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  1. Tutorial - Sinais FX: Equipamentos Digitais ou Analógico? Resumo: Mais do que um braço de ferro entre analógico e digital, o objectivo é procurar as vantagens e desvantagens de um e de outro e concluir quais os cuidados a ter na compra de equipamentos digitais. ... Ver tutorial completo
  2. Acho que o melhor é começar pelo princípio. Quanto ao analógico, penso que não existem dúvidas. O sinal que entra, por exemplo, num pedal analógico Delay, é contínuo no tempo mantém-se fidedigno no tempo. Para dar um exemplo por absurdo, e nada tem a ver com discriminação de género. Lembram-se daqueles programas de TV em que transformam o aspecto de uma mulher? Analógico é isso. A mulher entra com o seu visual do dia a dia e no final é maquilhada, penteada, etc (recebe os efeitos FX) e saí 5 estrelas. Neste processo não houve interrupções de tempo e ainda é possível identificar a mulher original antes do programa. Acho que o analógico está arrumado. No campo digital, quando temos sinais codificados em "0" e "1", com um algoritmo de software podemos facilmente fazer operações que facilitam muito a vida em determinados aspectos (os algoritmos existem desde há muito tempo, quando a matemática começou a ter importância nas sociedades e, não havendo computadores, traduziam-se numa fórmula resolvida à "unha". Por exemplo: escolher todos os números pares num dado conjunto de números inteiros. O algoritmo será: dividir por 2; dá resto 0? Sim, é par. Não, é ímpar. Nós desenvolvemos uma técnica que nos permite logo seleccionar os pares, sem estar a dividir por 2. Basta ver os números que terminam em 2, 4, 6, 8 e 0 - desde que não seja mesmo 0, pois 0 não é par nem ímpar, é zero). Em programação podemos desenvolver um software que dê indicações ao computador, para fazer as divisões ou para que faça uma comparação do último algarismo de cada número. Parece-me que o conceito de algoritmo está dado e é importante pois fala-se muito deles, quando nos referimos a pedaleiras multi FX. O hardware ocupa pouco espaço, basta olhar para uma calculadora científica que os nossos estudantes usam. Se se pensar que para resolver a função coseno há bem poucos anos atrás, de forma analógica, era preciso uma sala cheia de móveis, com válvulas, resistências, condensadores e afins, percebe-se as diferenças de espaço. De facto, como já foi dito, por um membro deste fórum, para se ter os mesmos efeitos em analógico, que uma pedaleira digital, teria que vender a casa e eu acrescento, talvez exageradamente, e alugar um campo de futebol para dispor todos os pedais e amplificadores. Existe assim, uma vantagem do digital no que se refere ao preço e ao espaço (ideia reforçada pelos membros que intervêm mais à frente). Noutro aspecto, o peso também uma vantagem como podem calcular. Só um mero amplificador a válvulas ronda os 10 Kg. Uma pedaleira multi FX pode simular cerca de 15 amplificadores. Associado ao peso vem a vantagem da portabilidade ou mobilidade. É fácil deslocar uma pedaleira multi FX para qualquer lado. Outra vantagem, será o consumo de energia e a factura da electricidade é menor quando se utiliza uma pedaleira multi FX. Na nossa vida fomos confrontados, pelo menos uma ou mais vezes, com um convite para almoçar ou ir a uma festa de uma outra cultura. E tivemos de ter a preocupação de saber o que vestir ou não vestir, o que dizer ou não dizer, como olhar e não olhar, etc. Entramos no evento como a pessoa que sempre fomos, convivemos de forma não usual do dia a dia, e saímos a mesma pessoa mas com mais riqueza de conhecimento. A pessoa é o sinal analógico, por simbologia. Os sinais analógicos precisam de ser transformados para entrar no mundo digital. Lá convivem com algoritmos de software e quando saem desse mundo, existe uma porta que os transformam novamente em analógico. E desde já identificamos 3 importantes fases: a transformação do sinal analógico em digital; a interacção com algoritmos de software; e a conversão deste novo sinal digital em analógico (para que possa entrar na amplificação e tenha sentido no nosso mundo). A transformação de um sinal analógico em digital Quem tem uma câmara