quinta-feira, 11 de maio de 2017

Não brigue mais com o áudio de sua DSLR!

VU Meter: sabendo usar não vai clipar! Crédito da imagem: Marcelo Ruiz
Continuando o assunto da captação de áudio - principalmente para que usa câmeras DSLR - volto hoje para mostrar um exemplo prático de um dos muitos problemas que podem ocorrer em nosso dia-a-dia. Se você não leu o primeiro artigo e está interessado, clique aqui. Se já leu, muito obrigado e vamos em frente! 

Um dos maiores problemas na captura de áudio com câmeras DSLR é a dificuldade para conexão de microfones profissionais de todos os tipos. Mesmo os que tem conectores compatíveis e foram projetados especialmente para uso em câmeras fotográficas podem causar problemas se o conjunto não for bem regulado. no caso de microfones de uso geral e comum às câmeras broadcast e de cinema, a dificuldade é maior e vai dos conectores, passando pela fixação ao corpo da câmera, alimentação elétrica no caso de modelos condensadores e de eletreto e casamento das impedâncias (resistência interna), nível de saída ou sensibilidade (medidos em mV/Pa)  e nível de pressão acústica (expressos em dB).

O uso de microfones em equipamentos com entradas específicas e circuitos projetados para atender suas características técnicas, como em câmeras de grande porte e equipamentos de estúdios, é matéria já consolidada com regras e protocolos conhecidos. Equipamentos de estúdio são projetados para casarem perfeitamente entre si e os microfones ou outras fontes produtoras de sinal sonoro, como instrumentos musicais diversos e outros processadores de áudio.

As condições encontradas pelos profissionais que usam equipamentos não convencionais, como as câmeras fotográficas, para a captação de vídeo, se encontram em um ambiente não controlado muitas vezes fazem adaptações por necessidade, pela falta de componentes específicos e mesmo por falta de conhecimento técnico. Como geralmente são usados componentes de diversos fabricantes e com características técnicas distintas, nem sempre o casamento acaba bem. E o acréscimo de componentes na cadeia da captação, processamento e gravação do sinal sonoro acrescenta pontos onde o sinal captado pode receber ou gerar distorções e ruídos alheios ao material captado. 
A "cadeia alimentar" de um sistema para captação de áudio em câmeras fotográficas onde nem sempre quem está no topo é o mais forte e adaptado. 
Já que falamos de alimentação de energia e de sinal sonoro, podemos brincar e dizer que trata-se de uma "cadeia alimentar" onde nem sempre quem está no topo é o mais forte e apto a sobreviver.  No caminho percorrido pelo sinal sonoro, do emissor até o arquivo salvo no cartão de memória da câmera, há cabos, adaptadores, ligações, conectores onde geralmente não se encontra uma especificação comum, ou melhor, padronizada para o uso pretendido. O ruído, a distorção harmônica, a saturação do sinal e seu nível de volume e alcance de sensibilidade são resultado de problemas introduzidos pelos componentes mais importantes, mas também por coisas simples como um cabo de má qualidade, a qualidade da energia fornecida aos componentes e a falta de aterramento entre estes.

Para esse artigo, vou me ater a dois problemas mais comuns e relevantes: o excesso de ruído no sinal e o clipping ou saturação deste. Pois o último está relacionado intimamente com o primeiro. Afinal, na busca por sanar a falta de presença ou volume no áudio captado - e essa deficiência vem provavelmente do uso incorreto do microfone ou sua ligação à câmera - geralmente o ganho é usado como recurso. E se estiver acima do suportado pelos componentes vai gerar a saturação do sinal. Na era já quase extinta do áudio puramente analógico, o clipping (saturação) era mais fácil de ser corrigido, quando por algum motivo era observado no registro gravado. E também era usado até como recursos criativo, como por exemplo na saturação dos pré amplificadores de guitarras e baixos.

Na era digital o clipping não perdoa. Ele está no topo da cadeia alimentar. Depois de introduzido em um sinal sonoro e gravado digitalmente será impossível consertá-lo - pelo menos de maneira satisfatória e aceitável. Então o conselho é: gravar com menos ganho e elevar, se precisar, na edição. Aqui, pouco é melhor que em demasia. Com a popularização da edição de audio e vídeo em sistemas não lineares (computadores específicos) o problema do clipping se tornou mais dramático. Há vinte anos, quando comecei a usar esses sistemas, ouvia-se muito a regra de gravar e masterizar vídeos com áudio em -6dBu para evitar o problema. Mas com a melhoria da sensibilidade dos equipamentos digitais, esses valores hoje são ainda mais baixos.

