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Áudio Digital - O futuro

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Todos os dias, a informação digital espalha-se de pessoa para pessoa, de computador para computador, alguma vez é feito dentro da lei, outras vezes não o é. No entanto independentemente de como arranjou a sua colecção de áudio digital, tem a necessidade de manter a informação organizada.



O básico

Em primeiro lugar é uma boa ideia entender a diferença entre áudio lossy e lossless. Repare no próprio termo: lossy significa que alguma informação foi perdida e lossless significa que nenhuns dados foram perdidos a partir do material original. Repare nesta analogia: Imagine que possui uma série de tijolos (equivalente aos dados que contem a sua musica), Agora, você necessita de guardar esses tijolos em algum lado, por isso vai procurar uma caixa para eles (o codec ou formato do ficheiro). Poderá atirar todos os tijolos para dentro de uma caixa grande e eles vão-se encaixar bem. Todos os tijolos estão lá, ou seja, isto é um exemplo de áudio loosless (sem perdas). Mas imagine que a caixa onde colocou os tijolos está a ocupar demasiado espaço na sua garagem (o seu disco rígido). Sabendo que poderá ficar igualmente satisfeito sem alguns dos tijolos, ou seja prescinde deles e insere os restantes numa caixa mais pequena. Agora está a ocupar menos espaço na sua garagem. Teve de desistir de alguns tijolos, mas poderá ser idêntico para si. Este é um exemplo de áudio lossy.

Pode ver claramente a diferença na imagem em baixo:



Claro que existem diferentes formas de armazenar a sua informação num formato lossy. Quase todas as pessoas estão familiarizadas com o termo “MP3", no entanto vamos mostrar-lhe algumas das alternativas:

AAC Advanced Audio Coding – Este é o formato por defeito para todos os produtos da Apple, incluindo o iPhone, iPod e iTunes, mas és suportado pela maioria de todos os leitores portáteis no mercado. Este formato foi desenvolvido em parte pela Fraunhoffer IIS, que foram os criadores originais do algoritmo MP3, e é anunciado como o sucessor do mesmo. As principais diferenças em relação ao MP3 são:

-Suporte para 48 canais áudio, enquanto que o MP3 suporta 2 canais no modo MPEG-1 e 5.1 canais no modo MPEG-2.
-Possui uma largura de banda mais ampla para samples de frequência. Enquanto que o MP3 pode atingir entre 16k kHz até 48 kHz, o AAC pode atingir desde os 8 kHz até aos 96 kHz. Isto pode ser muito positivo para que se possa atingir uma representação digital da fonte original.
-Uma maior eficiência de coding para sinais estacionários e sinais variáveis no tempo.  
-Suporta frequências áudio acima dos 16Khz significativamente melhor do que o MP3.
-Suporta D.R.M. (Digital Rights Management)

RAReal Audio – Este formato foi desenvolvido pela RealNetworks, os criadores do Real Media Player, entre outros produtos. É mais usado no streaming de média na Internet. O Real Audio suporta diversos codecs diferentes de samples variantes e bit rate. Ainda não foi amplamente adoptado como um método de transferência de áudio digital fora dos ocasionais sites de streaming áudio. Isto deve-se provavelmente ao facto de que não existem leitores média que suportem o formato sem contar com o próprio leitor da RealNetworks.

Ogg – O Ogg Vorbis foi inicialmente desenvolvido, como uma resposta ao anúncio de que haveria planos para pedir verbas de licenciamento do formato áudio MP3. É uma abordagem open-source, o que significa que é totalmente gratuito e sem restrições de patente.

-O Ogg é extremamente flexível no suporte a sample rates compreendidas entre 1Hz e 200 Khz.
-Suporta também uma grande variedade de bit rates. Se assumir uma sampling rate de 44.1 Khz (a frequência standard para CD´s), um encoder Ogg irá reproduzir uma taxa variável entre os 45 e os 500Kbit/s, dependendo na definição de qualidade especificada.
- Testes independentes sugerem que entre bit rates médias e altas, o Ogg possui mais qualidade que o MP3.
- O Ogg não suporta D.R.M.´s 

WMAWindows Media Audio – Este formato é propriedade da Microsoft. Houve algumas alterações no formato original para criar WMA Pro, WMA Lossless e WMA Voice. Este é considerado um dos formatos mais suportados, em competição directa com MP3 e AAC.

-O standard WMA suporta saída stereo.
-Oferece uma sample rate até 48kHz.  
-Para bit rates mais baixas, o WMA foi interpretado como sendo melhor do que o MP3, embora não tão bom como o AAC em termos de qualidade.
-Para bit rates mais elevadas as diferenças tornam-se menores.
-Suporta D.R.M.´s

Então pode ver aqui as alternativas disponíveis ao formato MP3. Foram todas desenvolvidas como uma solução ao MP3, vistas as desvantagens desse formato. Mas então porque é o MP3 o formato mais utilizado?


