Quais são as diferenças entre MP3, FLAC e outros formatos de áudio?

O áudio digital existe há muito tempo, então há uma infinidade de formatos de áudio por aí. Aqui estão alguns dos mais comuns, o que os diferencia e o que usá-los para.

Antes de falarmos sobre os formatos de áudio do dia-a-dia, é importante que você entenda o básico, e isso significa entender o PCM. Depois disso, vamos lidar com formatos compactados.

Áudio PCM: Onde Tudo Começa

O Pulse-Code Modulation foi criado em 1937 e é a aproximação mais aproximada do áudio analógico. Isto é, uma forma de onda analógica é aproximada em intervalos regulares. O PCM é caracterizado por duas propriedades: taxa de amostragem e profundidade de bits. A taxa de amostragem mede com que frequência (em segundos) a amplitude da forma de onda é obtida e a profundidade de bit mede os possíveis valores digitais. Em termos de formatos de áudio, essa é basicamente a base.

O verdadeiro som, no mundo real, é contínuo. No mundo digital, não é. De alguma forma isso é mais confuso com o áudio do que com o vídeo, então vamos ver o vídeo como um ponto de comparação. O que interpretamos como “movimento” ou como “fluido” e em constante movimento é, na verdade, uma série de imagens estáticas. Da mesma forma, a amplitude das ondas sonoras em um formato digital não é "fluida" ou muda constantemente. Está mudando com base em certos critérios em intervalos pré-definidos.

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Eu sei que há muita coisa aqui que pode não ser de segunda natureza, a menos que você seja um engenheiro, físico ou um audiófilo, então vamos continuar com uma analogia.

Vamos dizer que a água que flui de uma torneira aberta é a sua fonte de áudio “analógica”. A temperatura da água podemos comparar com a amplitude de uma onda de áudio; É uma propriedade que precisa ser medida para que você possa aproveitá-la adequadamente. A amostragem é o número de vezes por segundo que você mergulha o dedo na água corrente. Quanto mais você mergulha seu dedo nele, mais “contínuas” as mudanças de temperatura se tornam. Se você enfiar o dedo na água corrente 44.100 vezes por segundo, é quase como manter o dedo lá embaixo o tempo todo, certo? Essa é a ideia básica por trás da amostragem.

A profundidade de bits é um pouco mais complicada. Em vez de usar o dedo, digamos que você tenha usado um termômetro de verdade. Basicamente, dizia "Quente" para qualquer coisa acima da temperatura ambiente e "Frio" para qualquer coisa abaixo. Independentemente de quantas vezes você mergulhou na água, isso não lhe daria muita informação útil. Agora, se em vez de apenas duas opções, digamos que o termômetro tinha 16 valores possíveis que você poderia usar para medir a temperatura da água. Mais útil, certo? A profundidade de bits funciona da mesma maneira, na medida em que valores mais altos permitem que mudanças mais dinâmicas na amplitude do som sejam retratadas com precisão.

Como mencionado anteriormente, o PCM é a base do áudio digital, juntamente com suas variantes. O PCM tenta modelar uma forma de onda, na maior quantidade possível de sua glória não comprimida. É especial, está pronto para ser preso em um processador de sinal digital e é mais ou menos universalmente jogável. A maioria dos outros formatos manipula o áudio por meio de algoritmos, portanto, eles precisam ser decodificados durante a reprodução. O áudio PCM é considerado "sem perda", é descompactado e, portanto, ocupa muito espaço no disco rígido.

O grupo descompactado: WAV, AIFF

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Tanto o WAV quanto o AIFF são formatos de contêiner de áudio sem perdas baseados no PCM, com algumas pequenas alterações no armazenamento de dados. O áudio PCM, para a maioria das pessoas, vem nesses formatos, dependendo se você usa o Windows ou o OS X, e eles podem ser convertidos entre si e sem prejudicar a qualidade. Ambos são também considerados “sem perdas”, não são comprimidos e um arquivo de áudio PCM estéreo (2 canais), amostrado a 44,1 kHz (ou 44.140 vezes por segundo) a 16 bits (“qualidade de CD”) equivale a aproximadamente 10 MB por minuto. Se você está gravando em casa para fins de mixagem, é isso que você quer usar porque é de qualidade total.

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Formatos sem perdas: FLAC, ALAC, APE

O Free Lossless Audio Codec, o Apple Lossless Audio Codec e o Monkey's Audio são todos formatos que comprimem áudio, da mesma forma que qualquer coisa é comprimida no mundo digital: usando algoritmos. A diferença entre arquivos zipados e arquivos FLAC é que o FLAC é projetado especificamente para áudio e, portanto, tem melhores taxas de compactação sem perda de dados. Normalmente, você está vendo cerca de metade do tamanho dos WAVs. Ou seja, um arquivo FLAC para áudio estéreo com “qualidade de CD” é de aproximadamente 5 MB por minuto.

