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Áudio PCM

Áudio PCM

Em termos básicos, um arquivo de áudio PCM é uma interpretação digital de uma onda sonora analógica (1) cujo objetivo é replicar as propriedades de um sinal de áudio analógico (3) o mais próximo possível da fonte original (4), chamada fidelidade (2). A conversão do áudio PCM analógico para digital é feita através de um processo chamado amostragem (5). No processo de amostragem, consideraremos a taxa amostral (7) e a profundidade da broca (6).

Primeiro, vamos definir o áudio PCM, depois explicaremos como vamos do analógico para o digital. Também vamos compará-lo com Dolby Digital e Bitstream. Vamos.

O áudio PCM (Modulação do Código de Pulso) é um processo que é utilizado para converter sinais de áudio analógicos que são representados por formas de onda em sinais de áudio digitais que são representados por uns e zeros sem compactação nem perda de informações.

Esse processo permite que a gravação de imagens sonoras, seja uma performance musical ou uma trilha sonora de filme seja gerenciada em um espaço menor, virtual e fisicamente, sem perder a qualidade.

Para ter uma ideia visual do espaço ocupado pelo áudio analógico e digital, compare o tamanho de um disco de vinil (áudio) com o de um CD (digital).

 

Os fluxos de áudio PCM têm propriedades básicas que determinam sua fidelidade ao sinal analógico original: a taxa de amostragem e a profundidade do bit

  • A taxa amostral, ou seja, o número de vezes por segundo que as amostras são colhidas; e a profundidade do bit
  • A profundidade de bits é o número de bits de informação em cada amostra e determina o número de valores digitais possíveis que cada amostra pode tomar.

O áudio PCM (Modulação do Código de Pulso) é um processo que é utilizado para converter sinais de áudio analógicos que são representados por formas de onda em sinais de áudio digitais que são representados por uns e zeros sem compactação nem perda de informações

O áudio PCM é o padrão de áudio para todos os formatos de consumo digital, como CDs, DVDs, Blu-Ray Discs, etc.

Os fluxos de áudio PCM têm propriedades básicas que determinam sua fidelidade ao sinal analógico original: a taxa de amostragem e a profundidade do bit

O ato de converter o som analógico em som digital é a base para o áudio digital. Isso reproduz o som através do uso de sinais digitais, que são muito mais fáceis de trabalhar, pois podem ser corrigidos sem perder qualidade e, de fato, podem soar melhor.

O áudio digital faz parte da indústria fonográfica desde a década de 1970, apesar das gravações experimentais da década de 1960. O formato típico de áudio digital é áudio PCM ou modulação de códigos de pulso de som.

A Modulação do Código de Pulso (áudio PCM) representa sinais analógicos em formato digital. O áudio PCM é o padrão para áudio em computadores e é usado no formato cd de áudio, também. O formato de CD de áudio é referido como “Redbook” e é propriedade da Royal Philips Electronics, Inc., conhecida simplesmente como Philips, e deve ser licenciada por eles para ser usada. Quantificado em código numérico, tipicamente binário, o áudio PCM começa como sinais analógicos amostrados para a magnitude e depois são convertidos.

Conversão para áudio PCM digital

A conversão do áudio ANAlógico para PCM digital pode ser complexa, dependendo do conteúdo a ser convertido, da qualidade desejada que você deseja alcançar e de como as informações devem ser armazenadas, transferidas e distribuídas.

A conversão do áudio PCM analógico para digital é feita através de um processo chamado amostragem.

Como mencionado anteriormente, o som analógico se move em ondas, enquanto o áudio digital é uma série de uns e zeros.

Para capturar o som analógico usando áudio PCM, devem ser amostrados pontos específicos na forma de onda sonora de um microfone ou outra fonte de áudio analógica.

A quantidade da forma de onda analógica amostrada em um determinado ponto (chamados bits) também faz parte do processo. Mais pontos amostrados em combinação com seções maiores de uma onda sonora amostrada em cada ponto significa mais precisão revelada no final do ouvinte.

 

Como exemplo, para um CD de áudio, uma forma de onda analógica é amostrada 44,1 mil vezes por segundo (ou 44,1kHz), com pontos de 16 bits de tamanho (profundidade de bit). Em outras palavras, o padrão de áudio digital para áudio de CD é de 44,1 kHz / 16 bits.

