Recentemente, conversamos sobre como funciona a conversão de analógico para digital e explicamos algumas das terminologias básicas associadas aos arquivos de áudio digital. Neste artigo, veremos como diferentes algoritmos de compactação de áudio digital funcionam para reduzir o tamanho do arquivo para que os arquivos possam ser compartilhados com mais facilidade.
Noções básicas de áudio digital
Como explicamos anteriormente, a amostragem de uma forma de onda de áudio analógico com resolução de qualidade de CD requer 44.100 amostras por segundo com resolução de 16 bits para um par de canais estéreo. Isso resulta em um fluxo de dados de 1.411 kilobits por segundo. Para uma música de um minuto, você precisaria armazenar 84.672.000 bits de informação. São cerca de 50 megabytes para uma música de cinco minutos.
Quando armazenamos áudio em um formato não compactado, as informações no arquivo não afetam o tamanho do arquivo. Poderíamos ter uma faixa contendo uma gravação de uma orquestra sinfônica, uma faixa de teste de áudio ou a última, última, última apresentação dos Rolling Stones. O tamanho do arquivo será o mesmo se o comprimento da faixa for o mesmo.
Compressão de áudio sem perdas
Reduzir o tamanho do arquivo sempre foi uma preocupação quando se trata de transmitir um arquivo. Quando tínhamos serviço de internet discada, levava horas para baixar uma música inteira em um formato não compactado. Os modems acústicos tinham uma taxa de transferência ideal de cerca de 300 bits por segundo. Modems analógicos de alta velocidade atingiram um pico de 48 kilobits por segundo usando algoritmos de compressão de dados. Para transferir áudio de alta qualidade, levaria cerca de 30 segundos para cada segundo de música. Veja o problema?
Um dos métodos de compactação de arquivos mais populares e conhecidos é compactar um arquivo. A compactação de um arquivo analisa o conteúdo do arquivo e substitui sequências repetidas de dados por um atalho para informações idênticas. Ao descompactar o arquivo, você obtém o original de volta sem nenhuma modificação.
Em termos de formatos de compressão de áudio, os formatos sem perdas mais populares são Free Lossless Audio Codec (FLAC), Apple Lossless Audio Codec (ALAC) e o formato Monkey's Audio (APE) em um distante terceiro lugar.
Em termos de compactação, converter nosso arquivo de áudio de 70,69 megabytes para FLAC resulta em um tamanho de arquivo de 37,5 megabytes. Esta é uma redução de cerca de 50 por cento sem perda de qualidade de som, precisão ou detalhe.
Compressão de áudio com perdas
Se você está tentando reduzir um arquivo de áudio ou uma fotografia, uma das maneiras mais fáceis de reduzir o tamanho do arquivo é reduzir jogue fora alguns detalhes do arquivo original. Para arquivos de áudio, isso geralmente significa limitar as informações de alta frequência e reduzir os detalhes ou eliminar os sinais de baixo nível.
Se convertermos nosso arquivo de áudio original em um arquivo MP3 de 320 kbps, o arquivo diminuirá para incríveis 16,0 megabytes. Fazemos isso jogando fora informações de áudio que são difíceis de ouvir. Por exemplo, se houver um riff de guitarra alto em um canal, o algoritmo de compressão pode reduzir drasticamente o detalhe das informações de áudio de nível relativamente baixo no outro canal sem muita alteração na qualidade percebida da reprodução. Isso é chamado de codificação de áudio perceptual porque o algoritmo afeta especificamente as informações que são mais difíceis de ouvir (ou perceber).
Com uma taxa de compactação de 320 kbps, a maioria dos ouvintes não consegue distinguir a diferença entre o arquivo original e a versão compactada. À medida que a compressão aumenta, as diferenças tornam-se muito mais aparentes. Começamos a perder informações e detalhes de alta frequência.
Se quisermos reduzir ainda mais o arquivo, podemos convertê-lo em um arquivo MP3 de 128 kbps. O benefício da compactação de dados extrema é que nosso arquivo de áudio agora tem um tamanho de 6,59 megabytes. Nesse tamanho, a música pode ser anexada a um e-mail sem muita preocupação com largura de banda ou tempo de download em uma conexão de internet banda larga moderna.
Os formatos de compressão de arquivos com perdas mais populares são MP3 (anteriormente MPEG-1 Audio Layer III ou MPEG-2 Audio Layer III), Adaptive Transform Acoustic Coding (ATRAC), Advanced Audio Coding (AAC) e Windows Media Audio (WMA).
O tamanho do arquivo é importante?
Como mencionado, os algoritmos de compressão de áudio foram criados para nos permitir transmitir áudio em conexões de largura de banda limitada. Hoje, o armazenamento de dados é incrivelmente barato. Você pode comprar um cartão de memória USB de 128 GB por menos de US$ 25. Você pode armazenar cerca de 400 horas de áudio FLAC de alta qualidade em um cartão de memória de 128 GB. Ao mesmo tempo, a velocidade da largura de banda da Internet está em alta. A maioria dos smartphones com LTE pode baixar dados a 150 mpbs. Isso é mais rápido do que a internet de alta velocidade da maioria das pessoas em casa. Baixar um arquivo de 37 megabytes em uma conexão como essa leva cerca de cinco segundos.
A menos que você tenha limitação de largura de banda, você também pode baixar sua música em pelo menos FLAC com qualidade de CD ou um formato WAV não compactado. Dessa forma, você obtém a melhor qualidade de som possível do seu sistema de áudio. Se você tiver dúvidas sobre quantas faixas você pode armazenar em um cartão de memória ou quais formatos de arquivo de mídia digital são compatíveis com o rádio do seu carro, visite seu revendedor local de acessórios para celular. Eles devem ser capazes de responder a quaisquer perguntas que você possa ter.
