Bit Depth em áudio e DAWs: o que é? Qual escolher? 16 bits vs 24 bits? : Magroove Blog

Bit Depth em áudio e DAWs: o que é? Qual escolher? 16 bits vs 24 bits?

Julho 11, 2019 • 9 min de leitura

Você escreveu a letra, preparou o arranjo; montou um mini estudio de gravação caseiro, baixou uma DAW mas, na hora de gravar, um mundo de informações são solicitadas. Quantos Bits gravar, quantos kHz de sample, qual o Buffer… O que são esses caras? Hoje, vamos explicar a Bit depth. Bit depth é provavelmente um parâmetro que você encontrará ao criar um novo projeto em uma DAW. “Depth” do inglês significa “Profundidade”, e “Bit” é o nome dado para a unidade que o computador consegue registrar. Ou seja, “Profundidade de Bits”. Em resumo, bit depth é a precisão de que qualquer nuance consegue ser devidamente representado em um sinal digital. Usando termos técnicos, é a sua Resolução de Bits.

Eu só quero saber qual Bit Depth escolher!

  • Recomendação da casa: Hoje em dia, em gravações caseiras ou profissionais, vá de 24 bits sem pensar.
     
  • A primeira coisa a se ter em mente é: trabalhando com maior Bit Depth, os arquivos também ficarão maiores.
  • A segunda: Converter de 24 para 16 bits é possível. De 16 para 24, você estará injetando ruído na sua gravação para tapar o buraco dos bits que não existem na gravação original. Se quiser 24, grave em 24 desde o início!
  • A terceira: O número de bits determina o range dinâmico. Quanto maior minha Bit Depth, mais variação dinâmica eu consigo captar e/ou representar.

Mas vamos lá explicar tudo com calma!

Digital e analógico: o que são?

Sem perder muito tempo com explicações filosóficas, analógico é tudo que se compara à natureza. Um áudio analógico manifesta-se como o faz no mundo: por meio de ondas que se propagam no ar. Antigamente, o áudio era capturado analogicamente, em fitas magnéticas. Hoje, isso vai para dentro do computador.

Diferentemente da captação analógica (por ondas), a captação digital trata do famoso “0 ou 1”. Aquela onda analógica, depois de captada pelo microfone, é convertida por um Conversor A/D (“Analógico para digital”) na entrada da interface de áudio. Nisso, existe o desafio de representar a onda analógica em uma série de números. Por isso existe todo o afinco em garantir que o áudio digital seja tão rico quanto era antes de capturado. Depois de capturado, ele está limitado pela qualidade que você resolveu gravar. Não dá pra “criar” qualidade virtualmente, só gravando de novo.

Difference between an analog and digital sound wave

Difference between an analog and digital sound wave

As ideias de Bit Depth, Sample Rate e Bit Rate só ganham significado aqui – no mundo digital.

Entendendo antes: Sample Rate

Muito rapidamente, sample rate é o número de amostras que você tem, por segundo, do seu sinal analógico. Numa camera analogia, é quantas “fotos” ou “frames” você tem em um segundo de vídeo. Se num vídeo de trinta segundos só tivermos três fotos, o vídeo será terrível, certo?

Quando falamos de Sample Rate, estamos justamente considerando isso: quanto mais “fotos” tenho de um evento, mais bem representado e fluido será o que estou filmando. No nosso caso, gravando. Números comuns de Sample Rates são 44.100 Hz, 48.000 Hz, 88.200 Hz e 96.000 Hz. Hertz é a unidade que representa ciclos por segundo. No nosso caso, amostras coletadas (fotos tiradas) por segundo.

Mas seria só isso que determina a qualidade da gravação?

