codecs de áudio

O alto custo dos codecs de áudio

O áudio digital começou com uma padronização sem retoques, usada no design do CD. O que se viu depois foi a proposição de formatos e codecs de áudio que não ajudaram no desenvolvimento de equipamentos e criaram uma confusão desnecessária entre os usuários. Apesar disso, ainda sobraram benefícios em aplicações que provam o valor especifico da cada um deles.

 

Tem sido uma constante nas décadas posteriores a de 1990 a proposição de codecs e formatos de áudio sem que haja unanimidade por parte de seus desenvolvedores e fabricantes de reprodutores. Assim, nunca houve um consenso que permitisse se adotar um único formato, diminuindo o custo e beneficiando o consumidor final.

No início da década de 1980 a Philips já tinha amarrado todos os acordos com a indústria japonesa, que permitiram assentar o chamado Red Book, um conjunto de normas que iriam garantir que todos os CDs tivessem reprodução correta garantida em qualquer aparelho ou sistema.

O que se viu depois foi uma enxurrada de competições e brigas para se estabelecer novos formatos, incompatíveis uns com os outros.

Eventualmente, codecs ficaram esquecidos ou obsoletos. Em raras ocasiões um codec proposto teve custo zero para todo mundo. Um exemplo da ausência de custo é o do formato FLAC, que simplifica a portabilidade do áudio digital sem compressão.

O FLAC é um codec inteligente, criado por um membro da Xiph.org Foundation, que é uma instituição sem fins lucrativos. Talvez por não implicar em custos e ter qualidade, o codec é um sucesso em todos os setores, da indústria ao consumidor que sabe fazer uso dele!

Considerando este trajeto e os codecs de maior impacto que surgiram, seria interessante fazer uma breve discussão de cada um.

PCM e LPCM

Quando o Compact Disc foi criado, a Philips decidiu acertadamente adotar o PCM como codec de áudio, garantindo um mínimo de condições para o aperfeiçoamento do áudio como um todo.

Eu tenho lido e ouvido analistas experimentados se dizerem surpresos como o CD foi possível, diante da dificuldade e das barreiras técnicas em se criar algo deste tipo naquela época (década de 1970), uma mídia capaz de reproduzir som linearmente de DC (0 Hz) até mais de 20 kHz, sem distorção e com altíssima faixa dinâmica, ultrapassando a 90 dB.

Historicamente, os estúdios fizeram de tudo para evitar usar esta dinâmica toda, porque se corria o risco de partes da musica ficarem difíceis de ouvir!

O PCM é incontestavelmente um codec plenamente realizado, tendo alcançado aperfeiçoamentos com o aumento da frequência de amostragem e com a resolução em bits. Mesmo que a reprodução da música não tenha se transformado com isso, é ponto pacífico que a alta resolução, acima da qualidade do CD, atingiu um público cativo que se beneficiou dela auditivamente.

O LPCM, constantemente usado na codificação de pulsos, é a mesma coisa, apenas com as medidas (quantização) em intervalos regulares:

 

LPCM, codec de áudio

O PCM admite a flexibilização da frequência de amostragem, tendo sido usado com sucesso na conversão analógico-digital (ADC) em 96 kHz e 24 bits de resolução durante as sessões de gravação.

A masterização cuidadosa de um CD, não obstante, revela uma qualidade de áudio que pouca ou nenhuma diferença faz no processo de reprodução propriamente dito. Daí matrizes serem construídas com resolução alta e depois convertidas para 44.1 kHz e 16 bits com impecável qualidade de áudio.

DVD-Audio

O DVD-Audio é uma consequência de duas coisas: a primeira, da aceitação do DVD como mídia de reprodução de filmes em vídeo; a segunda, da possibilidade prevista no formato da inclusão de um diretório especificamente usado para música de alta resolução e imagens estáticas, para créditos e outras informações.

Existem na árvore do DVD os diretórios AUDIO_TS e VIDEO_TS, o primeiro para DVD-Audio e o segundo para DVD-Video.

 

Na árvore do DVD há os diretórios AUDIO_TS e VIDEO_TS, o primeiro para DVD-Audio e o segundo para DVD-Video

 

É possível autorar um DVD-Audio em casa com codecs compatíveis com PCM, mas para isso é preciso um aplicativo dedicado.