PCM Audio e Home Cinema

O áudio PCM é usado em CD, DVD, Blu-ray e outras aplicações de áudio digital. Quando usado em aplicativos de som surround, é frequentemente referido como modulação linear de áudio PCM ou código de pulso linear (LPCM).

O áudio PCM produz uma série de números ou dígitos, e por isso esse processo é chamado digital. Cada um desses dígitos, embora em código binário, representa a amplitude aproximada do sinalal amostra naquele instante.

Na Modulação do Código de Pulso, o sinal da mensagem é representado por uma sequência de pulsos codificados. Este sinal de mensagem é obtido representando o sinal de forma discreta tanto no tempo quanto na amplitude.

A modulação do código de pulso (PCM é o acrônimo em inglês de Pulse Code Modulation) é um método de modulação usado para transformar um sinal analógico em uma sequência de bits (sinal digital ) método inventado pelo engenheiro britânico Alec Reeves em 1937 e que é a forma padrão de áudio digital em computadores, discos compactos, telefonia digital, e outras aplicações similares. Em um fluxo PCM a amplitude de um sinal analógico é regularmente amostrada em intervalos uniformes, e cada amostra é quantificada para o valor mais próximo dentro de uma gama de etapas digitais.

A modulação linear do código de pulso (LPCM by stands for Linear Pulse Code Modulation ) é um tipo específico de áudio PCM no qual os níveis de quantização digital são linearmente uniformes. Isso contrasta com as codificações de áudio PCM em que os níveis de quantização variam em função da amplitude do sinal amostrado e dos algoritmos de A-law e Mu – Law . Embora o áudio PCM seja um termo geral, ele é frequentemente usado para descrever sinais codificados linearmente como no LPCM.

Os fluxos de áudio PCM têm propriedades básicas que determinam sua fidelidade ao sinal analógico original:

  • a taxa amostral, ou seja, o número de vezes por segundo que as amostras são colhidas; e a profundidade do bit
  • A profundidade de bits é o número de bits de informação em cada amostra e determina o número de valores digitais possíveis que cada amostra pode tomar.

O método utiliza uma amostra da abscissa do sinal em intervalos regulares; os valores de leitura são então quantizados desordenados e finalmente digitalizados (geralmente codificados em forma binária ). O áudio PCM é amplamente utilizado em sistemas de telefonia, mas muitos padrões de vídeo, como ITU-R BT.601, também são baseados neste princípio. Uma vez que o áudio PCM puro requer um bitrate muito alto, os padrões de vídeo do consumidor, como DVD ou DVR, são baseados em suas variantes que fazem uso de técnicas de compressão. Com muita frequência, a codificação de áudio PCM é usada para facilitar transmissões digitais em forma serial.

O áudio PCM é melhor que o Dolby Digital?

O áudio PCM é melhor que o Dolby Digital porque, enquanto o áudio PCM não é comprimido, o Dolby Digital é comprimido. Portanto, o PCM tem mais fidelidade à faixa de origem, enquanto o Dolby Digital ocupa menos espaço graças à compressão.

No entanto, Dolby TrueHD, por outro lado, é um formato de áudio sem perdas, como um arquivo zip, que é idêntico ao áudio PCM, em teoria. Existem algumas diferenças técnicas, mas em termos de qualidade de som e fidelidade à fonte, elas são idênticas.

PCM vs Bitstream

Para a configuração PCM e Bitstream em diferentes equipamentos, leia nosso artigo sobre PCM versus Bitstream, qual escolher, não há resposta direta que eu possa fornecer aqui porque essa seleção dependerá de seus requisitos.

Prós e Contras de áudio PCM

Profissionais

A vantagem da codificação de sinal digital, como usado pelo áudio PCM, sobre um sinal de tempo contínuo é a maior tolerância à interferência. A codificação binária do receptor só tem que distinguir entre um sinal alto e baixo (0 e 1). Os diferentes tipos de modulação (exceto o áudio PCM são modulação de amplitude de pulso, modulação da largura do pulso, modulação da fase de pulso, modulação digital de modulação de frequência de pulso) também têm uma “resistência” diferente contra erros sistemáticos ou aleatórios. Com sinais modulados em áudio PCM, em contraste com os outros tipos de modulação, a interferência sinusoidal (por exemplo, o hum de rede ) pode ser eliminada por amplificadores de regeneração. Por essa razão, esse método não se estabeleceu apenas na tecnologia de comunicação, mas também na tecnologia analógica clássica ( alta fidelidade ).

