Devo ajustar o volume por software ou hardware para um som otimizado?

Você pode ajustar o volume do alto-falante no aplicativo, no sistema operacional ou nos controles físicos da configuração do alto-falante. Qual método é melhor para otimizar o som?

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A questão

O leitor SuperUser Qqwy faz a seguinte pergunta:

Se a música não é alta o suficiente, como obtenho a melhor qualidade (mesmo que a diferença seja tão pequena que é insignificante)?

Ao tornar a música mais alta no meu leitor de música, jogo ou outro programa de software de produção de som?

Aumentando o volume no nível do sistema operacional (por exemplo, clicando no ícone do alto-falante na área de notificação do Windows e aumentando o volume)?

Ao aumentar o volume do amplificador ou dos alto-falantes conectados ao seu computador e, assim, alterar o volume do hardware?

Os programas vs. OS são importantes? O software versus o hardware importa?

Vamos ao fundo das coisas: é melhor aumentar o volume no alto-falante ou nas configurações do seu computador??

A resposta

O contribuidor do SuperUser Indrek aparece com uma resposta definitiva à pergunta:

Programa versus sistema operacional geralmente não importa. O que importa é se você está ajustando o volume no software ou no hardware.

Reduzir o volume no software é basicamente equivalente a reduzir a profundidade do bit. No áudio digital, o sinal é dividido em amostras distintas (tiradas milhares de vezes por segundo) e a profundidade de bits é o número de bits usados para descrever cada amostra. A atenuação de um sinal é feita pela multiplicação de cada amostra por um número menor que um, com o resultado de que você não está mais usando a resolução completa para descrever o áudio, resultando em faixa dinâmica reduzida e relação sinal-ruído. Especificamente, cada 6 dB de atenuação é equivalente a reduzir a profundidade de bits em um. Se você começou com, por exemplo, áudio de 16 bits (padrão para CDs de áudio) e reduziu o volume em 12 dB, você efetivamente ouvirá áudio de 14 bits. Diminuir muito o volume e a qualidade começará a sofrer notadamente.

Outra questão é que esses cálculos muitas vezes resultam em erros de arredondamento, devido ao valor original da amostra não ser um múltiplo do fator pelo qual você está dividindo as amostras. Isso degrada ainda mais a qualidade do áudio, introduzindo basicamente o que é o ruído de quantização. Mais uma vez, isso acontece principalmente em níveis mais baixos de volume. Programas diferentes podem usar algoritmos ligeiramente diferentes para atenuar o sinal e resolver esses erros de arredondamento, o que significa que poderia seja alguma diferença no sinal audível resultante entre, digamos, um reprodutor de áudio e o sistema operacional, mas isso não muda o fato de que em todos os casos você ainda está reduzindo a profundidade de bits e essencialmente desperdiçando uma parte da largura de banda na transmissão de zeros de informação útil.

Este PDF tem mais informações e algumas ilustrações excelentes se você estiver interessado em aprender mais.

O resultado da redução do volume no hardware depende de como o controle de volume é implementado. Se é digital, então o efeito é o mesmo que reduzir o volume no software, então provavelmente há pouca ou nenhuma diferença em qual você usa, em termos de qualidade de áudio..

Idealmente, você deve produzir o áudio do seu computador no volume máximo, de modo a obter a maior resolução (profundidade de bits) possível e, em seguida, ter um controle de volume analógico como uma das últimas coisas na frente dos alto-falantes. Supondo que todos os dispositivos no seu caminho de sinal são de qualidade mais ou menos comparável (ou seja, você não está emparelhando um amplificador low-end barato com uma fonte digital de ponta e DAC), que deve fornecer a melhor qualidade de áudio.

@Joren postou uma boa pergunta nos comentários:

Então, se eu quiser definir o controle de volume de software para o máximo, como faço para lidar com meus controles analógicos, de repente, ter um intervalo utilizável super minúsculo? (Porque mesmo girando o volume analógico para a metade é muito alto.)

Isso pode ser um problema quando o controle de volume faz parte de um amplificador, o que é provavelmente o caso da maioria das configurações do computador. Como o trabalho de um amplificador é, como o nome sugere, amplificar, isso significa que o ganho do controle de volume varia de 0 a mais de 1 (geralmente muito mais), e no momento em que você transformou o controle de volume no meio do caminho, você provavelmente não está mais atenuando, mas na verdade amplificando o sinal além dos níveis que você definiu no software.

Há algumas soluções para isso:

Obtenha um atenuador passivo. Como não amplifica o sinal, seu ganho varia de 0 a 1, o que lhe dá uma faixa utilizável muito maior.

Tem dois controles de volume analógicos. Se o seu amplificador de potência ou alto-falantes tiverem controle de volume ou entrada, isso funcionará muito bem. Use isso para definir um nível de volume principal para que o intervalo utilizável do controle de volume normal seja maximizado.

Se os dois anteriores não forem possíveis ou viáveis, simplesmente diminua o volume no nível do SO, até alcançar o melhor compromisso entre a faixa utilizável no controle de volume analógico e a qualidade de áudio. Mantenha programas individuais a 100%, de modo a evitar várias reduções de profundidade de bits seguidas. Espero que não haja uma perda perceptível na qualidade do áudio. Ou, se houver, então provavelmente começaria a procurar um novo amplificador que não tivesse entradas tão sensíveis, ou melhor ainda, tivesse um jeito de ajustar o ganho de entrada..

@Lyman Enders Knowles destacou nos comentários que a questão da redução de profundidade de bits não se aplica aos sistemas operacionais modernos. Especificamente, começando com o Vista, o Windows automaticamente faz o upsamples de todos os fluxos de áudio para o ponto flutuante de 32 bits antes de fazer qualquer atenuação. Isso significa que, por menor que seja o volume, não haverá perda efetiva de resolução. Ainda assim, eventualmente, o áudio tem que ser convertido para baixo (para 16 bits ou 24 bits, se o DAC suportar isso), o que irá introduzir alguns erros de quantização. Além disso, atenuar primeiro e amplificar posteriormente aumentará o nível de ruído, de modo que o conselho para manter os níveis de software a 100% e atenuar o hardware, o mais próximo possível do final da sua cadeia de áudio, ainda permanece.

Tem algo a acrescentar à explicação? Soe fora nos comentários. Quer ler mais respostas de outros usuários do Stack Exchange com experiência em tecnologia? Confira o tópico de discussão completo aqui.