Nos discos comerciais lançados até hoje os estúdios fazem uso de um codificador da Meridian chamado de Meridian Lossless Packing (MLP), cujo objetivo é comprimir o PCM em um formato sem perda, aumentando assim a quantidade de conteúdo por disco. O MLP é a base usada para o Dolby TrueHD e fazia parte mandatória do falecido HD-DVD.

Os primeiros discos de DVD com áudio (vide os antigos lançamentos da gravadora Chesky), são o que se chamou depois de DAD, mas estes não são discos com conteúdo no diretório AUDIO_TS.

 

Os primeiros discos de DVD com áudio são o que se chamou depois de DAD

 

O DAD é então apenas um DVD comum, com conteúdo de PCM a 96 kHz e 24 bits, portanto podendo ser classificado como de Alta Resolução, como mostrado acima.

Gravadoras como a Classic Records ainda produzem um DVD híbrido de dupla face, preenchendo o diretório AUDIO_TS com PCM a 192 kHz e 24 bits, rotulado como HDAD.

Uma vez de posse de um conteúdo em PCM 96/24 é possível autorar em casa um disco de alta resolução, salvando apenas este material no diretório VIDEO_TS. O programa LPLEX, que eu usei durante muito tempo, é gratuito e faz um disco 96/24 que toca em qualquer reprodutor de DVD ou Blu-Ray.

Com programas mais sofisticados, disponíveis para quem quiser adquiri-los e usa-los em casa, ainda é possível fazer um DVD híbrido para áudio PCM 96/24 em ambos os diretórios.

Neste caso, o reprodutor de mesa capaz de tocar DVD-Audio lerá preferencialmente o diretório AUDIO_TS, e os outros aparelhos lerão o VIDEO_TS, mas o resultado em termos de áudio de alta resolução será exatamente o mesmo!

Talvez por isso muitos fabricantes de reprodutores de mesa ainda incluem a capacidade de leitura para DVD-Audio. No último modelo da Sony para Blu-Ray UHD a opção de DVD-Audio foi reincorporada no aparelho, apesar da empresa sempre advogar SACD como mídia de alta resolução.

DSD – SACD

Embora criticado por alguns por usar apenas 1 bit, o fato é que o DSD apresenta altíssima qualidade de reprodução, provavelmente por culpa do processo de filtragem pós conversão. E embora o SACD em si esteja reservado a um nicho do mercado, o DSD tem visto aplicações sofisticadas, que estão presentes na forma de software em produtos do high end.

O designer Ted Smith fala sobre o assunto, chamando a atenção de que o segredo do DSD é a altíssima taxa de amostragem da onda analógica, tornando-a praticamente idêntica no ambiente digital:

 

 

Em colaboração com a PS Audio, ele desenvolveu um conversor digital-analógico (DAC) com o nome de DirectStream. Este projeto foi possível devido à interconversão entre DSD e PCM sem perda de informação.

Outro desenvolvedor que trabalhou com DSD foi Gus Skinnas, o qual desenvolveu um projeto junto com a Sony, que resultou na criação de uma estação de trabalho, batizada de Sonoma, usada com sucesso para a masterização de projetos envolvendo DSD:

 

 

O resultado sonoro com este tipo de equipamento pode ser ouvido em gravações de diversos estúdios, e um dos exemplos eloquentes é o da gravação de Jerry Goldsmith para a Telarc, realizada em Londres alguns anos atrás:

 

Gravação de Jerry Goldsmith para a Telarc

 

As aplicações com o Sonoma envolvem também a recuperação de matrizes analógicas de alta qualidade. O mais importante é que se torna possível transferir o resultado do trabalho diretamente a um SACD, e assim deixar o usuário ter acesso ao sinal integral.

Outro sistema bastante usado para gravação e edição de DSD é o DXD (Digital eXtreme Definition).

Com este sistema se provou que a conversão PCM para DSD e vice-versa pode ser feita sem perda da qualidade de áudio. O princípio de conversão é hoje usado em diversos decodificadores para PCM que internamente convertem o sinal para DSD e na saída aplicam um filtro melhor adequado para a preservação do sinal original de áudio.

Auro-3D versus Dolby Atmos e DTS:X

É lamentável que o Auro-3D, o primeiro codec tridimensional usado para música (principalmente) e para cinema, tenha tido presença tão limitada no ambiente doméstico, e até hoje não sei por culpa de quê ou de quem. Eu deixei de fazer um upgrade de 199 dólares no meu receiver Denon por causa das precárias condições de acesso ao Auro-3D. O número de discos Blu-Ray com este codec é limitado e restrito em número até mesmo na América.

