Quando você monta uma coleção de música ou áudio, surge a questão: em que formato armazenar as gravações? Essa escolha determina não apenas a qualidade do som, mas também o espaço em disco e a compatibilidade com seus dispositivos. Não é fácil fazer uma escolha certa, pois cada opção tem seus pontos fortes e fracos.
Neste artigo, analisaremos três formatos populares: o bom e velho MP3, o mais moderno AAC e o menos conhecido, mas interessante WavPack. Não vamos detalhar detalhes técnicos, mas explicaremos de forma simples e clara para quais situações cada um deles é adequado.
Na última análise, não existe um formato ideal para todos os casos. Tudo depende do que é mais importante para si: qualidade máxima, economia de espaço ou tendências. Vamos descobrir juntos qual formato será o melhor para suas tarefas.
MP3: distorções em cascata
Vamos começar com o formato mais popular. O MP3 é um monstro do Instituto Fraunhofer que conquistou o mundo. Por causa dele, hoje em dia ninguém pensa em usar WAV puro para gravar filhos. Mesmo quando é extrai áudio distorcido do YouTube, ele ainda é convertido para MP3, e com uma taxa de bits ridícula de 128 kbps. Não faremos isso e, para o teste, usaremos a versão mais atual do codificador LAME 3.100 com uma predefinição insana e uma taxa de bits de 320 kbps.
Na primeira figura, ficou claro que o espectro em MP3 sofre flutuações na área de alta frequência e é finalmente filtrado no limite de 20 kHz. É claro que este é o limite do teste sintético; num sinal musical real, ele certamente será ainda mais baixo. As dimensões da faixa dinâmica no arquivo MP3 não mudaram em relação ao original. Ou seja, o codificador LAME 3.100 com uma taxa de bits de 320 kbps não adiciona nenhum ruído próprio à gravação.
Distorções da forma do sinal de 1 kHz na coincidência em MP3 em comparação com o WAV original
A conversão para MP3 de um sinal único de 1 kHz revelou o aparecimento de várias pequenas distorções harmônicas. E embora formalmente a sua proporção seja pequena (0.0009%), ou seja, uma vez e meia a duas vezes menor do que na saída de um bom DAC, no espectro sonoro de uma gravação real, o seu número de forma avassaladora e imprevisível. Além disso, o "engrossamento" da base do pico estreito de 1 kHz não indica certos problemas originais, como o acúmulo de oscilações parasitas. Esta característica é ilustrada claramente pela onda “quadrada” de 100 Hz após sua conversão para MP3. Como se pode ver, o seu contorno perde nitides no eixo horizontal. Tudo isso acaba por variar em termos de fadiga auditiva ao ouvir MP3, infelizmente, mesmo com as taxas de bits mais altas.
Onda “quadrada” de 100 Hz após conversão para MP3 (em cima) e AAC (em baixo)
AAC: aumentar o volume, mas manter a pureza
O algoritmo AAC, que é utilizado pela Apple, entre outros, funciona de forma mais precisa. As emissoras de TV digital trabalham com este codec de áudio e, além disso, o AAC faz parte do pacote de contêineres MPEG-4.
A onda quadrada após a conversão em AAC mantém a sua forma, embora também tenham ocorrido distorções na base e harmónicas em torno do pico de 1 kHz, embora menos perceptíveis do que no MP3. Ao mesmo tempo, o AAC apresenta um nível de ruído medido 1 dB maior. O que isso significa – uma gravação gravada em cassete, talvez? Não, certamente o algoritmo AAC usa algo como Noise Shaping – uma grande invenção que permite reduzir erros de quantização através da mistura de um sinal de ruído pseudoaleatório. Repito, não se trata apenas de afogar as distorções abaixo dos limites de ruído – aqui é aplicada uma matemática mais sofisticada.
Para ilustrar, vamos ver os artefatos em torno do chamado teste de jitter na frequência de 11.025 kHz. Por que exatamente essa frequência? Porque a harmônica múltipla desse pico cai exatamente no limite superior do espectro do fluxo digital com amostragem de 44 kHz, e todas as outras ficarão fora dele. Pequenos picos parasitas, especialmente aqueles que estão localizados simetricamente em relação ao tom principal (produtos de modulação, “bandas laterais”) – esses são os grãos de jitter.
Estabilidade no teste de jitter AAC (em cima) e MP3 (em baixo)
Como podemos ver, o MP3 manteve um baixo nível de ruído, mas gerou mais jitter de alta frequência (mais óbvio ao ouvido), enquanto o AAC aumentou um pouco o ruído, mas evitou parasitas nas outras partes do espectro. Mas o codificador WavPack faz truques ainda maiores com o noise shape.
Se precisar compactar áudio sem perda de qualidade, a melhor escolha é o WavPack, que mantém todos os detalhes do original, como no WAV, mas ocupa menos espaço. Se o tamanho pequeno do arquivo for mais importante do que a qualidade ideal, MP3 e AAC são mais adequados: o AAC geralmente soa melhor na mesma velocidade, especialmente em baixas taxas de bits, e funciona bem em telemóveis e leitores. No final das contas, a escolha depende do que é mais importante: qualidade, tamanho ou compatibilidade com dispositivos.