O lado positivo é que, se você quiser fazer a manipulação de áudio, você pode converter de volta para um WAV sem perda de qualidade. Se você é um audiófilo e ouve muita música com faixas dinâmicas, esses formatos são para você. Se você tiver um grande conjunto de alto-falantes, latas ou fones de ouvido, esses formatos exibirão os tons para exibi-los.

Formatos com perdas: MP3, AAC, WMA, Vorbis

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A maioria dos formatos que você vê no uso do dia-a-dia é “com perdas”; algum grau de qualidade de áudio é sacrificado em troca de um ganho significativo no tamanho do arquivo. Um MP3 com “qualidade de CD” média é de cerca de 1 MB por minuto. Grande diferença em relação ao PCM, não? Isso é chamado de compactação, mas, diferentemente dos formatos sem perdas, você não pode obter essa qualidade de volta depois de despir os formatos com perdas. Diferentes formatos com perdas usam algoritmos diferentes para armazenar dados e, portanto, normalmente variam em tamanho de arquivo para qualidade comparável. Os formatos com perdas também usam taxa de bits para se referir à qualidade do áudio, que geralmente parece “192 kbit / s” ou “192 kbps”. Números mais altos significam que mais dados são bombeados, portanto há mais preservação de detalhes. Aqui estão alguns detalhes para os formatos mais populares.

MP3: MPEG 1 Audio Layer 3, o codec de áudio com perdas mais comum atualmente. Apesar de um monte de problemas de patente, ainda é incrivelmente popular. Quem não tem MP3s por aí?
Vorbis: Um formato lossy gratuito e de código aberto usado com mais freqüência em jogos para PC, como o Unreal Tournament 3. Os fãs de software livre, como muitos usuários de Linux, provavelmente verão muito desse formato..
AAC: Advanced Audio Coding, um formato padronizado agora usado com vídeo MPEG4. É altamente suportado devido à sua compatibilidade com o DRM (por exemplo, o FairPlay da Apple), suas melhorias em relação ao mp3 e porque não é necessária uma licença para transmitir ou distribuir conteúdo nesse formato. Os fãs da Apple provavelmente terão muito no AAC.
WMA: Windows Media Audio, formato de áudio com perdas da Microsoft. Ele foi desenvolvido e usado para evitar problemas de licenciamento com o formato MP3, mas devido a grandes melhorias e compatibilidade com DRM, além de uma implementação sem perdas, ainda está por aí. Foi muito popular antes do iTunes se tornar campeão da música DRMed.

Formatos com perdas são o que você usa para todas as coisas que você ouve e armazena. Eles são projetados para ser uma economia de espaço no disco rígido. Qual formato você escolhe depende do player de áudio digital que você usa, quanto espaço você tem, qual o tamanho de um nitpicker de qualidade que você é, e um monte de variáveis sobre. Hoje em dia, os computadores tocam qualquer coisa, a maioria dos tocadores de áudio (exceto o da Apple, é claro) faz vários formatos com perdas, e cada vez mais o FLAC e o APE. Apple adere ao MP3, ALAC e AAC.

Não é qualidade de áudio subjetivo?

Absolutamente, é. Em última análise, são seus ouvidos que estão consumindo a maior parte dessas coisas, mas isso é mais um motivo para pensar seriamente em qualidade. Quando eu comecei a criar minha coleção de música digital, eu não podia realmente dizer a diferença entre MP3s e CDs de áudio de 128kbit. Para os meus ouvidos, não houve diferença perceptível. Com o tempo, no entanto, notei que 256 kbit soavam muito melhor, e depois que eu consegui um ótimo (e caro!) Conjunto de fones de ouvido, voltei aos CDs de áudio em tempo integral! Também depende do gênero musical.

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Há um monte de variáveis aqui, pessoal, não se enganem sobre isso. Demorou um pouco antes de eu decidir usar FLAC para algumas músicas e 320kbps para o resto. O ponto que estou tentando fazer é que você deve experimentar para ver o que funciona melhor para você e sua música, mas esteja ciente de que, conforme seus gostos mudam, suas percepções, seu equipamento e a importância da qualidade também.

E todas essas coisas ficam ainda mais complicadas quando você não está apenas falando sobre música, mas sobre faixas de voz, efeitos sonoros, ruído branco e marrom, etc. Há todo um mundo de sons por aí, então não desanime! Ao aprender o que você pode e ouvir por si mesmo, você pode usar essa informação para sua vantagem em seus futuros projetos de áudio. Vou deixar você com alguns dos melhores conselhos que já recebi: “faça o que parece bom”.