Basta ver que o selo 2L, principal introdutor do Blu-Ray A (Blu-Ray com áudio somente), vendido com o nome de “Pure Audio”, recentemente incluiu Dolby Atmos na lista de codecs deste tipo de disco.

A atualização para Auro-3D com preço elevado foi substituída pela sua inclusão com processadores e receivers já prontos para o codec, mas não existem sinais de que isso mudou alguma coisa. Fora Denon e Marantz, são poucos os outros fabricantes que dão abrigo ao Auro-3D.

Já o Dolby Atmos aumentou significativamente a sua presença em discos Blu-Ray 2K e 4K. Na minha última visita ao meu revendedor do shopping do bairro, eu vi vários títulos 2K novinhos, todos eles com Dolby Atmos.

A principal diferença que destaca o Dolby Atmos do Auro-3D é a dos seus respectivos layouts. O Auro-3D não admite canais Surround Back! Se uma instalação 7.1.4 para Atmos for usada para Auro-3D ela é automaticamente modificada para 5.1.4, e não há como contornar esta limitação.

Em se tratando de trilhas para filmes, o áudio base para o Atmos é o Dolby TrueHD 7.1, o que significa que aqueles que não têm decodificador apropriado para Atmos, mas com uma instalação completa, irão perceber que o som original pode ser totalmente apreciado! Idem para o DTS:X, cujo codec base é o DTS HD MA 7.1 canais.

Na minha experiência como ouvinte eu ouso afirmar que os canais Surround Back são essenciais para a reprodução uniforme de todo o surround da sala. Nas varreduras em 360 graus, eles permitem uma percepção perfeita da passagem do som de um lado para o outro, sem perda da uniformidade do campo sonoro atrás do ouvinte.

Um monte de filmes em Blu-Ray são mixados para tirar vantagem disso e, portanto, o Auro-3D neste particular perde feio para os seus concorrentes Atmos e DTS:X.

Infelizmente, o tempo se encarregará de levar o Auro-3D a um segundo plano ou a um nicho reservado a quem gosta de música bem gravada. Em termos de Brasil, que sequer comercializou o Blu-Ray 4K até agora, a presença do Auro-3D é e continuará sendo nula!  Outrolado_

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Paulo Roberto Elias é professor e pesquisador em ciências da saúde, Mestre em Ciência (M.Sc.) pelo Departamento de Bioquímica, do Instituto de Química da UFRJ, e Ph.D. em Bioquímica, pela Cardiff University, no Reino Unido.

3 comentários sobre “O alto custo dos codecs de áudio

  1. Prezado Paulo
    Nesta riquíssima matéria você alinhavou o assunto sobre o áudio digital, e me trouxe duas conclusões. Vou emprestar uma frase do seu texto para concordar com você:
    – “Nunca houve um consenso que permitisse se adotar um único formato”
    Isso se refere (ao meu ver) ao áudio destinado a pessoas que queiram apenas ouvir música, até chegar ao audiófilo. Mas infelizmente isso ocorre (como disse) por questões comerciais, mas nessa briga estamos igual a um cachorro em cima de um caminhão de mudança, nos sentindo perdidos, e não sabendo onde iremos parar. Mas teria a 2ª conclusão sobre sua matéria. Mudando de patamar, para uma área em que existe padrão e normas, e principalmente um forte acerto comercial.
    Televisão e Cinema.
    Nessas duas áreas Paulo houve acordo e criaram “normas” Na TV (do Brasil) áudio AAC com suporte ao Dolby Atmos. No Cinema (com variações mínimas) áudio Dolby ou DTS 5.1 ou 7.1 Então (tanto como usuários, ou audiófilos), continuaremos sem Pai e nem Mãe. Mas isso mudará “algum dia” Abraços.

    • Pois é, Rogério, infelizmente muito se explica na falência dos formatos caso tivesse havido consenso. Só um detalhe, se me permite: AAC foi um erro absurdo na implantação da DTV. E não dá suporte algum para Dolby Atmos, cujos codecs base são o Dolby TrueHD e Dolby Plus. Abraço.

      • Bem Paulo o áudio da TV Digital no Brasil, segue o padrão Japones (AAC). O sistema Dolby Atmos que citei, na verdade é usado “nos equipamentos” Cito como exemplo a TV LG OLED 4K série C8, com Dolby Atmos e Inteligência Artificial.

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