sábado, 29 de junho de 2013

26 - Os Formantes do Som


19. A destruição do sinal analógico no CAD (Conversor de Áudio Digital). Os FORMANTES e os COMPONENTES DE FOURIER. O Professor Fernando Iazzeta da USP confirma o aqui exposto sobre a destruição da onda analógica original. (Viste o site http://www.eca.usp.br/prof/iazzetta/tutor/audio/a_digital/a_digital.html ou consiga o word.doc e aprecie a didática de quem, na minha opinião, foi quem melhor já abordou os problemas de digitalização). Antes, vamos nos deter na explicação do que sejam os componentes de FOURIER e FORMANTES. Componentes de Fourier: toda nota musical ou mesmo simplesmente o som, é formada por uma senóide principal superposta por várias outras senóides, como se fossem camadas de um sanduíche. A estas senóides que se agrupam ao lado da principal, chamamos de componentes de Fourier. Elas tendem p'ro infinito, embora as mais audíveis sejam as seis primeiras (C1+C2+C3+C4+C5+C6+C7+C8+C9+C10). E qual é a importância disso para o áudio? É que a reprodução correta desses componentes ou harmônicos de Fourier são imprescindíveis para a fidelidade do áudio que você vai escutar. Os componentes ou harmônicos de Fourier são responsáveis pelo timbre que cada nota possui. E como uma música é formada por um conjunto de notas, obviamente que a reprodução inexata deles irá influir drasticamente no resultado final da música, na sua sonoridade. Isso sem falarmos na escala não temperada, onde pode haver muito sub-tons. E os Formantes? O que são? Formante é o termo que se usa para descrever a personalidade de um instrumento musical acústico, como um piano, um violino ou um violão. Formante é a assinatura musical que cada instrumento possui, é o timbre de cada instrumento. E se os componentes de Fourier são responsáveis pelo timbre de cada nota, também serão responsáveis pela percepção musical do Formante de cada instrumento musical acústico. A replicação ou reprodução deformada de cada componete de Fourier influirá então drasticamente na fidelidade do som gravado. Sobre Componentes de Fourier, consulte No site da Universidade Federal do Pará, http://www.ufpa.br/ccen/fisica/biofisica/capit3/capitulo3.html você pode conferir as informações acima dadas, além de um aprofundamento maior sobre a Física do Som. No ítem "Timbre" desse site, está o grifo "Teorema de Fourier - Por este teorema demonstra-se que qualquer tipo de onda é formado pela superposição de um grande número de ondas senoidais (componentes de Fourier). Consulte também em http://www.cefetba.br/fisica/NFL/fge2/superposicao.html . Feita esta breve introdução, abordamos agora a questão da destruição da senóide analógica no CAD. Indo ao site do Prof. Iazzetta (Hoje fora do ar - Consultar meu word doc.), e lendo seu ultra-didático texto, podemos chegar às seguintes conclusões, por itens: 1. Quando ele diz no seu texto que "seu comportamento analógico (contínuo) tem que ser convertido numa série de valores discretos (descontínuos)". Se se tornou descontínuo o que era contínuo, destruiu, embora que para construir adiante (imitação). 2. Quando ele fala em "amostras (samples em inglês) instantâneas do som". Ora, a onda analógica no seu estado original está inteira - e não picadinha em amostras instantâneas. Então, ela foi destruída, eliminada na sua manifestação física original. 3. Onde ele diz "sequência de amostras da variação de voltagem do sinal original". Amostra de variação de voltagem não é a voltagem toda. 4. Aqui se mata a questão: "Cada amostra é arredondada para o número mais próximo da escala..." Ora, arredondado não é EXATO. Logo valores não exatos vão compor o "som digital". Veja a 1ª figura do texto postado: O valor da amostra analógica 2.5 mv foi arredondado para o valor quantizado 2, por sua vez representado por 1 e 0. (10). O Da amostra 0.6 foi quantizado como 0 (zero) e representado binariamente como 00 (zero-zero). Ora, isso é ou não é deturpar o original? Claro... Além de destruído fisicamente, ainda é deturpado. 5. Diz mais " Deve-se notar também que quando o áudio é processado, são realizadas operações matemáticas em cada uma das amostras (samples) digitalizadas. Como os números que representam essas amostras são finitos, a cada operação é introduzido um pequeno erro (de quantização). Quando o sinal passa por sucessivas tranformações ou por transformações que envolvem operações complexas, esses erros vão se acumulando e passam a ser audíveis na forma de ruído. Quanto maior a resolução de amostragem, menores (e menos audíveis) serão esses erros". Ora, se os erros existem, isso confirma mais uma forma de deturpação da onda original, pela imperfeição da captura das características da senóide original. 6. ERRO DE QUANTIZAÇÃO: " Ele diz: Quando é feita a amostragem do sinal, o valor medido é aproximado (quantizado) para o patamar mais próximo na escala de amplitude gerando pequenos desvios em relação ao valor do sinal original. Esses desvios, chamados erros de quantização modificam o sinal original introduzindo ruído nas frequências mais altas. Pode-se minimizar os erros de quantização com o aumento da resolução em bits". A quantização é um processo que gera valores finitos. Posto isso, é impossível a replicação exata da onda senoidal. Bem colocado isso, chagamos à seguinte conclusão: Os erros são minimizados, mas não eliminados. E estes erros modificam o sinal... Pois é; se modificam, modificar é destruir o anteriormente posto. Destruiu e adulterou porque colocou no lugar algo que não havia. Ora, se não é possível representar valores além de um deterrminado limite, os harmônicos de Fourier seguintes da cadeia (Componentes de Fourier = C1+C2+C3+C4+C5+C6...Cn) simplesmente são deformados no momento da digitalização. Então a gravação digital destrói na medida que omite informação sonora. Adultera a obra artística chamada "música tal", de Fulano. 7. ERRO DE CLIPPING: Uma vez que a extensão dinâmica do áudio digital é determinada pelo número de bits utilizados, não é possível representar valores acima de um determinado limite. O valor mais alto que pode ser representado geralmente é expresso como sendo 0 dBFS (Decibel Full Scale). Se a amplitude da onda ultrapassa esse valor, ocorre um corte (clipping) da crista da onda, mudando sua forma original e ocasionando uma distorção do som". Contudo, pelo fato do erro de clipping ser uma questão de quantidade e não de qualidade, esse erro não é relevante na questão da desnaturação da obra, pois erros de clipping são erros grosseiros em um processo de masterização e são evitados. Mas infelizmente causam o achatamento da dinâmica do som (Essa limitação de 0 dB achata os picos de freqüência que dão a sensação de palco). Fora isso, apenas significa que a gravação digital não aceita distorção controlável como a gravação analógica aceita, pois é fato corriqueiro e vantajoso para os engenheiros de áudio gravarem analogicamente com picos de + 3dB SPL a +6dB SPL e obter bons resultados, dependendo da música a ser gravada.E finalmente, 8. ERRO DE DITHERING, que é a adição de ruído aleatório ao sinal para distribuir os erros e minimizar os efeitos auditivos causados por eles (Op. Cit. Iazzetta). (Dithering pode ser traduzido como "meio tom"). Concluindo: acho que devemos ter consciência de que a música em conserva é tão ARTE quanto a tocada ao vivo e deve ficar expurgada dos processos eletrônico-digitais que alteram-na e a transformam numa coisa kitsch.