MP3 – O Rei do castelo

MPEG-1 Audio Layer 3, mais conhecido como MP3, é de facto o formato de lossy áudio mais popular. O desenvolvimento começou em 1987, liderado por membros da Fraunhofer IIS na Alemanha e rapidamente se tornou no formato standard para áudio lossy, pois oferece taxas de compressão elevadas mantendo uma qualidade respeitável. O formato MP3 aplica uma série de filtros que removem alguns conteúdos de frequência elevada. Isto é geralmente imperceptível ao ouvido humano já que o limite é considerado ser 20 kHz, valor que pode diminuir à medida que vamos envelhecendo.

De facto o maior avanço do MP3 é mesmo a aceitação que já conseguiu atingir. Enquanto que os outros formatos se encontram a tentar ganhar terreno, todos os dias cada vez mais áudio está a ser codificado em MP3. É largamente suportado por praticamente todo o software e hardware. Oferece também um decoding rápido que é a chave para uma reprodução eficiente. A sua performance é no entanto um pouco abaixo da média quando comparada com outros formatos mais recentes.


O Futuro do áudio lossy


O áudio lossy é um standard na Internet. Até a data possui uma popularidade considerável devido à largura de banda disponível aos cibernautas que tem vindo a aumentar, assim como o espaço de armazenamento disponível tanto em computadores como em aparelhos portáteis. O largo número de áudio lossy transferido na Internet é surpreendente, especialmente em sistemas de partilha de ficheiros peer-to-peer como Limewire, Kazaa, etc. Isto levou a que os vendedores legais procurassem ficheiros áudio lossless.

Como será a abordagem mais viável ao áudio lossless? Quais são as vantagens reais do áudio lossless?

Lossless Audio Codecs

Existem cerca de 13 formatos áudio lossless diferentes, no entanto só iremos abordar os mais relevantes.

Apple Lossless Audio Codec (ALAC) – O nome deverá dar algumas pistas sobre a empresa responsável pelo seu desenvolvimento. O ALAC foi criado pela Apple
especificadamente para ser utilizado no iPod e no streaming via o seu interface AirPort Express. Possui algumas vantagens significativas também.

Vantagens:
-O decoding é open source
-Suportado pelo iPod e AirPort Express
-Suporta tags
-Suporta múltiplos canais áudio e alta resolução.
-Velocidade de decoding elevada

Desvantagens:
-O encoding é close source
-Compressão mediana (o ficheiro é cerca de 58% do wav original)
-Suporte de software limitado

Monkey´s Audio (APE) – Este codec em particular foi desenvolvido por Matt Ashland. A sua popularidade é limitada, muito devido ao facto de algumas limitações técnicas, que levaram a que este formato não fosse muito sucedido nos populares ripers de CD lossless.

Vantagens:
-Muito eficiente com uma boa compressão (55.5%)
-Suporta tags
-Completamente open source
-Suporta alta resolução
-Bom apoio de software (o software em sim vêm com um GUI oficial)

Desvantagens
-Não suporta múltiplos canais
-Não possui compatibilidade com nenhum hardware
-Não reage bem a erros
-Não suporta "Replay Gain" (uma técnica usada para atingir o mesmo volume de reprodução em todos os ficheiros áudio)

Windows Media Audio Lossless (WMAL) – Este é o codec lossless que foi desenvolvido pela Microsoft como parte do seu portfolio de codecs Windows Media. Tal como o ALAC, o facto de que o WMAL estar associado a uma conhecida empresa de desenvolvimento para software, confere a este formato algumas vantagens e desvantagens distintas. Não parecendo ser muito popular.

Vantagens:
-Excelente suporte de software
-Este formato pode ser utilizado em streaming
-Suporta múltiplos canais áudio e alta resolução 
-Suporta tags
-Compressão ligeiramente acima da média (56.30%)

Desvantagens:
-Closed source
-Suporte de hardware limitado
-Não suporta "Replay Gain"


Free Lossless Audio Codec (FLAC) – Este codec popular foi desenvolvido por Josh Coalson. O FLAC ganhou muita popularidade entre rippers e utilizadores de sites de partilha de ficheiros ilegais. Possui uma grande flexibilidade.

Vantagens:
-Open Source
-Encoding e decoding rápido
-Forte suporte de software
-Suporta múltiplos canais áudio e alta resolução
-Suporta tags
-Suporta "Replay Gain"

Desvantagens:
-Suporte de hardware médio. Embora não exista muito equipamento que o suporte, a sua popularidade fez com que fossem criadas muitas “hacks" e mudanças de programação para tornar o FLAC compatível.
-Compressão média (58.70%)

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