WavPack: manter a frequência, alterar a resolução
Em geral, para ser breve, a matemática do codificador WavPack é hoje um dos protocolos mais flexíveis e interessantes para entusiastas de áudio, sem brincadeira. Ao contrário do FLAC, ele suporta cálculos de 32 bits (eu o recomendo para criar ripagens de vinil sem perdas). Além disso, no WavPack é possível até mesmo compactar um arquivo DSD sem convertê-lo para PCM. O tamanho desse arquivo será muito menor do que o dsf original. Mas falaremos sobre o WavPack sem perdas em outra ocasião. Por enquanto, vamos examinar o princípio único de funcionamento do codec com perdas WavPack.
Em uma das minhas análises, mostrei que, em alguns casos, ao comprimir com perdas, faz sentido reduzir não a frequência de amostragem, mas diretamente a largura de banda do sinal (ou seja, abaixo de 24 ou 16 bits), misturando cuidadosamente o desejo (ou seja, um perfil especial de ruído para reduzir erros de quantização). O WavPack percorre exatamente esse caminho, sem alterar a discriminação e a frequência, mas alterando a profundidade de bits, que agora é uma grandeza dinâmica, descrevendo o nível de volume do sinal. Lembra um pouco o princípio DSD, não é verdade?
É importante notar que, ao converter para um WavPack com perdas, é possível salvar alternativamente um arquivo “corretivo” paralelo, com o qual será possível restaurar completamente o original, até o último bit. No entanto, não será possível economizar espaço no disco neste caso, uma vez que o tamanho desse par corresponderá ao original sem perdas. No entanto, a funcionalidade do protocolo ainda é impressionante.
A taxa de bits do nosso arquivo de teste foi definida para 320 kbps, para comparar com o máximo dos nossos MP3 e AAC, mas, teoricamente, no WavPack, pode ser definida para um valor ainda mais alto. Isto é especialmente útil para alta resolução. A seguir, mostrarei como fazer isso – e não será mais necessário usar MQA!
Comparação das distorções harmônicas do original (verde) e do arquivo codificado em WavPack com perdas (branco). O nível de ruído reduzido e quase não há distorções
Nos gráficos, o WavPack com perdas demonstra uma louvável ausência de harmônicos, que apareceu nos dois codificadores anteriores devido ao modelo psicoacústico agressivo. No WavPack, não existem algoritmos complexos, nem filtros de resposta em frequência – funciona simplesmente uma ponderação dinâmica do nível do sinal para uma taxa de bits definida, e nada mais. Como resultado, o teste de 1 kHz produz apenas algumas harmônicas de ordem ímpar – 3ª, 7ª, 9ª e assim por diante. A faixa de frequência é preservada, assim como a onda quadrada. No teste de jitter de 11 kHz, além do aumento do ruído, não se observa nenhuma atividade parasitária no restante do espectro.
No teste de jitter com tom de 11025 Hz, o WavPack com perdas está tudo limpo
Para a experiência auditiva, selecionei algumas faixas bastante nítidas e bem gravadas, que também podem ser descarregadas e ouvidas em três opções de entrega com perdas com uma taxa de bits de 320 kbps: MP3, AAC e WavPack. Nesses dois arquivos, também serão anexados os originais FLAC na resolução padrão de CD de 16 bits/44 kHz.
A composição “White Wood” da banda Lush ajuda a avaliar a manipulação da faixa de alta frequência. Alguém no fórum brincou com a minha fidelidade ao shoegaze, mas é precisamente esse tecido frágil, mas espectralmente rico, que se revela muito sensível ao bulldozer dos codecs com perdas e ao equipamento de má qualidade. Basta ceder um pouco e todos os coros de guitarra com pratos de cobre se transformarão em lixo metálico. A segunda faixa, “Deep Sleep” dos B-52's, é um exemplo de masterização adequada com som suculento, efeitos de estúdio e faixa dinâmica preservada.
Como pode ver, não existe um vencedor universal nesta escolha. Tudo depende do que é mais importante para si numa situação específica.
Se precisa da compatibilidade máxima com qualquer dispositivo e está disposto a sacrificar um pouco mais de qualidade em troca de um tamanho de arquivo menor, sua escolha é o MP3. Para a maioria das tarefas diárias, como ouvir música com auscultadores ou armazenar a sua coleção pessoal, as suas capacidades são mais do que suficientes.
Quando o tamanho do arquivo é extremamente importante, mas você deseja manter uma qualidade de som melhor do que a do MP3, considere o AAC. Este formato tornou-se o padrão moderno para serviços de streaming e dispositivos móveis, oferecendo um excelente equilíbrio.
Se é um audiófilo, arquivo gravado que você é querido ou trabalha profissionalmente com som, então o WavPack é sua opção. Ele oferece uma preservação completa, pouco a pouco, do original, mas permite economizar espaço sem qualquer perda de dados. É a escolha para quem valoriza a precisão acima de tudo.
Na última análise, o melhor formato é aquele que se adapta perfeitamente aos seus objetivos, equipamento e ouvidos. Não tenha medo de experimentar e comparar o som por conta própria.
