Entenda melhor os jargões de áudio e vídeo (codecs)
07 de março de 2008, 18:07O conhecimento de termos e conceitos passa pela compreensão de traduções obscuras. Entenda o que são codecs.
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Se a memória não me trai, eu me lembro de ter sido do grande intelectual e scholar brasileiro Antonio Houaiss a colocação de que a conquista do conhecimento passa antes pela tradução de termos e conceitos. E este foi, sem sombra de dúvida, o principal princípio que me norteou desde que entrei pela primeira vez numa sala de aula, para tentar minimizar o trauma daqueles alunos que ali estavam, tentando não se abaterem diante de uma montanha de informações, que eles julgavam nunca ter condições de dominar adequadamente.
Como os campos de conhecimento são vastos e cada um deles abre uma porta para outro mundo, ainda mais complexo, não é possível guardar tantas informações, ao ponto de se saber tudo, mesmo com QI elevado. Aliás, se me permitirem um pequeno desabafo, esta estória de QI alto é racista, e não tem nada a ver com isso. Eu posso falar por mim mesmo: quando adolescente, eu só queria saber era de futebol na rua, as minhas notas no colégio e depois na faculdade eram, na sua maioria, regulares ou ruins. Nada disso me impediu de tomar jeito na vida, aos 21 anos e meio, mais ou menos, terminar a faculdade, me tornar professor universitário, mestre e depois PhD na minha área de estudo. Gênio??? Pois sim, posso lhes garantir que não!
E enquanto na sala de aula, as coisas para o professor podem ser relativamente mais fáceis, a partir do instante que a platéia e as suas limitações naturais são conhecidas, diante do público leitor esta tarefa é bem mais complicada. O problema psicológico, entendo eu, é que ninguém gosta de sentir os jargões da tecnologia jogados na cara, às vezes até por interlocutores que eles mesmos sequer entendem direito o que estão dizendo.
E por isso, antes de ir adiante, eu já quero deixar bem claro ao leitor o seguinte: 1 – ninguém nasce sabendo; 2 – a gente cresce e morre, sem saber tudo; 3 – a satisfação da conquista é diretamente proporcional ao esforço para consegui-la; 4 – eu estaria sendo mentiroso e pretensioso, se dissesse que conseguiria resolver isso num espaço restrito como esta coluna! 5 – eu não estaria mentindo se afirmasse que se eu consegui conquistar alguma coisa na vida, qualquer um com a mesma vontade também pode!
A alta tecnologia de áudio e vídeo passa antes por conceitos da Física, e depois por conceitos da informática. Sim, amigos, meu velho professor de Física tinha razão: é pelo domínio desta disciplina que a gente entende muita coisa da rotina do dia-a-dia, e no caso seriam os campos da acústica, eletricidade e da ótica, que têm uma prevalência acentuada, para qualquer coisa relativa ao que a gente costuma chamar de “moderno”. E recentemente, com os avanços em microprocessadores, se torna imperativo ter pelo menos uma noção básica de termos que a informática impôs ao usuário.
Áudio e vídeo hoje em dia são uma corrente de bits
A idéia do engenheiro alemão Konrad Zuse, de aplicar cálculos em notação binária nos primeiros computadores que ele desenhou, ainda na década de 1930, dá frutos até hoje.
Resultado da amostragem, traduzida depois na integração da onda senoidal, a informação digital corre célere através dos diversos tipos de cabo, na forma de uma corrente de bits, cujo nome em inglês, bitstream, é de largo uso entre os audiófilos pós-CD. Mas o vídeo também se digitalizou e assim entender o que é, na prática, o tal bitstream passou a ser útil, no conhecimento de outros valores de grandeza, entre eles a qualidade do sinal.
A velocidade da corrente de bits, medida na unidade de tempo (bits por segundo), é indiretamente proporcional à compressão da informação da fonte. Note que compressão se refere à diminuição do tamanho de um arquivo, pela retirada de informações digitais supostamente redundantes. Por exemplo, um arquivo fonte de música, se comprimido a 128 kbps (kilobits por segundo) no formato MP3, ocupará menos espaço de memória do que o mesmo arquivo, comprimido a 192 kbps.
Isto implica, por outro lado, numa velocidade menor de transmissão, o que é interessante em termos da sua portabilidade (capacidade de um sistema de transportar dados).
Só que, ao contrário dos arquivos comuns de computador, os arquivos de áudio e de vídeo tendem a perder qualidade, à medida que a compressão aumenta. Por isso, um arquivo MP3 em 128 kbps é ótimo para se economizar espaço em disco ou ser transmitido por uma rede, mas não é tão bom assim, quando a qualidade da fonte anda a prêmio.