Contras

A desvantagem da codificação de áudio PCM é que é necessário um alto taxa de transferência de dados ( aproximadamente 1,4 Mbit /s pelo CD de áudio ), e é por isso que métodos de áudio PCM adaptados e expandidos são usados em várias aplicações e as informações digitais são reduzido por meio de codificação fonte.

Modulação

Na figura abaixo, um seno onda (em vermelho) é amostrado e quantificado em áudio PCM. As amostras são colhidas em intervalos de tempo regulares, mostrados como linhas cinzas verticais. Para cada amostra, um dos valores possíveis (no “eixo y”) é escolhido usando um determinado algoritmo. Isso produz uma representação completamente discreta do input signal (pontos azuis) que podem ser facilmente codificados como dados digitais para armazenamento ou manipulação posterior.

Para o exemplo de onda senoidal, pode-se verificar que os valores quantificados nos momentos amostrais são 8, 9, 11, 13, 14, 15, 15, 15, 14, etc. A codificação desses valores como números binários pode resultar no seguinte conjunto de mordiscos ou números de quatro bits: 1000, 1001, 1011, 1101, 1110, 1111, 1111, 1111, 1110, etc.

Esses valores digitais poderiam então ser processados ou analisados por um processador de sinal digital adicional. Vários fluxos de áudio PCM também podem ser multiplexados em um fluxo de dados agregado maior, geralmente para transmissão de vários fluxos através de um único link físico. Uma técnica usada para isso é chamada multiplexing de divisão do tempo (TDM) e é amplamente utilizado, especialmente em sistemas de telefonia pública modernos.

O processo de áudio PCM é comumente implementado em um único circuito integrado geralmente conhecido como conversor analógico-digital (ADC).

A figura abaixo mostra o arranjo dos elementos que compõem um sistema que usa modulação de pulso codificada. Por razões de simplificação, apenas os elementos para a transmissão de três canais estão representados.

Arranjo de elementos em um sistema de áudio PCM de 3 canais.

A figura abaixo mostra as formas de onda em diferentes pontos do sistema anteriormente representado.

O vocabulário utilizado na descrição do áudio PCM varia de acordo com as técnicas de quantificação utilizadas. Aqui estão alguns dos termos mais comuns:

  • Pulso: Estes são os pulsos de transmissão elétrica;
  • Modulação: é o processo de variar as características dos sinais para transmitir as informações;
  • Demodulação: produção de produção, ou dados, a partir do processo de modulação;
  • Amostragem: redução de um sinal contínuo para um sinal discreto que é traduzido em um conjunto de valores com base em um ponto no tempo.

Amostragem

É o processo que consiste em colher amostras (medidas) do valor do sinal, n vezes por segundo, o que representa n voltagem Níveis em um segundo. Para um canal telefônico de voz, basta coletar 8.000 amostras por segundo, ou seja, uma amostra a cada 125 μs, uma vez que de acordo com o teorema amostral, ao colher amostras de um sinal elétrico com uma frequência que é o dobro da frequência máxima do sinal, essas amostras conterão todas as informações necessárias para reconstruir o sinal original.

Como neste caso, a frequência amostral é de 8 kHz, seria possível transmitir até 4 kHz, portanto suficiente para o canal de telefone de voz, onde a maior frequência transmitida é de 3,4 kHz.

O tempo de separação entre amostras (125 μs) poderia ser usado para amostrar outros canais usando o procedimento multiplexação de divisão de tempo.

Quantização

É o processo pelo qual um certo discreto valor é atribuído para cada um dos níveis de tensão obtidos na amostragem. Na amostragem de conversas telefônicas, como as amostras podem ter um número infinito de valores na faixa de intensidade da voz, uma faixa que em um canal telefônico é de aproximadamente 60 dB. Para simplificar o processo, o que se faz é aproximar o valor mais próximo de uma série de valores predeterminados.

Os métodos para alcançar o áudio PCM variam dependendo da quantização ou processamento de sinal. As técnicas de quantização são baseadas em processos matemáticos como logarítmico, linear e adaptável.

