Saiba Mais Sobre os Formatos de Áudio e Suas Principais Diferenças

Por que surgem?

Há uma infinidade de formatos de áudio. No site File Info, um banco de dados sobre extensões de arquivos, você encontrará centenas deles, como pode conferir neste link aqui. Listaremos aqui, de forma crescente, apenas os mais populares.

Essa grande quantidade de formatos de áudio surgem por interesses de empresas, necessidades de usuários, oportunidade, etc. O MP3 é o mais conhecido porque aliou tamanho pequeno com qualidade boa e se espalhou incontrolavelmente com o Napster. A partir daí, ganhou um público fiel. No entanto, isso não quer dizer que ele é o melhor.

A escolha do formato de áudio depende da sua necessidade. Como você viu, formatos que não sacrificam qualidade requer maior espaço em disco (HD), mas, em contrapartida, são os ideais para fins de backup, para quem tem ouvidos exigentes ou busca uma sonoridade mais avançada ou profissional. Já os formatos comprimidos valorizam a conveniência, a compatibilidade com vários tocadores e o armazenamento de uma quantidade muito maior de músicas num menor espaço em disco.

O áudio digital é a realidade de quase todo usuário de computador. Pela popularização imensurável do MP3 na última década, é comum considerarmos a extensão como a representação de um arquivo de áudio. Mas o fato é que o MP3 é apenas uma maneira de criar arquivos de músicas. Hoje, muitas dessas extensões atestam o avanço e a popularidade da digitalização do som, cada um com suas peculiaridades, vantagens e desvantagens.

O formato PCM - A origem de tudo

Para um melhor entendimento será necessário fazermos uma pequena e rápida teorização da parte técnica. Essa é a sigla para Pulse Code Modulation (Modulação por Código de Pulsos), e esta é a tecnologia mais antiga de digitalização sonora. A história do PCM começa na década de 30, como uma maneira de representar sinais analógicos de maneira digital, ou seja, com suas ondas representadas em intervalos regulares.

Da mesma maneira que um vídeo é de fato uma sequência de imagens fixas, a amplitude, ou seja, a extensão de uma onda sonora digitalizada não é constante. A digitalização sonora envolve basicamente dois parâmetros: taxa de amostra (sample rate) e profundidade de bit (bit depth). O primeiro indica a quantidade de vezes em que a amplitude de uma onda é medida, enquanto o segundo indica o número de bits em cada amostragem. A variação desses parâmetros indica a fidelidade do áudio à gravação.

Esse formato originou as diferentes maneiras de digitalização de áudio. A Sony e a Philips, na década de 70, desenvolveram a tecnologia e criaram o CD, que tem 44100 amostras por segundo (44.1 KHz) e amplitude de 16 bits. Já o PCM com 8 KHz de amostragem e 8 bits de resolução é utilizado no sistema telefônico.

Formatos não comprimidos e comprimidos

Formatos digitais de áudio se dividem basicamente em dois grupos: não comprimidos e comprimidos. Os primeiros garantem qualidade máxima, pois não modificam nenhum bit do original. Em contrapartida, exigem mais espaço. Um CD de áudio utiliza o formato CDDA (Compact Disc Digital Audio) e suporta 80 minutos de música, por exemplo. WAV e AIFF são exemplos de não comprimidos.

Já os formatos comprimidos,como o nome sugere, comprimem dados com o intuito de diminuir o tamanho deles. Formatos como APE, FLAC e M4A são conhecidos como lossless e capazes de comprimir áudio sem perder qualidade.

Outros formatos comprimem ainda mais os arquivos, ganhando muito espaço. No entanto, eles já utilizam o princípio de abrir mão da qualidade absoluta para ganhar mais espaço e comodidade. Uma maneira de conseguir isso é remover faixas de áudio teoricamente imperceptíveis pelo ouvido humano. Há perda de qualidade, mas muitas vezes ela é realmente imperceptível. Por isso, formatos comprimidos são mais populares para o usuário comum. Um exemplo é o MP3. Já os formatos WAV e AIFF são grandes e de qualidade. São dois bons exemplos de formatos não comprimidos.

Formato WAV

WAV é a sigla para Waveform Audio File Format, e foi desenvolvido pela Microsoft e IBM para armazenamento de áudio em PCs. É baseado em PCM e não “sacrifica” dados, portanto exige bastante espaço. Em média, ocupa até 10 MB por minuto. É compatível com praticamente qualquer tocador atual. Pela qualidade máxima, é indicado para edições, mixagens e trabalhos profissionais. Como limitação, arquivos nesse formato não podem ter mais que 4 GB. As extensões comuns são WAV e WAVE.

Formato AIFF

Já o AIFF é a sigla para Audio Interchangeable File Format, e pode-se dizer que é para a Apple (que o desenvolveu baseada em uma tecnologia da Electronic Arts) o que WAV é para a Microsoft. Também baseado em PCM, é um formato não comprimido, portanto de qualidade, mas que demanda espaço. A extensão comum é AIFF ou AIF, mas a lista de tocadores compatíveis é um pouco menor que o formato WAV.

Compressão sem perder qualidade

Há formatos que conseguem comprimir dados sem sacrificar qualidade, caso do M4A, APE e FLAC. Eles são conhecidos como lossless ou sem perda, em tradução livre. Esses formatos são como uma ponte entre qualidade e comodismo, pois são capazes de manter a qualidade original e inalterada em menos espaço do que WAV ou AIFF.

Formato FLAC

É a sigla para Free Lossless Audio Codec, criado em 2003. Como afirmam os desenvolvedores, é como se fosse um ZIP, porém feito especificamente para áudio e com a vantagem de poder ser executado em vários players. Ele também é baseado em PCM, e os dados têm uma espécie de assinatura que permitem a conferência da integridade do arquivo.