É comum que algumas pessoas que me pedem opinião se espantarem quando recomendo gravar cada canal (ou fonte de captação) entre -20 e -12dBu de regime contínuo (RMS) permitindo que eventuais picos derivados de aumentos da emissão sonora não ultrapassem os -10dBu. Há uma tendência a considerar que esses valores, parecendo tão baixos vão afetar a qualidade do sinal e aumentar o ruído de fundo da gravação. acontece que em um sinal digital de qualidade o ruído de fundo em relação ao registro sonoro será desprezível e não aumentará com o aumento do ganho. 

Vejamos então um exemplo prático dessas recomendações em um teste rápido e não muito científico para deixarmos as coisas simples e fáceis de entender. Nas imagens abaixo está a visualização de parte do espectro sonoro obtidas em um equipamento para testes semelhante a um osciloscópio (que serve para avaliar ondas diversas). em um pré-amplificador para microfones foi inserido um sinal sonoro de 1000Hz (1KHz) com nível de pressão sonora igual a -19,5dBu/Pa (voltagem aproximada de 180mV CC). Se fosse reproduzido em um alto falante soaria exatamente como aquele sinal que é gerado para fins de regulagem em alguns equipamentos e está presente no início de um material gravado em video junto com o padrão de colorbar. 

Fonte: Marcelo Ruiz/Blog Olhartecnológico.
A fonte sonora, no caso um gerador de sinal de áudio, simulando microfones de diferentes sensibilidades, foi manipulado de forma a fornecer um sinal limpo e logo em seguida um sinal saturado. No pré amplificador foi realizado o mesmo procedimento, de forma a enviar ao analisador um sinal amplificado normal e outro saturado. conforme veremos a seguir, mesmo um sinal estando abaixo do limite de 0dBu (que para áudio digital significa o início da saturação) e visualmente não contendo ondas senoidais achatadas nas cristas e vales (o famoso clipping), ele pode conter perturbações harmônicas de várias ordens (distorção) que afetam a claridade do som percebido.
Tudo parece normal... só que não! Fonte: Marcelo Ruiz/Blog Olhartecnológico.

Na imagem acima, à primeira vista, tudo parce normal. Áudio em -10dBu (RMS), picos chegando a -6dBu e os ponteiros brancos dos VU's bem longe da faixa vermelha que indica saturação. A onda sonora tem formato senoidal e sem achatamentos nos picos e vales. Mas... observem nos "vales" das ondas uma deformação da parábola. Elas não são simétricas aos picos. Essa anomalia na onda indica uma distorção harmônica. Não vou entrar aqui em maiores detalhes, deixando para um próximo post falarmos desse assunto. Mas essa pequena deformação ou distorção será percebida pelos ouvidos mais atentos (porque não é tão acentuada) como um ruído ou vibração estranha ao conteúdo sonoro principal. Vemos que nesse caso, mesmo observando atentamente a barra de áudio n painel da câmera, que é semelhante a barra à esquerda da imagem, só que com menos detalhes e precisão, não iríamos detectar prontamente essa anomalia na hora da captação. Vejamos o outro e mais grave problema: o clipping de áudio ou saturação do sinal. 
Aqui "tá tudo dominado...tá tudo saturado!" Fonte: Marcelo Ruiz/Blog Olhartecnológico.

Na imagem acima ainda tem uma pegadinha! O bargraf à esquerda nos mostra um sinal saturado (clipado) mas os VU's indicam que o ponteiro ainda está na faixa branca da normalidade (já vou explicar o por quê). Mas o osciloscópio não mente: as ondas estão completamente achatadas nos vales e picos e o áudio estará irremediavelmente comprometido. Mas porque o VU meter não indicou o clipping? Muito simples. Ele foi regulado de forma a simular um VU de equipamento analógico. Nos equipamentos analógicos os VU's eletro-mecânicos de ponteiros estão regulados para um padrão existente há mais de 80 anos, que indica o clipping à partir dos +4dBu, que na escala do aparelho é indicado pelo número 0 (zero). Um VU meter não tem um valor específico e pode ser regulado (calibrado) para diversos valores, sendo apenas uma referência a esses valores.  então todo cuidado é pouco ao confiar em áudios vindos de mesas de som onde o técnico de áudio garante que o sinal não está clipando. 
Aqui está tudo perfeito. VU calibrado mostrando o mesmo sinal do medidor de barras e onda senoidal sem distorções ou clipping. Fonte: Marcelo Ruiz/Blog Olhartecnológico.
A condição perfeita é a mostrada na figura acima, onde o bargraf indica um nível de audio entre os -20 e -12dBu com picos em -10dBu e o VU regulado para que o início da faixa vermelha indique 0dBu. A distorção propositalmente introduzida no gerador de áudio e no pré amplificador foi corrigida e o osciloscópio mostra uma onda senoidal perfeita sem perturbações na forma. Para mais informações sobre configuração e regulagem dos equipamentos de captura de áudio clique aqui para acessar o post anterior. 

Grande abraço! 

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Marcelo Ruiz

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