Cada um controla o processamento de sinais de acordo com seu próprio conjunto de regras. No áudio, é utilizado um processo não comprimido de um sinal linear. As taxas de amostra para áudio variam para CDs e para programação de áudio. Maior largura de banda significa taxas de amostragem mais altas. A telefonia tem uma taxa de largura de banda mais baixa e usa um processo de sinal não linear.

Codificação

Na codificação, cada nível de quantização é atribuído a um código binário diferente. A forma de uma onda seria indicada como (f) na terceira figura

Na telefonia, o sinal de voz analógico com largura de banda de 4 kHz é convertido em um sinal digital de 64 kbps, um número obtido multiplicando a frequência amostral (2 x 4kHz) por 8 bits de cada amostra. Para transmitir múltiplos canais de voz, é utilizada a transmissão plesiocránua, na qual mais 29 sinais adicionais poderiam ser intercalados, se o formato de transmissão digital E1 for utilizado. Assim, 32 x 64 kbps = 2048 kbps são transmitidos (30 canais para sinais de voz, um para sinalização e outro para sincronização).

Demodulação

Para recuperar o sinal original dos dados amostrados, um “demodulador” aplica o procedimento de modulação ao contrário. Após cada período de amostragem, o demodulador lê o próximo valor e desloca o sinal de saída para o novo valor. Como resultado dessas transições, o sinal tem uma quantidade significativa de energia de alta frequência causada pelo Efeito Nyquist.

Para eliminar essas frequências indesejadas e deixar o sinal original, o demodulador passa o sinal através de filtros analógicos que suprimem a energia fora da faixa de frequência esperada. O teorema da amostragem mostra que os dispositivos de áudio PCM podem operar sem introduzir distorções dentro de suas faixas de frequência se fornecerem uma frequência amostral que é o dobro do sinal de entrada.

Nos sistemas padrão, os intervalos de quantização foram escolhidos de tal forma que essa distorção seja minimizada o máximo possível para que os sinais recuperados sejam uma imagem quase exata das originais. Dentro da recuperação do sinal, os intervalos de quantificação não são mais atribuídos, mas os níveis, equivalentes ao ponto médio do intervalo de quantização no qual a amostra normalizada é encontrada.

O circuito eletrônico envolvido na produção de um sinal analógico preciso a partir dos dados discretos é semelhante ao usado para gerar o sinal digital. Este circuito é chamado de conversor digital-analógico e é o usado por dispositivos DAC.

Limitações dos sistemas PCM

Existem fontes potenciais de deficiências implícitas em qualquer sistema de áudio PCM:

  1. Escolher um valor discreto que está próximo, mas não exatamente no nível de sinal analógico, para cada amostra, leva a um erro de quantização.
  2. Nenhuma medição de sinal é feita entre as amostras; o teorema amostral garante representação inequívoca e recuperação de sinal somente se não tiver energia na frequência metade da frequência amostral, conhecida como frequência de Nyquist ou superior; sinais em frequências mais altas geralmente não são representados ou recuperados corretamente.
  3. Uma vez que as amostras são dependentes do tempo, um sinal de relógio de precisão é necessário para reprodução precisa. Embora a codificação ou decodificação do relógio não seja estável, a variação de sua frequência afetará diretamente a qualidade de saída do dispositivo.

Digitalização como parte do processo pcm

No áudio PCM convencional, o sinal analógico pode ser processado (por exemplo, por compressão de amplitude ) antes de ser digitalizado. Uma vez digitalizado o sinal, o sinal de áudio PCM é geralmente submetido a processamento adicional (por exemplo, compactação de dados digitais).

Algumas formas de áudio PCM combinam processamento de sinal com codificação. Versões anteriores desses sistemas aplicaram processamento no domínio analógico como parte do processo de conversão analógica para digital; as implementações mais recentes o fazem no domínio digital. Essas técnicas simples têm sido amplamente consideradas obsoletas ao lado de técnicas modernas de compressão de áudio baseadas em transformações :

  • O DPCM (PCM diferencial) codifica os valores de áudio PCM como as diferenças entre os valores reais e previstos do sinal de entrada. Um algoritmo prevê a próxima amostra com base nas amostras anteriores, e o codificador só armazena a diferença entre esses valores. Se a previsão for razoável, menos bits podem ser usados para representar as mesmas informações. Para áudio, esse tipo de codificação reduz em cerca de 25% o número de bits necessários por amostra em comparação com o PCM.
  • O ADPCM (DPCM adaptativo) é uma variante de DPCM que varia o tamanho da etapa de quantização, para permitir reduzir ainda mais a largura de banda necessária para uma determinada razão de sinal para ruído.
  • A modulação Delta é uma forma de áudio PCM que usa um bit por amostra.