fotográfica já experimentou aquela funcionalidade em que a máquina dispara em intervalos de tempo muito curtos. Vamos supor que utiliza esse procedimento para fotografar uma descolagem de um avião. O intervalo de tempo que utiliza é de 30 segundos. O que vai acontecer? Vai ficar com duas fotos. Uma com o avião na pista e outra com o avião no ar. Faz uma apresentação em Powerpoint para os seus filhos, com essa duas fotos e nada diz sobre o que é. O que é que os seus filhos irão pensar, ou dizer? "Oh pai, belas fotos de um avião". E se você contrapor: "Não estão a ver que é uma descolagem de um avião?". Conversa de surdos... Vamos supor que em vez dos 30 segundos, lhe era possível escolher 1 milionésimo de segundo. Em 30 segundos ficaria com... 30.000 fotografias. E se cada foto tivesse 5 Megabytes, teria uma informação de 150.000 MB. E se fosse 10MB por foto, 300.000 MB. Vamos fazer a mesma apresentação em Powerpoint. Qual é o problema? Tem muita informação. Vai demorar muito tempo a fazer essa apresentação. Mas se a fizer, os seus filhos irão com certeza identificar o evento. Este problema do número de fotos por segundo, é o que se chama de "amostragem" ou "sampling frequency" que também se aplica a uma pedaleira multi FX. Faço aqui um pequeno mas interessante desvio. O processo de amostragem tem de ter uma frequência adequada e porquê? Basta pensarmos no fenómeno do carro que anda para a frente, mas quando olhamos para as jantes, as rodas andam para trás. Este fenómeno chama-se falseamento da amostragem e está associada a uma coisa que se chama "frequências negativas". É um conceito avançado. Não vou falar mais nele. Fiquemos-nos pelo carro a andar para a frente e as rodas a andarem para trás. No mundo do digital ainda só foi possível estabelecer dois estados: a presença de um sinal que, convencionalmente, corresponde a “1” e a ausência de sinal, que corresponde a “0”. Simbolicamente, corresponde a luz acesa, luz apagada, On/Off. Preto, Branco. Yin, Yang... Este é o conceito de bit. Ou seja, bit é uma “coisa” digital que assume dois estados e somente esses estados: “1” ou “0”. Um bit, só por si, de nada serve, já que só permite 2 estados de informação. A tecnologia criou o que se chama micro-processadores, que são dispositivos que operam numa determinada quantidade de bit's. Alto!!! Este foi um grande salto e para os mais leigos o pânico começou. Calma. Vamos voltar a coisas simples. Vamos supor que consigo fabricar um dispositivo com 3 saídas (3 patas de aranhas) e que cada uma dessas saídas pode assumir os estados “1” ou “0”. Quantas combinações serão possíveis de obter nestas saídas? Como vemos, são possíveis 8 combinações (alguns músicos já estarão a pensar “Olha, o trompete tem 3 pistões e também permite 8 combinações deste tipo”). Vamos agora supor, de uma forma muito básica, que as saídas estavam ligadas a osciladores que produziam cores num monitor. Assim, a saída A estaria ligada ao oscilador de frequência da cor VERMELHO. A saída B estaria ligada ao oscilador da cor VERDE. E a saída C estaria ligada ao oscilador cor AZUL. Na combinação 1, da tabela, tudo a ZEROS, não havia cor. O monitor não apresentaria nada. Na combinação 7, da tabela teríamos A+B (o C está a zero), o que significaria termos no monitor a soma das cores VERMELHO+VERDE. Na tabela que se segue temos uma melhor percepção das combinações: Este dispositivo que criámos vamos chamar, abusivamente, de microprocessador (um microprocessador é algo mais complicado, para quem quer aprofundar mais o assunto aconselho a consulta de https://pt.wikipedia.org/wiki/Intel_80486, e a leituras de livros da especialidade) Cada “pata” deste dispositivo, como vimos é um bit. E cada combinação possível, é um byte. E resumindo temos um microprocessador de 3 bit, que permite 8 byte. Este sistema seria muito pobre para reproduzir aquela nossa bela foto da aurora boreal, pois só temos 8 cores possíveis. Pena, não é? Mas, e se tivéssemos um dispositivo que trabalhasse a 16 bit (uma aranha com 16 patas). Bem as combinações possíveis agora seriam 65536... Agora, pausa... se quiseres dá um salto onde eu escrevo SALTO e ignora o que escrevo a seguir. Primeiro, como se