sábado, 3 de janeiro de 2009

O que é erro de Dithering (Erro de meio tom) e suas conseqüências. Em resposta a uma pergunta sobre um texto.


A ilustração acima, de minha autoria, demonstra os prejuízos da digitalização do analógico para o som dito "som digital". No meu blog vilnaveia explico porque essa expressão é equivocada, uma vez que na ponta todo som há que ser analógico (Senão nossos ouvidos não ouviriam), pelo fato do nosso cérebro não identificar 0 e 1 (Binários digitais). O termo correto seria som analógico digitalizado ou numerizado (Europa) e não "som digital" como a mídia, culturalmente leiga, divulga.

Esta demonstração, imagem gentilmente cedida por um especialista, ilustra o erro de Dithering em imagens de vídeo. A tradução para os termos técnicos em inglês é, respectivamente: Padrão dithering, difusão dithering e "ruído" de dithering. Erro de Dithering, como direi adiante, pode ser traduzido minimalisticamente como Erro de Meio Tom.

Resposta a um texto que me foi enviado: Primeiro o autor do texto em espanhol afirma, ou seja, fala a bobagem de que os sistemas analógicos são vulneráveis... O autor confunde "vulnerável" com "delicado". O que é delicado há que se cuidar. Ex: Uma Lâmpada, uma lâmina de microscopia. Depois veio com mais bobagem: De dizer que quanto mais se aumenta a amostragem mais se faz fidelidade. Bobagem repetitiva de sites que por debaixo do pano querem inverter a situação atual de superioridade analógica do conhecimento da maioria das pessoas. (atual de dois anos pra cá...). É o seguinte: O sistema é binário. Isso não muda. E quanto mais se quantifica em número de amostras, mais erro se produz... Vou mandar-te uma foto do que seja erro de dithering (Ilustração acima). Ou a senóide é replicada nos valores criados analogicamente ou não se tem fidelidade, o que se terá será destruição da integridade dos harmônicos da série de Fourier e consequentemente, os Formantes dos instrumentos acústicos.Uma onda física se transforma, numa gravação, numa onda elétrica composta de valores quebrados... (Tudo em milivolt) Ex. 1,37 mv, 0,31 mv, 0,077, 1,76, 4,87... etc...Nessa mesma seqüência, seriam transformados, digitalmente em: 1; 0; 0; 1; e 4... Então não há replicação fiel e isso tem uma conseqüência em termos de física do som.Além disso, são gerados valores inaproveitáveis - os erros de dithering, que terão que ser aleatoriamente distribuídos pelo conversor. E é só, José. O resto é pura subjetividade ou mentira. Um CD-R Jamais reproduz um vinil igualmente. Se a gravação é simples, apenas usando-se um conversor padrão RIAA acoplado ao PC como um Beltech, você sentirá perda de agudos e de dinâmica (Leia-se... Efeito Palco e clareza de sons). Se gravado por um profissional com, por exemplo, que use um Soft NAGRA, você terá som excessivamente brilhante (eles fazem isso para compensar a perda de dinâmica, pois certas músicas "clipam" (erro de Clipping ou erro por limitação da dinâmica do sinal de áudio) e o limitador achata a dinâmica e se perde palco e clareza e distinção de sons. Mesmo que a relação sinal-ruído (Noise-ratio) seja de 96 ou até 100 dB, isso não resolve o problema da perda da dinâmica nas freqüências médias mais altas e nas agudas altas. E em relação ao grave, o prejuízo fica por conta da destruição da fidelidade dos harmônicos (Da série de Fourier) audíveis de cada nota, em número de dez. Mas eles são infinitos, aviso...
*
Conclusão: Digital é cópia, e pior, cópia de cópia, pois a LEITORA É RESPONSÁVEL PELA SEGUNDA CÓPIA. E se colocarmos a fase do sóm real, será cópia de cópia de cópia (Som real + Som analógico convertido + som analógico remendado pela leitora).Analógico: Microfone - Eletrificação da onda física (transdução) - Nova transdução, agora física no estilete de corte do master vinil (o negative) (Mas a onda não mudou, até agora, só uma cópia, a do físico pro elétrico). A prensa prensa até tantas cópias igual ao positive, com total exatidão dos registros. A cápsula do toca-discos retira com exatidão o que foi eletrificado e fisicamente impresso em registros de PVC ou sulcos. Conclusão: 1 cópia do som real. Digital: Microfone - Eletrificação da onda física (transdução) (1 cópia) - Conversão em Digital (DAC) (2ª cópia) - Master Glass - disco de vidro perfurado (e não cortado como no analógico) - prensagem do negative para gerar o positive - cópias, CD's Worm. Até aí 2 cópias. Ao ler, teríamos uma terceira cópia, pois a leitora introduz via sampleamento (exemplificação, amostragem) o que falta para o CD tocar. O CD, o SACD, etc., traz apenas 50% do registro. O restante é "inventado" pela leitora.
E mais: Omitiu a análise em 3D que se faz de uma gravação digital de uma música de rock, com guitarra distorcida, onde na imagem colorida se vê verdadeiros buracos nas freqüências da guitarra. Abraços, Joaquim.