Na telefonia, um sinal de áudio padrão para uma única chamada telefônica é codificado como 8.000 amostras analógicas/seg, 8 bits cada, dando um sinal digital de 64 kbps conhecido como sinal DS0. A codificação padrão de compressão de sinal em um sinal DS0 é ou áudio Ley PCM (na América do Norte e Japão) ou Ley A PCM audio (na Europa e na maior parte do resto do mundo). Estes são sistemas de compressão logarítmica nos quais um número de amostras lineares de áudio PCM de 12 ou 13 bits são atribuídos a um valor de 8 bits. Este sistema é descrito no padrão internacional G.711. Uma proposta alternativa para um representação ponto flutuante, com mantissa de 5 bits e radix de 3 bits, foi abandonado.

Onde os custos do circuito são altos e a perda de qualidade de voz é aceitável, às vezes faz sentido comprimir ainda mais o sinal de voz. Um algoritmo ADPCM é usado para mapear uma série de amostras de mu-law de áudio pcm de 8 bits ou A-Law em uma série de amostras ADPCM de 4 bits. Dessa forma, a capacidade da linha é dobrada. A técnica é detalhada no padrão internacional G.726.

Mais tarde, descobriu-se que uma compressão ainda maior era possível e padrões adicionais foram publicados. Algumas dessas normas internacionais descrevem sistemas e ideias que são cobertos por patentes privadas e, portanto, o uso dessas normas exige pagamentos aos detentores de patentes.

Algumas técnicas ADPCM são usadas em comunicações de voz sobre IP.

Codificação para transmissão serial

Os sinais de áudio PCM podem ser retornados a zero (RZ) ou não-retorno a zero (NRZ). Para que um sistema NRZ seja sincronizado usando informações em banda, não deve haver longas sequências de símbolos idênticos, como uns ou zeros. Para sistemas binários de áudio PCM, a densidade dos símbolos “1” é chamada de densidade dos.

A densidade das que são frequentemente controladas usando técnicas de pré-codificação como Comprimento de execução limitado codificação, onde o código de áudio PCM é expandido para um código um pouco mais longo com um limite garantido na densidade dos anteriores à modulação no canal. Em outros casos, bits adicionais de quadro são adicionados ao fluxo, garantindo transições de símbolos pelo menos ocasionalmente.

Outra técnica usada para controlar densidades é o uso de um polinômial randomizador nos dados brutos que tende a converter seu fluxo em um fluxo que parece pseudoaleatório, mas onde o fluxo de dados brutos pode ser recuperado exatamente revertendo o efeito. do polinômial. Neste caso, longos golpes de zeros ou aqueles ainda são possíveis no início, mas são considerados improváveis o suficiente para que estejam dentro da tolerância normal à engenharia.

Em outros casos, o valor de corrente direta de longo prazo (DC) do sinal modulado é importante, uma vez que uma compensação dc tende a circuitos de detector de viés fora de sua faixa de operação. Neste caso, são tomadas medidas especiais para manter a contagem do deslocamento de DC acumulado e modificar os códigos, se necessário, de modo que o deslocamento dc sempre tende a zero.

Muitos desses códigos são códigos bipolares, nos quais os pulsos podem ser positivos, negativos ou nulos. No código de inversão de marca alternativa típica, pulsos não-zero alternam entre pulsos positivos e negativos. Essas regras podem ser violadas para gerar símbolos especiais que são usados para plotagem ou para outros fins especiais.

Histórico de áudio PCM

Vamos visitar como o áudio pcm se originou e como ele mudou para sempre a maneira como trocamos informações e, de certa forma, como nos comunicamos com o mundo.