A economia de espaço de memória é boa, por um lado, por ser menos demandante para a transmissão de dados (já que arquivos menores passam mais rápidos, num bitrate menor), mas ruim para a preservação dos dados originados da fonte. Por causa disso, por exemplo, a qualidade de imagem de um DVD tende a ser sempre pior do que a mesma imagem num disco Blu-Ray.
Idealmente, a qualidade da informação da fonte deveria se manter inalterada, apesar do aumento da compressão e de um bitrate menor, mas não sendo o caso, a única solução à vista é aumentar o espaço na mídia de transporte, diminuir a compressão e aumentar o bitrate. Com o advento do vídeo e do áudio em alta definição, é exatamente isso o que acontece.
Com espaço de memória maior, resta a questão da velocidade de transmissão: num DVD, ela tipicamente varia entre 5 a 10 Mbps (Megabits por segundo), no HD-DVD, ela pode chegar até uns 30 Mbps, e no Blu-Ray até 50 Mbps.
A economia de espaço versus eficiência dos codecs
Toda e qualquer informação digital de áudio e vídeo é codificada num determinado formato. Para a reprodução, esta informação é então decodificada por um programa contida num microchip (caso dos aparelhos de mesa) ou instalado no disco rígido do seu computador.
O termo “codec”, usado para identificar programas de áudio e vídeo, é oriundo deste processo codificador/decodificador, em inglês “COding/DECoding”. Cada tipo de codec pode ter mais de uma variante. Veja nesta página o exemplo dos vários tipos de MPEG.
Codecs podem ser classificados como eficientes se economizarem espaço de memória, sem perder a qualidade da informação da fonte. Ao economizar espaço, o bitrate necessário para a sua transmissão pode ser bem menor! Para muitas aplicações, como o vídeo de alta definição, os codecs mais eficientes têm preferência, quando se trata de economizar espaço na mídia.
Como comentei anteriormente, a economia de espaço de um codec só é possível se a informação original for comprimida. Neste caso o codec é chamado de lossy (com perda de informação). Se o codec não for comprimido, ele é chamado de lossless (sem perda de informação).
Um exemplo de codec lossy é o Dolby Digital 5.1, comprimido a 384 kbps ou 448 kbps no DVD, e a 640 kbps no Blu-Ray. O seu equivalente lossless é o Dolby TrueHD, que é transmitido em até 18 Mbps.
Nos casos das mídias que transmitem áudio e vídeo simultaneamente, como o DVD, o Blu-Ray, etc., a qualidade final é, em grande parte, dependente da compressão da informação original, de um ou de outro, ou da soma dos dois. Por isso, é sempre mais interessante que o espaço da mídia e a velocidade de transmissão dos bits sejam o de maior valor possível.
Note que, neste particular, codecs eficientes não são necessariamente melhores do que os ineficientes. Se a mídia comportar valores de espaço de memória e de bitrate altos, qualquer codec, mesmo ineficiente, pode ser usado sem maiores problemas. E a recíproca é verdadeira: se a mídia não comportar isso, codecs mais ineficientes não poderão ser usados em conjunto. Na prática, um deles será sacrificado, e geralmente o sacrifício é na parte de áudio, cuja falta de virtude nem sempre é notada pelo usuário.
Este é, aliás, um dos motivos pelos quais o Blu-Ray ganhou justificada reputação entre os hobbyistas: o disco comporta codecs de vídeo ineficientes, como o MPEG-2 HD, e ainda sobra espaço para codecs sem compressão, como o LPCM multicanal, que é um dos mais demandantes entre todos os codecs de áudio lossless.
Note que, para se obter qualidade não basta existir somente espaço de memória, é preciso também que os decodificadores (chips e programas) atendam às expectativas de transmissão de dados. Isto implica em dizer que toda a cadeia de reprodução se tornará complexa, à medida que seus diversos componentes precisam estar de acordo com as especificações de demanda do sistema.
Cabos
Isto inclui também os cabos de ligação necessários para a transmissão da informação. Note que todo o design de um sistema deve contemplar que tipo de transmissão vai ser usado, e como o sinal precisa chegar ao seu destino. Nos dias de hoje, os sistemas de alta definição, tanto de áudio quanto de vídeo usam o padrão HDMI, que passa informação digital (sem conversão ou reconversão em ambiente analógico), com bitrate alto, cujo valor final é dependente da sua versão.
A informação digital passa também por cabos coaxiais ou óticos, mas estes têm, em função do seu bitrate e largura de passagem de bits (bandwidth), incapacidade de passar sinais de grande demanda de transmissão. [Webinsider]
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1° Nandico Data: 12/03/2008 às 10:13 am
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Professor, texto fantástico! É um bom ponto de partida para quem quiser refinar os temas comentados em outras fontes, tendo o embasamento por aqui. Aguardo a continuação do tema. Um abraço e parabéns!