Informação digital

Em um CD (e qualquer outra tecnologia de gravação digital), o objetivo é realizar uma gravação de alta fidelidade (o sinal original e o sinal reproduzido devem ser muito semelhantes) e reprodução perfeita (a gravação soa da mesma maneira toda vez que é executada, não importa quantas vezes seja executada).

Para atingir estes dois objetivos, a gravação digital converte a onda analógica em uma série de números e grava estes números em vez da onda. Esta conversão é feita por um dispositivo chamado conversor analógico-digital (ADC). Para reproduzir a música, a série de números é convertida novamente para a onda analógica por um conversor digital-analógico. Esta onda é amplificada e enviada para os alto-falantes que produzem o som.

A onda analógica criada pelo conversor será sempre igual, desde que os números não estejam corrompidos. Ela também será muito semelhante à onda analógica original se a conversão for feita de maneira adequada.

Você pode compreender melhor a alta fidelidade dos CDs se entender o processo de conversão analógico-digital. Vamos supor que você tenha uma onda sonora e queira gravá-la utilizando um conversor. Aqui está um exemplo de onda (considere que cada traço no eixo horizontal representa um milésimo de segundo):

Quando você converte a onda, você pode controlar duas variáveis.

• A taxa de amostragem (sampling rate) - controla a quantidade de amostras por segundo.
• A quantização (sampling precision) - controla a quantidade de gradações diferentes (níveis de quantização) de um som.

Na figura a seguir, vamos supor que a taxa de amostragem é de mil samples por segundo e a quantizaçao é 10.

Os retângulos verdes representam o som. A cada milésimo de segundo, o conversor olha para a onda e escolhe o número mais próximo entre 0 e 9. O número escolhido é exibido abaixo da figura. Estes números são a representação digital da onda original. Quando o conversor digital-analógico recria a onda a partir destes números, a figura seguinte exibe uma linha azul.

Você pode perceber que a linha azul perdeu alguns detalhes em relação à linha vermelha, significando que a fidelidade da onda reproduzida não é muito boa. Isso é conhecido como erro de conversão ou erro digital. Você pode reduzir o erro digital aumentando a taxa de amostragem e a quantização. Na figura seguinte, tanto a taxa como a quantização foram multiplicados por 2 (20 gradações com uma taxa de 2 mil samples por segundo).

Na figura seguinte, a taxa e a quantização foram dobrados novamente (40 gradações e 4 mil samples por segundo).

Você pode perceber que, ao aumentar a taxa de amostragem e a quantização, a fidelidade (similaridade entre a onda original e a informação gerada pelo conversor digital-analógico) aumenta. No caso do CD, a fidelidade é um fator importante, por isso, a taxa de amostragem é de 44.100 samples por segundo e o número de gradações é de 65.536. Com estas taxas, a informação gerada pelo conversor é tão parecida com a onda original que o som se torna "perfeito" para a maioria dos ouvidos humanos.