Na história das comunicações elétricas, a primeira razão para provar um sinal foi ser capaz de intercalar amostras de diferentes origens telegráficas e enviá-las por um único cabo. A divisão de tempo multiplexing (TDM) telegráfica foi alcançada em 1858 pelo inventor americano Moses Gerrish Farmer por dois sinais telegráficos viajando no mesmo par de condutores, para o qual fez um pedido de patente que foi concedido em 1875.

O engenheiro eletricista Willard M. Miner, em 1903, usou um interruptor eletromecânico para multiplexing de tempo de vários sinais telegráficos e também aplicou essa tecnologia à telefonia. Ele teve conversas inteligíveis de canais amostrados a uma taxa acima de 3500 a 4300 Hz, mas o desempenho foi insatisfatório a menos do que essa velocidade. Este foi O TDM, mas com modulação da largura de pulso em vez de áudio PCM.

Em 1920, o sistema de transmissão de imagem de imagem de bartlane, nomeado por seus inventores britânicos Harry Guy Bartholomew e Maynard Leslie Deedes McFarlane, usou sinalização telegráfica de caracteres perfurados em fita de papel para enviar amostras de imagem quantizada em 5 níveis de cinza, um número que aumentou em 15 em 1929. A patente para este sistema foi aplicada na Grã-Bretanha em 1921 e nos Estados Unidos no ano seguinte e, neste último país, foi concedida em 1927.

As imagens que poderiam ser transmitidas através do Oceano Atlântico, entre os Estados Unidos e o Reino Unido, Em menos de três horas, eles foram decodificados no receptor usando impressoras telegráficas que tinham as tipografias certas.

Mas a primeira transmissão de uma imagem parada que é considerada digital ocorreu em 1957, quando Russell Kirsch processou através do SEAC (Standards Eastern Automatic Computer) do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos Estados Unidos, uma imagem de seu filho de 3 176 X 176 pixels. Esta tecnologia, com suas melhorias, seria usada pela NASA na década seguinte para a transmissão de imagens usadas em sensoriamento remoto.

Em 30 de novembro de 1926, o inventor americano Paul M. Rainey da Western Electric recebeu a patente de um sistema de telégrafo fac-símile que transmitia seu sinal usando áudio PCM de 5 bits, codificado por um conversor analógico-digital opomechanical.

A máquina não entrou em massa production. O engenheiro britânico Alec Reeves e o francês Edmond Maurice Deloraine, desconhecendo este trabalho anterior, conceberam o uso de áudio PCM para comunicações de voz em 1937 enquanto trabalhavam para a subsidiária francesa da empresa americana International Standard Electric Corporation. O pedido de patente explicou a teoria e suas vantagens, mas não ofereceu usos práticos.

Reeves e Deloraine solicitaram uma patente na França e nos Estados Unidos em 1938, e esta última foi concedida em 1941. A primeira transmissão de voz digital fez uso do sistema de criptografia e criptografia SIGSALY, usado para comunicações de alto nível de nações aliadas durante a Segunda Guerra Mundial, em 1943. Naquele ano, pesquisadores da Bell Labs que projetaram o SIGSALY perceberam que o uso de áudio PCM já havia sido proposto por Alec Reeves.

Em 1949, a Empresa Ferranti-Packard do Canadá construiu um sistema de rádio com áudio PCM que era capaz de transmitir dados de radar digitalizados a longas distâncias para o sistema DATAR da Marinha Canadense.

O áudio PCM na década de 1950 usou um tubo de raios catódicos com uma malha perfurada para codificar. Tal como acontece com um osciloscópio, o feixe foi escaneado horizontalmente a uma determinada taxa de amostragem, enquanto a deflexão vertical foi controlada pelo sinal de entrada analógica, fazendo com que o feixe passasse por porções altas ou baixas da malha. A malha interrompeu o feixe, produzindo variações de corrente de código binário. Esta malha foi perfurada para produzir sinais binários no código Gray em vez de usar o sistema binário natural.

Além do uso em telecomunicações, o sistema de áudio PCM passou a ser utilizado para gravação e produção de música. Em 1967, engenheiros do NHK Technical Research Laboratory (Japan Broadcasting Corporation) desenvolveram um gravador de áudio PCM monaural e, dois anos depois, desenvolveram um áudio PCM de dois canais que amostrava áudio em frequência de 32 kHz e resolução de 13 bits gravando os sinais em uma varredura helicoidal de gravador de fita de vídeo.

