Entendendo o Bitrate de Áudio

[Cristiano]

Entendendo o Bitrate de Áudio

Transformando música, fala e som em dados de áudio
O áudio digital é informação digital. Essa informação pode ser densa ou esparsa, de alta ou baixa qualidade. Bitrate (taxa de bits) é o termo usado para descrever a quantidade de dados sendo transferidos em áudio. Um bitrate mais alto geralmente significa melhor qualidade de áudio.
"O bitrate vai determinar a fidelidade do áudio", diz o produtor e engenheiro Gus Berry. "Você poderia ter a melhor gravação de todos os tempos, mas se a reproduzisse com um bitrate baixo, ela soaria pior na outra ponta."
Entender o bitrate é essencial para gravar, produzir e distribuir áudio. Para compreendê-lo de verdade, você também precisa aprender o que compõe um arquivo de áudio e quais tipos diferentes de arquivos existem.
Arquivos de áudio sem compressão, sem perdas (lossless) e comprimidos
"O som é feito de ondas, e os arquivos de áudio representam essas ondas", diz o produtor Peter Rodocker. "A forma como essas ondas são codificadas em arquivos de áudio através de amostras individuais inclui o formato da forma de onda em um dado momento e o quão longe ela está de um ponto zero." Esse ponto zero é o silêncio, e os arquivos de áudio medem a distância de um som em relação ao silêncio. "É essencialmente um instantâneo (snapshot) das ondas de áudio", diz Rodocker.
Esses instantâneos podem ser muito diferentes. Assim como as imagens variam em qualidade e nitidez, os tipos de arquivos de áudio diferem no tamanho, na quantidade de informação que contêm e no papel que desempenham. Salvo algumas exceções, arquivos sem compressão conterão o máximo de informação e, portanto, terão o maior bitrate. Arquivos comprimidos com perda (lossy) geralmente têm a menor quantidade de informação e, por isso, um bitrate menor.

• Arquivos sem compressão (Uncompressed): Estes arquivos são muito grandes e incluem toda a informação possível que o equipamento de áudio pode detectar. Formatos de arquivo sem compressão incluem WAV, AIFF e PCM.
• Arquivos comprimidos sem perdas (Lossless): Estes tipos de arquivos são compactados, mas de uma forma que nenhuma informação é perdida. Eles incluem FLAC, WMA e ALAC. Esses arquivos são maiores que os comprimidos (lossy) e menores que os sem compressão.
• Arquivos comprimidos ou com perdas (Lossy): Geralmente os menores formatos de arquivo, os arquivos comprimidos removem algumas informações que não são inteiramente essenciais. Formatos populares de áudio lossy incluem MP3 e AAC. "Esses são os que normalmente são transmitidos via streaming no Apple Music e Spotify", diz Rodocker.

Taxa de amostragem (Sample rate) e profundidade de bits (Bit depth)
A taxa de amostragem é o número de vezes por segundo que uma amostra de áudio é coletada: o número de instâncias por segundo em que o equipamento de gravação está transformando som em dados. A maior parte do áudio digital tem uma taxa de amostragem de 44,1 kHz, que também é a taxa para CDs de áudio. Isso significa que o áudio é amostrado 44.100 vezes por segundo durante a gravação. Quando o áudio é reproduzido, o hardware reconstrói o som 44.100 vezes por segundo.
Essas amostras individuais variam na quantidade de informação que possuem. A profundidade de bits é o número de bits em cada amostra, ou o quão rica em informação é cada uma dessas 44.100 partes de áudio.
Uma alta taxa de amostragem e uma maior profundidade de bits aumentam a quantidade de informação em um arquivo de áudio e, consequentemente, aumentam o tamanho do arquivo. Assim como algumas fotos têm alta resolução, arquivos de áudio com alta taxa de amostragem e alta profundidade de bits têm mais detalhes. Ter mais detalhes geralmente exige um bitrate mais elevado.
Não existe o "melhor" bitrate, apenas o bitrate certo
O bitrate ideal para um arquivo depende de para que você quer usar esse arquivo e dos meios de entrega do áudio. Em geral, um bitrate alto significa áudio de alta qualidade, desde que a taxa de amostragem e a profundidade de bits também sejam altas. Mais informação, em um sentido bem geral, significa melhor qualidade de som.