Bit Depth: a resolução de cada amostra

No caso de moedas, a menor unidade que existe é a moeda de 1 centavo. Qualquer montante de dinheiro consegue ser obtido a partir de somas de 1 centavo em 1 centavo. Em áudio digital, essa unidade é o Bit.
Eu consigo chegar em $18 só com moedas de um centavo. É muita moeda, mas eu certamente chego. Agora, chegar em $18 só com notas de $10 é meio complicado, não? Como fica? Eu arredondo pra baixo? Finjo que o 18 é 20? Usando da analogia, se você só tem notas de $10 e precisa chegar em $18, quer dizer que a bit rate usada foi baixa demais.

Se comparamos novamente com um vídeo, a Bit Depth é a resolução das fotos que você tirou. A qualidade.

Em 44.1 KHz de sample rate, 44.100 “fotos” são tiradas por segundo. Mas e se forem fotos ruins, de baixa qualidade? Como fica nosso vídeo? Ora, ruim. Tão importante quanto ter muitas capturas, para conseguir fidelidade ao o real, é ter boas capturas. E Bit Depth diz respeito justamente à qualidade do que foi capturado.

Bit depth example

Bit depth example

Se em câmeras medimos a resolução em MegaPixels, em áudio medimos em Bits. Os valores mais comuns de Bit Depth encontrados hoje são 16 bits e 24 bits.

Veja algumas das Sample Rates e Bit Depths de mídias famosas:

  • CD: reproduz áudio a 44.1kHz (Sample Rate) e 16 bits (Bit Depth);
  • DVD: reproduz áudio e video a 48 kHz (Sample Rate) e 16 ou 24 bits (Bit Depth);
  • Bluray: reproduz de 96 a 192kHz (Sample Rate) e 24 bits (Bit Depth).

Não significa, no entanto, que, para produzir um CD, você deva captar o áudio em 44kHz e 16 bits. Na etapa de captação do áudio, prefira sempre a melhor resolução de Bit Depth disponível.

16 ou 24 bits: qual escolher?

Conversões

  • 16 bits para 24 bits: Converter de 24 para 16 bits é possível e comumente feito.
  • 24 bits para 16 bits: Agora, se gravarmos em 16 e quisermos converter para 24, não teremos a mesma qualidade de uma gravação feita de cara em 24 bits. Ao converter de 16 bits para 24 bits, a DAW (digital audio workstation) colocará uma série de informações artificiais para preencher as lacunas do áudio. Esse processo se chama upsampling ou oversampling. Essas informações injetadas — chamadas “ruído branco” — não tornarão o material melhor. Apenas irão mascarar as carências e os buracos.

Range dinâmico

Range dinâmico é a variação de amplitude que sua gravação consegue captar. Em palavras simples, é a diferença em volume do som mais alto e mais baixo. Se você tiver no seu instrumento (ou qualquer coisa que esteja gravando) uma variação maior do que a sua Bit Depth consegue captar, esses extremos não serão captados ou serão distorcidos.

Primeiramente, precisamos entender que o bit (o valor binário) é a mínima unidade de medida do áudio digital. Cada Bit corresponde a 6db (decibéis). Dessa forma, quando optamos por trabalhar com amostras de 16 bits, nosso range dinâmico é de 96db (6 x 16 = 96). Se 24 bits, então temos 144db (6 x 24 = 144) contemplados nas amostras.

A verdade é que, hoje, ninguém grava em 16 bits. Se você faz isso, ou você tem um motivo muito bom, ou provavelmente é inexperiente! Independente do espaço a mais que o 24 bits ocupa, hoje em dia já é visto como o mínimo viável, assim como o 44,100 é para a sample rate – O mínimo viável. Mais tarde, se precisarmos converter para uma Bit Depth inferior, não há problema algum.

Quantização – Como funciona a bit depth

Já sabemos que a Bit Depth determina a profundidade das amostras capturadas. Da mesma forma, sabemos que, maior a profundidade, maior fidelidade após a conversão para o padrão digital.

