Digitalização de áudio

Para se transformar um sinal sonoro em sinal digital adequado à manipulação por equipamentos digitais, é necessário convertê-lo da forma analógica (o sinal elétrico de um microfone, por exemplo) para o formato digital, isto é, códigos numéricos que podem ser interpretados por processadores.

Essa transformação é feita pelos conversores A/D (analógico para digital), que fazem inúmeras fotografias (amostragens) do valor do sinal analógico ao longo do tempo, que são codificados em números digitais, armazenados então na memória do equipamento. Após diversos desses valores, tem-se a representação completa do sinal analógico original, sob a forma de números, que podem então ser armazenados nos chips de memória na ordem exata em que foram coletados, que passam a representar numericamente o sinal original. A velocidade com que as amostragens são coletadas é chamada de freqü.ncia de amostragem. Para se reproduzir o sinal armazenado na memória, usa-se o conversor D/A (digital para analógico), que busca na memória os códigos numéricos e, respeitando a sua ordem cronológica, recria o sinal original, ponto por ponto. Para que o sinal seja reconstruído corretamente, é preciso que o conversor D/A recoloque as amostragens ao longo do tempo com a mesma velocidade que foi usada pelo conversor A/D.

Há dois aspectos muito importantes na conversão digital de sinais de áudio: o primeiro diz respeito à capacidade do conversor detectar fielmente todas as variações de amplitude do sinal, e é chamado de resolução, e quanto maior for a precisão que se queira na conversão de um sinal analógico para digital, tanto maior deverá ser a resolução, que está intimamente relacionados com a capacidade do equipamento em representar os valores numéricos, em bits. Quanto maior for o número de bits, melhor será a capacidade de resolução do equipamento, mas, infelizmente também mais caro será o seu custo. Por exemplo: um equipamento que opera com 8 bits pode representar até 256 valores de amplitude para o sinal; e um equipamento que opera em 16 bits pode representar 65.536 valores, bastante adequados à situação usual, e por isso esta é a resolução adotada pelos CD-players e demais equipamentos profissionais. Há equipamentos que usam mais do que 16 bits para o processamento interno de amostras de áudio, o que garante a fidelidade do sinal mesmo após diversos cálculos.

O segundo parâmetro importante na conversão A/D é a chamada resposta de frequencias, que determina o limite do conversor na amostragem das frequencias harmônicas existentes no sinal de áudio. Quando se quer amostrar digitalmente um determinado sinal de áudio, é necessário amostrar não só a sua freqü.ncia fundamental, mas também todos os demais harmônicos presentes, e para que isso seja possível, é necessário que a amostragem ocorra a uma freqü.ncia maior do que o dobro da maior frequencia existente nele, e considerando que a faixa de áudio está compreendida entre 20 Hz e 20 kHz, então a freqü.ncia de amostragem deverá ser maior do que 40 kHz. Os discos laser (CD) usam a freqü.ncia de amostragem de 44.1 kHz. As fitas DAT e os instrumentos samplers modernos podem trabalhar com amostragem em 44.1 kHz ou 48 kHz.