Entre 1969 e 1971, a empresa japonesa Denon contratou um gravador estéreo NHK para fazer gravações experimentais que levaram às primeiras gravações comerciais feitas digitalmente: os álbuns “Something” do saxofonista de jazz americano Steve Marcus e “The World of Stomu Yamash’ta”, do músico e compositor japonês Stomu Yamashta, ambos produzidos em 1971.

Os resultados dessas gravações levaram Denon a projetar seu próprio equipamento de áudio PCM baseado em gravadores de vídeo, áudio de 8 canais amostrado a 47,25 kHz com resolução de 13 bits. Inicialmente, eles criaram o modelo DN-023R para uso dentro de seus estúdios de gravação em Tóquio, e em 1977 a Denon, uma empresa da qual revisamos muitos produtos, desenvolveu um sistema de gravação de áudio PCM melhorado e menor, o DN-034R, como equipamento móvel que foi trazido para estúdios japoneses, França e Estados Unidos para fazer gravações comerciais.

No Reino Unido, a empresa britânica BBC também experimentou o uso da tecnologia de áudio PCM com o desenvolvimento de um sistema de áudio de 13 canais, feito em 1972 para melhorar o áudio de suas transmissões de televisão. Este sistema continuou a ser usado até 10 anos depois.

Por sua vez, engenheiros da empresa britânica, agora extinta, a Decca Records também desenvolveu, em meados da década de 1970, equipamentos de gravação de áudio digital e pós-produção para uso interno, com base no gravador de vídeo da série. IVC800 da empresa americana International Video Corporation.

Esses sistemas estavam em uso até novembro de 1997, quando a Polygram Records, compradora da Decca Records, fechou o “Decca Recording Center” e enviou dez dessas equipes para sua subsidiária holandesa, para fazer transcrições digitais de seu material de arquivo.

Nos Estados Unidos, a empresa Soundstream fundada na Universidade de Utah em 1975 por Thomas G. Stockham, tornou-se a primeira no país a produzir gravações de áudio digitais. O equipamento de gravação, que é considerado a primeira estação de trabalho de áudio digital do mundo, foi desenvolvido usando conversores ADC e DAC, uma unidade comercial de fita magnética para instrumentação da Honeywell, e um computador DEC. PDP-11/60 para armazenamento de áudio. Para gravação, linhas de comando de texto foram inseridas no computador.

Em 1978, a empresa 3M entrou na competição para o desenvolvimento de equipamentos de áudio PCM para gravação de áudio com seu sistema de áudio de 2 canais, amostrado a 50 kHz a 16 bits por amostra. A gravação foi armazenada em uma fita gravada a 45 polegadas por segundo. O sucesso do sistema 3M levou a empresa a produzir um gravador de áudio de 32 canais.

A Soundstream encerrou suas operações em 1983, incapaz de competir com a empresa japonesa Sony Corporation, que diminuiu a taxa de amostragem para 44,1 kHz. A empresa 3M também não pôde competir, já que os sistemas dessas empresas não usavam, como os projetados pela Sony, gravadores de vídeo para armazenar música digitalizada, o que era mais prático.

No Japão, a Sony desenvolveu seu primeiro processador de áudio digital para uso doméstico, o modelo PCM audio-1, que foi seguido pelo modelo PCM audio-1600, introduzido em março de 1978, e usando um gravador de vídeo em formato U-Matic.

Hoje, com a introdução da computação, o equipamento de gravação de áudio PCM não usa mais fitas, mas discos rígidos de computador para gravar de 1 a vários canais, usando hardware como cartões de som, alta qualidade Microfones. e misturando consoles juntamente com componentes de software comercial ou livre para gravação de áudio, edição e masterização.

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nelio alves

Sobre Nelio Alves

Nelio Alves é um engenheiro de sistemas de destaque na Universidade de São Paulo. Com sua mente analítica e habilidades técnicas, ele se destaca na resolução de problemas complexos. Sua paixão pela tecnologia e inovação impulsiona seu trabalho, contribuindo para avanços significativos no campo da engenharia de sistemas. Nelio é um profissional dedicado, comprometido com a excelência acadêmica e pesquisa, tornando-se uma influência valiosa no ambiente acadêmico e na busca por soluções inovadoras em sistemas complexos.