• O bitrate de um CD de áudio é sempre 1.411 kilobits por segundo (Kbps).
• O formato MP3 pode variar de cerca de 96 a 320 Kbps.
• Serviços de streaming como o Spotify variam de cerca de 96 a 160 Kbps.

Bitrates altos atraem audiófilos, mas nem sempre são melhores. Tenha em mente como seu áudio digital terá que lidar com gargalos. Se os ouvintes forem baixar o arquivo ou ouvi-lo em formatos físicos, você pode se dar ao luxo de um bitrate alto. Se eles estiverem ouvindo via streaming, você provavelmente vai querer que o bitrate seja um pouco menor para que ele possa ser transmitido de forma eficaz. No entanto, abaixo de cerca de 90 Kbps, o ouvido humano notará uma queda significativa na qualidade, mesmo sem treinamento.
Além disso, um arquivo de alto bitrate e alta fidelidade não importa se não for reproduzido em um hardware de qualidade. Se os usuários estiverem ouvindo seu áudio em fones de ouvido populares ou de entrada, eles não conseguirão captar tudo o que o áudio de alta fidelidade oferece de qualquer maneira. O bitrate de qualidade de CD soa melhor em um sistema estéreo profissional capaz de expressar adequadamente as frequências muito altas e muito baixas que 1.411 Kbps podem acomodar. A maioria dos fones de ouvido intra-auriculares e muitas caixas de som de mesa não conseguem expressar essas frequências.
Encontrando o bitrate certo
Ao iniciar um novo projeto de áudio, é bom gravar na melhor qualidade possível, com alta taxa de amostragem e profundidade de bits. Ao produzir o áudio, você precisa ter em mente como seu ouvinte irá interagir com ele. O bitrate variável (VBR) pode ser útil ao considerar a quantidade de detalhes necessários, pois ele altera continuamente o bitrate durante a reprodução.
Independentemente disso, se você estiver criando áudio de qualquer tipo, deve sempre guardar seus arquivos de maior qualidade para se prevenir contra novas tecnologias (o chamado future-proof). Futuros formatos de áudio podem exigir bitrates maiores, e futuras conexões ou hardwares podem vir a entregar áudio de alta fidelidade. É inteiramente possível que o hardware de áudio comercial na próxima década seja capaz de expressar bitrates superiores a 160 Kbps, então guarde seus arquivos antigos sem compressão. É sempre possível converter arquivos sem compressão para um novo formato.
Saber qual tipo de arquivo usar é apenas uma parte da produção de áudio. Aprender a trabalhar com um equalizador gráfico e entender como mixar música melhorará muito o áudio que você produz, seja qual for o bitrate.

Original em inglês:
https://www.adobe.com/creativecloud/video/discover/audio-bitrate.html

Understanding audio bitrate.

Turning music, speech, and sound into audio data.
Digital audio is digital information. That information can be dense or sparse, high-quality or low. Bitrate is the term used to describe the amount of data being transferred into audio. A higher bitrate generally means better audio quality. "Bitrate is going to determine audio fidelity," says producer and engineer Gus Berry. "You could have the greatest-sounding recording of all time, but if you played it with a low bitrate, it would sound worse on the other end."

Understanding bitrate is essential to recording, producing, and distributing audio. To truly comprehend bitrate, you also need to learn what makes up an audio file and what different types of audio files exist.

Uncompressed, lossless, and compressed audio files.
"Sound is made of waves and audio files represent those waves," says producer Peter Rodocker. "The way those waves are encoded in audio files through individual samples includes the waveform's shape at a given moment and how far away it is from a zero point." That zero point is silence, and audio files measure a sound's distance from silence. "It's essentially a snapshot of the audio waves," says Rodocker.