Imagine uma rampa. A rampa é a onda analógica. Agora, pense que devemos representá-la por uma escada com degraus. Isso é o que o computador tem que fazer ao converter o sinal para digital. Trabalhando com 16 bits de Bit Depth, os dígitos binários poderão se organizar em mais de 65 mil possibilidades. Com 24 bits, atingimos mais de 16 milhões de possibilidades. Se aquela rampa fosse representada por uma escada de 16 milhões (24 bits) de degraus microscópicos, ela seria praticamente uma rampa, não? Os degraus seriam tão pequenos que seriam confundidos por um chão reto, uma rampa de fato. No entanto, a mesma rampa seria muito menos suave se ela estivesse sendo representada por 65 mil (16 bits) mini degraus, não?

Todo esse processo se chama quantização. O computador só consegue ler e gravar “degraus”, mas a voz ou qualquer instrumento é uma “rampa”.

E Bit Rate? É a mesma coisa que Bit Depth?

Bit rate e bit depth são a mesma coisa? Essa é uma pergunta excelente! E a resposta é simples: Não!

Imagine que eu tire 10 fotos (samples) por segundo para fazer meu vídeo. Se cada uma das minhas fotos for de 2 bits, a cada um segundo passam 20 bits no meu vídeo, certo? Bit Rate nada mais é que isso: a quantidade de bits reproduzidos ou gravados em um segundo.

Para calcular o Bit Rate, a unidade de medida será o bps (bits por segundo). Em primeiro lugar, é preciso considerar quantas amostras foram coletadas (Sample Rate). Em seguida, precisamos multiplicar pela resolução de cada amostra (Bit Depth). Assim, alcançamos o valor de Bit Rate, que é o total de bits que minha gravação reproduziu em um segundo.

Exemplos de bit rate

Indifere se é uma gravação ou reprodução: A bit rate existe nos dois.

  • Para saber a bit rate de uma gravação já existente, basta pegar a sample rate que ela foi gravada e multiplicar pela bit depth.
  • Em uma gravação que estou fazendo agora, descubro qual a minha bit rate ao multiplicar a sample rate que estou usando para gravar.
  • Para saber a bit rate de um arquivo de música, basta pegar a sample rate dele e multiplicar pela sua bit depth. A diferença do arquivo de música é que ele normalmente é Stereo, ou seja, tem dois canais (direita e esquerda). Sendo assim, é como se fossem duas gravações reproduzidas ao mesmo tempo. Ou seja, o resultado da multiplicação da sample rate pela bit depth ainda tem que ser multiplicada por 2 para descobrirmos a bit rate da música.

Lembre-se que, para encurtar a informação, 1024 bits são um 1kb, e 1024kb correspondem a um 1Mb. Portanto, 1Mbps quer dizer que 1024kb foram gravados em um segundo para produzir o arquivo de gravação.

Mp3 e Range dinâmico: o segredo da compactação

Ao exportar uma gravação, além do WAV ou AIFF em alta resolução, muito provavelmente você fará uma versão em mp3.

MP3s apesar de terem uma sample rate definida, normalmente não tem bit depth constante e isso é boa parte da explicação de porquê são arquivos tão pequenos. Os bits não usados são eliminados, só trazendo o que é essencial. Isso faz com que eu não necessariamente tenha máxima resolução em todas as minhas fotos. Então, para facilitar, arquivos mp3 normalmente já são representados em bit rate.

Conclusões

Você precisará configurar os parâmetros de Bit Depth e Sample Rate já no seu gravador. Eles determinarão todo o processo. Todavia, ao transportar para a DAW, deve ter em mente tudo que já conversamos.

Para isso, lembre-se sempre de já iniciar o processo com os melhores sets. Se gravou em 48kHz e 24 bits de Bit Depth, mantenha assim na DAW. E nunca, nunca mesmo, faça upscale a menos que a situação obrigue. Integridade do áudio deve ser prioridade da abertura do projeto até o fechamento.