Áudio digital e o significado de música 8 bits

Quando se fala de música 8 bits provavelmente a primeira lembrança que vem a nossa mente são as trilhas sonoras dos antigos consoles de videogames de décadas passadas. Atualmente, com uma simples pesquisa no Youtube sobre o tema, pode-se ver inúmeras versões de músicas recriadas com o timbre desses consoles em versões intituladas como 8 bits. Ao longo dos anos de estudo em acústica e áudio, algumas confusões em relação ao tema foram encontradas pelo autor deste artigo, especialmente em ambientes voltados a entusiastas do mundo do áudio e games. Essas dúvidas podem ser resumidas em algumas perguntas principais: uma música soa como trilha sonora de videogame por possuir 8 bits (ou menos) de resolução? Se gravarmos um instrumento real em 8 bits vai soar como se estivesse em uma das fases do Super Mario World? Para responder a isso, primeiramente, temos que entender o conceito de áudio digital, do significado de bit e resolução de áudio.

A tecnologia analógica foi substituída gradualmente pela digital nas recentes décadas, e apesar de alguns resistentes entusiastas desses antigos dispositivos, o meio digital permitiu elevar a outro nível o significado de avanço tecnológico.

A indústria musical, por sua vez, também não parou no tempo, e gradualmente, deixou de utilizar as fitas magnéticas e discos de vinil para dar lugar aos conversores A/D e armazenamento em computadores ou celulares.

Algumas tecnologias analógicas e digitais no mundo do áudio.

Porém antes de se tornar digital, os sinais gravados provêm de algum sinal analógico elétrico gerado por algum transdutor, como, por exemplo, um microfone.

O microfone transforma a energia sonora em um sinal elétrico analógico, medido em volts.

O sinal elétrico analógico tem por sua característica intrínseca ser contínuo, ou seja, formado por infinitos pontos. Isso quer dizer que ele possui informações em qualquer ponto de sua extensão. Nessas condições citadas, um computador conseguiria armazenar um sinal analógico? Não, pois ao possuir infinitos pontos a sua memória não conseguiria armazenar uma música se quer. Então, como solução, utiliza-se somente alguns pontos do sinal, amostrados periodicamente em intervalos de tempo, criando-se, então, a frequência de amostragem.

Amostragem do sinal no tempo.

A frequência de amostragem é, então, o número de amostras que o sinal digital possui por segundo, um CD por exemplo, possui uma amostragem de 44100 Hz, isso quer dizer que em cada segundo de reprodução existem 44100 amostras com informações.

E como o computador entende a amplitude do sinal? É neste momento que entram os bits. Para cada um destes pontos amostrados, será atribuído um valor em bits que corresponde a amplitude do sinal, de acordo com o número de bits disponíveis (bit depth) pelo conversor A/D.

Os bits são números binários, que podem ser dois valores: “0” ou “1”, e é a menor unidade de leitura/armazenamento do computador, sendo que sequências de bits representam algum número decimal ou uma palavra, como mostrado abaixo:

O computador lê sequências de bits em altíssima velocidade…..

Cada número decimal pode ser convertido em um binário correspondente. Para uma quantização com 3 bits, tem-se, por exemplo:

Uma quantização em 3 bits pode gerar um sinal com 8 possibilidades de amplitudes diferentes, já os 16 bits do CD podem gerar 65536. A imagem abaixo representa uma quantização em 4 bits.

Representação do sinal analógico com o digital quantizado em 4 bits.

Uma vez compreendido o conceito de bits e seus efeitos na forma de onda, podemos introduzir agora a sua relação com o áudio em games.


Os jogos antigos possuem trilhas sonoras cujo timbre é marcante e bastante reconhecível, remetendo imediatamente aos jogos da época. Voltando à pergunta inicial do texto, por que essas trilhas sonoras soam assim? Será que é porque tem a resolução de 8 bits?

O leitor poderá tirar as suas conclusões gradualmente, ouvindo os áudios abaixo de uma gravação de violão, primeiramente gravada em 16 bits:

Reduzindo-se, então para 8 bits:

O sinal em 8 bits tem sua forma de onda praticamente igual a do original, além de soar muito semelhante.

Agora em 4 bits, as diferenças já se tornam gritantes:

A forma de onda já toma proporções mais quadradas:

2 bits!

E, por fim, 1 bit!

Neste momento do artigo qualquer leitor já deve ter notado que reduzir o número de bits acrescentou cada vez mais ruído e distorções ao sinal, mas em momento algum dos exemplos acima, passou perto de soar como o timbre de um videogame. No exemplo de 8 bits, a diferença é tão pequena que possivelmente ninguém note diferença para o áudio original utilizando equipamentos de reprodução simples.

Abaixo de 4 bits nada de interessante acontece além de adicionar muita distorção ao sinal tornando-o praticamente insuportável de se ouvir.

No fim das contas, o que gerava o timbre clássico dos nossos antigo consoles era o simples fato de suas trilhas sonoras serem construídas em sintetizadores de ondas triangulares e quadradas em seus chiptunes, e portanto, soavam desse jeito por causa do timbre característico dessas formas de onda, tendo assim, nenhuma relação com o número de bits de resolução do áudio, que por sua vez soariam exatamente da mesma forma se tocado em resoluções altas como 16 ou 24 bits.

As distorções que ocorrem ao diminuir o número de bits é devido a aparição de ondas quadradas no sinal, que surgem ao “corte” das formas senoidais do sinal em seus pontos extremos, levando a geração de harmônicos.

A saturação do sinal gera distorções (harmônicos).

Alguns pontos importantes para se manter em mente:

  • As intituladas músicas 8 bits, que muitas vezes são músicas já existentes de diversos gêneros, recriadas para soar de forma computadorizada, não soam dessa forma porque tem 8 bits, e dificilmente sua resolução tem essa quantização. Elas soam assim pela forma que foi criada;
  • Instrumentos reais ao serem reproduzidos em uma quantização menor que 8 bits de quantização vão soar totalmente distorcidos, e não como um videogame.

São pequenos detalhes, mas é preciso ter a consciência da diferença entre resolução 8 bits e estilo musical 8 bits que podem levar a interpretações técnicas errôneas.

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Marcel Pozzobon Borin | marcel.borin@harmoniaacustica.com.br