Those snapshots can be very different. Just like images vary in quality and clarity, types of audio files differ in how large they are, how much information they contain, and what role they fill. While there are some exceptions, uncompressed files will contain the most information and therefore have the highest bitrate. Compressed lossy files generally have the least amount of information and therefore a lower bitrate.



Image by Jonathan Petersen

Uncompressed files: These audio files are very large, and include all of the possible information that audio equipment can detect. Uncompressed file formats include WAV, AIFF, and PCM.
Compressed lossless files: These file types are compressed, but in a way that no information gets lost. They include FLAC, WMA, and ALAC. These files are larger than compressed and smaller than uncompressed files.
Compressed or lossy files: Generally the smallest types of file formats, compressed files remove some information that is not entirely essential. Popular lossy audio file formats include MP3s and AAC. "Those are the things typically being streamed on Apple Music and Spotify," says Rodocker.
Sample rate and bit depth.
The sample rate is the number of times in a second an audio sample is taken: the number of instances per second that recording equipment is transforming sound into data. Most digital audio has a sampling rate of 44.1kHz, which is also the sampling rate for audio CDs. This means that the audio is sampled 44,100 times per second during recording. When the audio is played, the hardware then reconstructs the sound 44,100 times per second.

Those individual samples vary in the amount of information they have. Bit depth is the number of bits in each sample, or how information-rich each of those 44,100 pieces of audio is.

A high sample rate and a higher bit depth both increase the amount of information in an audio file, and likewise increase the file size. Just like some photos have a high resolution, audio files with a high sample rate and high bit depth have more detail. Having more detail generally requires a higher bitrate.


There is no best bitrate, only the right bitrate.
The right bitrate for a file depends on what you want to use that file for and the means of delivering the audio. In general, a high bitrate means high-quality audio, provided the sample rate and bit depth are also high. More information, in a very general sense, means better sound quality.

Audio CD bitrate is always 1,411 kilobits per second (Kbps). The MP3 format can range from around 96 to 320Kbps, and streaming services like Spotify range from around 96 to 160Kbps.

High bitrates appeal to audiophiles, but they are not always better. Keep in mind how your digital audio is going to have to contend with bottlenecks. If listeners will be downloading it or listening to it on physical audio formats, you can afford a high bitrate. If they're streaming it, you likely want the bitrate to be a bit lower so it can be streamed effectively. However, below about 90Kbps the human ear will notice a significant drop in quality, even without training.

Also, a high-bitrate and high-fidelity file does not matter if it's not delivered on quality hardware. If users are listening to your audio on mass-market earbuds or headphones, they will not be able to get everything that high-fidelity audio offers anyway. CD-quality bitrate, which is high, sounds its best on a professional stereo system that is able to adequately express the very high and very low frequencies 1,411Kbps is able to accommodate. Most earbuds, and many desktop speakers, will not be able to express those frequencies.

Finding the right bitrate.
When you're starting a new audio project, it's good to record the best quality you possibly can, with a high sample rate and bit depth. When producing audio, you need to keep in mind how your listener will be interacting with your audio. Variable bit rate can become useful when looking at the amount of details needed, as it continuously changes bit rate throughout playback.

Regardless, if you're creating audio of any kind you should always keep your highest-quality files around to future-proof against new technology. Future audio formats could require greater bitrates, and future connections or hardware could potentially deliver high-fidelity audio. It's entirely possible that commercial audio hardware in the next decade or so will be able to express bitrates greater than 160Kbps, so keep your old uncompressed files. It's always possible to convert uncompressed files into a new format.

Knowing what type of files to use is only one part of audio production. Learning how to work with a graphic equalizer and understanding how to mix music will greatly improve the audio you produce, whatever the bitrate.

Contributors

Gus Berry, Peter Rodocker