Interessante é visão sobre essas mesmas perdas digitais:


Todo processo de digitalização que presenciei até hoje sofre perdas consideráveis conforme segue:
1 - O pré-amplificador é a primeira coisa que o sinal encontra depois que sai da cápsula. Se há alguma distorção na equalização RIAA, Já era. (Estou para experimentar a inserção do sinal direto para dentro do computador e corrigir a equalização RIAA bem como a curva de resposta da cápsula já no mundo "digital" antes do "downsampling").
2 - Toda digitalização requer que o "digitalizador" (no meu caso, o computador) tenha o sinal de entrada regulado para um "máximo" cuja amplitude não ultrapasse 0dB em hipótese alguma, ou haverá "distorção por clipping" (tudo o que passar de 0dB se "perde para sempre", o que no mundo analógico não acontece: Vira "distorção por saturação", em que o sinal sofre uma "compressão").
3 - Para o máximo aproveitamento das nuances dentro do "mundo digital", é comum que se use um recurso chamado "normalização": Um algoritmo que "puxa" o pico mais alto do sinal digitalizado para um valor especificado (usualmente 0dB), "arrastando" os outros níveis de sinal proporcionalmente. (Essa é a explicação do por quê o sinal digital proveniente de CD muitas vezes tem amplitude tão alta).
4 - Como a normalização gera um sinal um tanto artificial, existem os programas de compressão dinâmica multibanda para corrigir isso como por exemplo: O Waves "Linear Phase Multiband Compressor", bem como algoritmos de "dithering" que "disfarçam" essas "adaptações" com pequenas flutuações no sinal inseridas artificialmente para reduzir os efeitos de interpolação gerados na normalização, que como já foi dito, deixam o sinal um tanto "artificial".
5 - Por último, há os filtros para tirar ruídos, estalidos, etc. Que normalmente operam nos níveis mais baixos de sinal, "sumindo" com certos sinais que "se misturam" ao ruído de fundo.


Observações: Mas a distorção é controlável e pode ser perfeitamente agradável, até um limite seguro de decibel acima do zero. Para que haja distorção por intermodulação no circuito de correção da banda do LP com um produto negativo é necessário ter havido dois erros: 1. Imperícia do engenheiro de áudio, pois a gravação analógica tem a "benesse" de, em certas músicas (A cada música, um nível em dB e isso só o vinil permite) seguir-se aumentando o volume de gravação (VU) até o "pico" de +6dB (Altura do volume de gravação) (John Vestman) e com isso deixar uma relação sinal-ruído, altura e dinâmicas ótimas na gravação. 2. Má qualiade do circuito inversor da equalização padronizada pela Associação Americana da Indústria de Gravação (RIAA - Recording Industry Association of America).

Clipping - Além de consideráveis perdas, há o achatamento da dinâmica do som prejudicando o efeito palco nas medias freqüências de alto volume e também nas altas que ultrapassariam facilmente os 20 kilohertz se não houvesse o limitador do software digital.

Estalidos: Podem ser provenientes também de energia estática. Para sua evitação, há que tirar-se a energia estática do ambiente de gravação com pistola anti-estática ou uma simples lavagem dos vinis, com seus pés no chão, descarregando esta energia estática ("Zero custo" e excelente audição!). Outra observação importante é que o toca-discos, além de pés apropriados, deve estar localizado numa casa ou prédio sem a influência de vibrações de grandes amplitudes, inaudíveis (Mas mecanicamente influenciadoras), provocadas por avenidas ou estradas movimentadas ou outras fontes externas de vibração. Daí os altíssimos preços dos toca discos à vácuo, que podem chegar à casa dos milhares de dólares (U$$ 140,00).

Normalização: O mesmo que nivelamento de sinais numa mesma altura.

Amplitude: Não confundir com Altura. Amplitude de um sinal é a faixa de freqüência variável atingida pelo mesmo, que no caso das cápsulas Grado Gold, vai de 20 hertz a 60 Khz.

Joaquim Martins Cutrim. joaquim777@gmail.com

Nenhum comentário: