador possa interpretá-lo. Afinal, a única linguagem que o computador entende é a linguagem binária (os famosos “zero um”, ou 10110101101011…)

Lynx Audio Aurora 16

Lynx Audio Aurora 16 – exemplo de aparelho conversor de áudio de altíssima qualidade, muito usado em estúdios profissionais.

O papel do conversor é capturar este sinal elétrico e transformá-lo em “zero um”. Porém, o sinal elétrico é constante, e a interface é incapaz de capturar toda a informação e e converter, assim como o computador seria incapaz de calcular e processar toda a informação gravada.

Então, a interface “fotografa” o sinal de áudio elétrico, armazena e converte esta “foto” em sinal binário, para que o computador possa ler a informação.

Dito isso, vamos um pouco mais a fundo…

Sample Rate – Taxa de amostragem

A interface de áudio é capaz de “fotografar” o sinal elétrico várias vezes durante um determinado período de tempo.A esta ação de “fotografar” chamamos de Amostragem.

Sample Rate - Gráfico

Como o Sample Rate funciona – quanto mais samples, mais “suave” a curva ficará, mais próxima do áudio original.

A frequência com que essa ação ocorre é chamada de Frequência de Amostragem (ou Taxa de Amostragem, ou Sample Rate), calculada por segundo, e é dada em Hz (hertz). Quanto maior a frequência de amostragem, mais informação é capturada do sinal elétrico a cada segundo, e mais fiel ao sinal original é o sinal digital.

Quanto mais informação capturada, maior o espaço requerido para armazenar esta informação, e maior o poder de processamento processar estes dados.

Portanto, não adianta você adquirir uma interface de áudio capaz de trabalhar com um sample rate de 96 kHz (ou 96.000 Hz), que irá gravar 96 mil pontos de informação do seu sinal elétrico a cada segundo, se o seu computador possui pouca memória e um processador obsoleto.

De acordo com o Teorema de Nyquist, o Sample Rate ideal deve ser sempre o dobro da frequência que se deseja registrar. Como o ouvido humano é capaz de perceber até 20 kHz, uma frequência de amostragem de 40.000 Hz é a ideal que você possa capturar toda a informação necessária para uma ótima qualidade de áudio. Trabalhar com 44.1 kHz é mais do que suficiente.

Bit Rate (ou Bit Depth) – A Resolução da amostra

A amostra é convertida para valores de 0 e 1 (binário). Quanto maior a quantidade de valores representando determinada amostra, maior é a resolução (bit rate) desta amostra. Resolução é a quantidade de informação binária (valores 0 e 1) de determinada amostra.

Quanto maior o bit rate, mais informação da amostra é armazenada, e mais fiel ao áudio original é o seu áudio digital.

Uma amostra representada por um único bit é capaz de receber dois valores (0 ou 1). A fórmula para calcular a quantidade de valores em cada bit é Q = 2^n (quantidade = dois elevado a “n”, sendo n o número de bits da amostra). Portanto:

6 bits = 2^6 = 64 valores

Tabela de Bits (Bit Rate) e Extensão Dinâmica - Audio Digital

Tabela de resolução em bits – como o bit rate afeta a dinâmica do áudio.

Cada bit acrescentado na amostra acrescenta 6 dB na escala dinâmica, o que significa que sua amostra pode representar uma variação de 6 decibéis por bit da resolução.

Veja no gráfico ao lado um resumo das diferentes resoluções, quantidade de valores armazenados e escala dinâmica alcançada.

Exemplo: uma amostra capturada com 16 bits possui uma escala dinâmica de 96 dB. Portanto, como você já deve ter concluído, sua amostra será capaz de representar qualquer sinal de áudio que varie até 96 dB.

Um bit rate de 16 bits é mais do que suficiente para gravar qualquer instrumento musical, já que dificilmente você terá uma fonte sonora variando 96 dB entre seu volume mais baixo e mais alto.

Considerações sobre o áudio digital

A escala dinâmica do áudio digital é representada como 0 sendo o volume mais alto possível. Qualquer valor acima do 0 “corta” a onda, ocasionando o efeito de “clipping”.

Ao gravarmos ou reproduzirmos um áudio a 16 bits, estamos dizendo que o seu áudio digital varia de – 96 dB a 0 dB.

Todo equipamento possui um ruído próprio, produzido por seus componentes, pela rede elétrica, etc. Este ruído vem informado nas embalagens e manuais dos equipamentos como Relação Sinal/Ruído (Signal/Noise Ratio, ou S/N Ratio).

Se a sua interface de áudio possui um S/N Ratio de – 70 dB, mesmo que você trabalhe a 16 bits, sua escala dinâmica fica reduzida.

Neste exemplo você perde 26 dB, pois apesar de você poder trabalhar até – 96dB, qualquer sinal abaixo de -70 dB será absorvido pelo ruído do equipamento. Mesmo assim, é sempre importante trabalhar com a maior resolução possível.

Para concluir o tema

Gravar em maior sample rate (taxa de amostragem) e maior bit rate (resolução) irá proporcionar um áudio mais fiel ao original. Porém, irá exigir do seu computador um melhor poder de processamento e maior espaço para armazenagem dos arquivos maiores (com mais informações de áudio).

Não foi a minha intenção ao começar a escrever o artigo que ele ficasse tão extenso. Espero ter usado uma linguagem simples, mas se alguém ficou com dúvidas, acesse nosso formulário de contato e envie-nos uma mensagem!

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Comentários

  1. Muito bom o artigo! Completo, objetivo e curto. Não conhecia o site e pelo google fiquei conhecendo. Por este artigo tem sido tão bem escrito, irei navegar e aprender mais por aqui.

  2. Muito boa a explicação sobre as taxas de amostragem para gravação digital, só tem uma coisa , o que nós escutamos em frequência, não tem nada a ver com taxa de amostragem para gravação digital, a frequência, nesse caso diz respeito à velocidade que conseguimos registrar dados em bits, preenchendo de forma menor ou maior a senoide de áudio, quanto maior a amostragem mais próximo fica do som analógico, uma gravação em 96 Khtz deixa o áudio digital bem próximo do analógico.

    • Na realidade, a relação do que nós escutamos em frequência e a frequência da taxa de amostragem é a que a taxa de amostragem deve ser ao menos 2x mais alta, em termos de “acontecimentos por segundo” (frequencia), do que a frequencia mais alta que o ouvido humano é capaz de ouvir. Quando eu escrevi esse artigo eu possuia conhecimentos limitados em eletrônica. Hoje sou técnico e preciso rever muita coisa que escreevi… De qualquer forma, mesmo após muuuuiito tempo, agradeço o teu comentário! 😀 😀 😀

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