Uma vantagem do formato é o cue sheet, ou seja, um arquivo com todas as referências para a divisão de faixas de um álbum. Por exemplo, é possível ripar um CD em um único arquivo, e utilizar o cue sheet para dividir as faixas. O player ou gravador, neste caso, precisa ser compatível com a extensão CUE.

A velocidade de codificação nesse formato é rápida e exige menos processamento em comparação com outros codecs. Ele é não proprietário e pode ser usado livremente. A popularidade do formato cresce com o aumento da velocidade da conexão com a internet. Arquivos FLAC ultrapassam a marca dos 1000 kbps, atestando a qualidade de áudio.

A Extensão APE 

Esta é a extensão do Monkey Lossless Audio File, outra maneira de comprimir áudio sem perder qualidade, que também se descreve como um ZIP para músicas. Tem código aberto disponível, e conta com sistema de detecção de erros e sistema próprio de tags.

Em comparação com FLAC, apresenta melhores índices de compressão, porém requer mais recursos de processamento, de acordo com resultados de benchmarks.

Formato ALAC

Sigla para o formato Apple Lossless Encoder. O MP4 é um tipo de extensão que utiliza esse formato, juntando áudio e vídeo em um container. M4A é uma extensão com as faixas de áudio de filmes com codec MPEG-4.

FLAC, APE e ALAC em média digitalizam áudio com a metade do tamanho do arquivo original, podendo variar entre 40% e 60%. Esses formatos são bons para edição e para usuários que prezam pela qualidade máxima. Uma opção para um backup de sua coleção de CDs, por exemplo. Imagine que você fez toda sua coleção em MP3, e aí percebe que surgiu uma tecnologia melhor? Ao fazer o backup com uma tecnologia sem perda, as cópias permanecem fiéis aos originais independentemente dos avanços. Mas, vale lembrar que esses formatos não são tão comprimidos quanto os que você vai conferir agora.

A conveniência da compressão

Há formatos de áudio que abrem mão da qualidade — até certo ponto — para ocupar menos espaço. São úteis para quem sofre com espaço ou quer carregar mais arquivos em um player, por exemplo. Eles são mais comuns porque, para o usuário em geral, a perda de qualidade não é algo notório.

Formato MP3

Sem dúvidas, o MP3 é o formato mais popular, compatível com tudo o que é software e player de mídia. Criado na Alemanha, o formato utiliza a codificação perceptual, ou seja, codifica somente as frequências sonoras captadas pelo ouvido humano.

O MP3 popularizou o compartilhamento de músicas. A razão do sucesso do MP3 é o fato de conseguir equilibrar bons índices de compressão e qualidade. Há, sim, a perda de qualidade se comparado com o original, mas em níveis praticamente imperceptíveis para a maioria dos usuários. O MP3 chega a criar arquivos com 10% do tamanho de arquivos PCM.

Hoje em dia o MP3 chega ao máximo de 320 kbps. Entre 192 kbps e 320 kbps, a qualidade torna-se quase imperceptível para ouvidos normais. Entre 128 kbps e 192 kbps, ouvidos normais já constatam alguma perda de qualidade quando direcionados a comparar arquivos, mas isso depende muito de quem ouve.

Formato OGG Vorbis 

A  extensão OGG é um formato não proprietário e até mesmo com melhores taxas de compressão que o MP3. Porém, a explosão do MP3 faz com que o suporte e a divulgação para OGG encontre muitas dificuldades. Além disso, o fato de ser código aberto dificulta a padronização do formato.

Os desenvolvedores afirmam que o formato foi desenvolvido para “substituir completamente todos os formatos patenteados e proprietários”. O MP3 é uma extensão proprietária, e esse é o atrativo que o OGG tenta chamar em artistas e gravadoras. De uns tempos para cá, o OGG vem sendo consideravelmente utilizado em jogos.

Formato AAC

Sigla para Advanced Audio Coding (Codificação Avançada de Áudio, em tradução livre) é considerado o mais forte concorrente do MP3. O formato é baseado no padrão MPEG-4 e foi popularizado pela Apple, que aderiu ao formato no iPod e no iTunes, até mesmo vendendo os arquivos de áudio da loja nesse formato, em detrimento ao MP3.

Testes mostram que o formato AAC têm mais flexibilidade do que o MP3, como consequência, maior qualidade de compressão. De maneira geral, o formato AAC tem melhor qualidade em taxas de bit menores (128 kbps, por exemplo).

O AAC não é um formato proprietário, apesar do que aparenta. A confusão se dá pela adoção da Apple, mas não se confirma. O AAC é suportado por dispositivos da Sony, PSP, Nintendo DSi, Xbox 360, Zune, iPod, iPhone, Windows Mobile. Em termos de software, Media Player Classic, BSPlayer, Foobar, AIMP e Winamp são alguns compatíveis.

Formato WMA

Formato da Microsoft, ele tem habilidades de cópias com proteção de conteúdo, em resposta aos problemas de distribuição que polemizam o MP3. É uma tecnologia proprietária com quatro codecs distintos: WMA como competidor do MP3; WMA Pro, mais moderno e com suporte para áudio de alta definição; WMA Lossless, que comprime sem perda de qualidade; e WMA Voice, destinado a conteúdos de voz com codificação em baixas taxas de bit.

O WMA surgiu com a promessa de criar arquivos equivalentes a MP3 com metade do tamanho, porém não vingou. No entanto, em taxas baixas, de 128 kbps, a qualidade dos dois é comparável.
Texto: site Tecmundo
Complementação: Renê