Recentemente falamos sobre como a conversão de analógico para digital funciona e explicamos alguns dos termos básicos associados a arquivos de áudio digital. Neste artigo, vamos ver como diferentes algoritmos de compressão de áudio digital funcionam para reduzir o tamanho do arquivo para que os arquivos possam ser compartilhados mais facilmente.
Como explicamos anteriormente, amostrar uma forma de onda de áudio analógico em resolução de qualidade CD requer 44.100 amostras por segundo com uma 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 de duração, você precisaria armazenar 84.672.000 bits de informação. Isso é cerca de 50 megabytes para uma música de cinco minutos.
Quando armazenamos áudio em um formato não comprimido, a informação no arquivo não afeta 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.
Reduzir o tamanho do arquivo sempre foi uma preocupação quando se trata de transmitir um arquivo. Antigamente, quando tínhamos serviço de internet discada, levaria horas para baixar uma música inteira em formato não comprimido. 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. Vê o problema?
Um dos métodos de compressão de arquivo mais populares e conhecidos é zipar um arquivo. Zipar um arquivo analisa o conteúdo do arquivo e substitui strings repetidas de dados com um atalho para informações idênticas. Quando você descompacta 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 compressão, converter nosso arquivo de áudio de 70,69 megabytes para FLAC resulta em um tamanho de arquivo de 37,5 megabytes. Isso é uma redução de cerca de 50 por cento sem perda de qualidade de som, precisão ou detalhe.
Seja você tentando encolher um arquivo de áudio ou uma fotografia, uma das maneiras mais fáceis de reduzir o tamanho do arquivo é jogar fora alguns dos detalhes do arquivo original. Para arquivos de áudio, isso frequentemente significa limitar informações de alta frequência e reduzir o detalhe ou eliminar sinais de baixo nível.
Se convertermos nosso arquivo de áudio original para um arquivo MP3 de 320 kbps, o arquivo encolhe para incríveis 16,0 megabytes. Fazemos isso descartando informações de áudio que são difíceis de ouvir. Por exemplo, se há um riff de guitarra alto em um canal, o algoritmo de compressão pode reduzir dramaticamente o detalhe da informação de áudio de baixo nível relativamente no outro canal sem muita mudança na qualidade percebida da reprodução. Isso é chamado de codificação de áudio perceptual porque o algoritmo afeta especificamente informações que são mais difíceis de ouvir (ou perceber).
Em uma taxa de compressão de 320 kbps, a maioria dos ouvintes não consegue distinguir a diferença entre o arquivo original e a versão comprimida. À medida que a compressão aumenta, as diferenças tornam-se muito mais aparentes. Começamos a perder informações de alta frequência e detalhe.
Se quisermos encolher o arquivo ainda mais, podemos convertê-lo para um arquivo MP3 de 128 kbps. O benefício da compressão extrema de dados é que nosso arquivo de áudio agora tem um tamanho de 6,59 megabytes. Neste 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 banda larga moderna.
Os formatos de compressão de arquivo 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).
Como mencionado, algoritmos de compressão de áudio foram criados para nos permitir transmitir áudio sobre conexões de largura de banda limitada. Hoje, o armazenamento de dados é incrivelmente barato. Você pode comprar um pen drive USB de 128 GB por menos de $25. Você pode armazenar cerca de 400 horas de áudio FLAC de alta qualidade em um pen drive de 128 GB. Ao mesmo tempo, a velocidade de banda larga da internet está no nível mais alto de todos os tempos. A maioria dos smartphones com LTE pode baixar dados a 150 mbps. Isso é mais rápido que a internet de alta velocidade da maioria das pessoas em casa. Baixar um arquivo de 37 megabytes sobre uma conexão como essa leva cerca de cinco segundos.
A menos que você seja limitado por largura de banda, você pode muito bem baixar sua música em pelo menos qualidade CD FLAC ou formato WAV não comprimido. Dessa forma, você obtém a melhor qualidade de som possível do seu sistema de áudio. Se você tem dúvidas sobre quantas faixas pode armazenar em um pen drive ou quais formatos de arquivo de mídia digital são compatíveis com seu rádio de carro, visite seu revendedor de melhoria móvel local. Eles devem ser capazes de responder a quaisquer perguntas que você possa ter.
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