chegou a este número? Resposta: são combinações, e a fórmula utilizada é sempre 2 levantado à potência d do número de bits, que neste caso é 16 ou seja: 2x2x2x2x2x2x2x2x2x2x2x2x2x2x2x2= 65536 Segundo, quantos bytes temos? Todos responderão: 65536 bytes. Certo! Mas não é assim lamento. Este pessoal da informática, tal como os músicos, gostam de ter a sua própria linguagem e estragar tudo, para que quase ninguém perceba nada. Vamos lá ver se eu consigo explicar. Por portas e travessas, convencionou-se que um Kibibyte é 2 levantado à potência de 10, que corresponde a 1024 combinações possíveis. Se dividirmos 65536 por 1024 teremos … 64 KibiBytes, que na gíria dizemos “64 KiloBytes” ou “64 KAPAS” e se representa por 64KB. (para uma compreensão avançada consultar: https://pt.wikipedia.org/wiki/Byte ) SALTO Ena! Com 65536 combinações já tenho muitas mais possibilidades de cores para criar, e a minha foto da aurora boreal vai ficar um espétaculo. Sinal analógico Amostragem do sinal analógico Aqui vamos deixar a teoria de parte e vamos começar com um exemplo prático. A pedaleira multi FX Zoom gn5 tem as seguintes especificações: E começamos logo por ver que tem uma “sampling frequency”, ou frequência de amostragem de 44,1 Kz, ou seja, 44.100 amostras por segundo. Este é um número elevado. Se compararmos com o nosso pai fotógrafo que conseguiu tirar 1000 fotografias por segundo, aquele número é bem mais impressionante. E se a frequência fosse de 4,41 Ghz? Bem, neste caso teríamos 4.410.000.000 amostras por segundo o que se aproximaria mais da realidade. Mas aqui já estaríamos no domínio das micro-ondas e nem quero imaginar os problemas tecnológicos e outros que o projecto teria. Continuando. Por cada amostra (fotografia, no caso da descolagem do avião) existe uma codificação em 24 bit (nas especificações A/D conversion da pedaleira temos essa indicação,. Também temos a informação que o dispositivo trabalha a 32 bit, ou seja 8 bits estarão reservados para operações de controlo e outras tarefas próprias do sistema). Quer dizer que cada ponto da amostra recebe uma dada codificação. Não sei como se processa internamente o processo (não estamos num curso de micro-processadores. Certo?). Mas vamos pensar do seguinte modo, pois não estará muito longe da realidade. Primeiro: 24 bit permitem 2^24= 16777216 combinações. Segundo: Cada amostra tem a informação da frequência fundamental e dos harmónicos presentes e ainda da intensidade de cada um deles. Terceiro: Se o dispositivo tivesse em memória 16777216 combinações de sons digitais iria fazer uma rápida comparação com a base de dados e escolher a combinação que melhor se aproximava. Assim, é possível atribuir a uma amostra um sinal digital, por exemplo: 100001101001010100010001. Mas este método seria limitativo ao número de combinações existentes. Por isso o mais prático será existir um algoritmo que faça numa primeira fase a comparação da fundamental e da sua intensidade, dando origem a uma codificação. O passo seguinte é retirar a fundamental da informação e voltar a fazer nova comparação de frequência e intensidade dando origem a nova codificação. E assim sucessivamente, até esgotar os 24 bits. E se repararmos nas especificações diz-nos que é 128X oversampling. Tal significa que enquanto são retiradas 44100 amostras por segundo, o dispositivo trabalha a uma velocidade 128 superior para assegurar os processos de comparação e codificação corram sem provocar um crush no sistema. (tal como numa linha de montagem de uma fábrica. Se ninguém tira os artigos rapidamente da passadeira, começa tudo a amontoar-se e a linha entra em colapso). Outra maneira de ver o problema. 44.100 amostras por segundo, significa que de 0,0000227 em 0,0000227 segundos existe um sinal para a pedaleira processar. Se a frequência de processamento é 128 superior, significa que cada operação é executada de 0,000000177 em 0,000000177 segundos. Dados a serem codificados no formato digital Vamos supor que seleccionamos o efeito delay, como se traduz tal situação no processo? É nesta parte que entram os algoritmos de software. O algoritmo do delay irá pegar em cada amostra e dar a ordem para que a mesma seja repetida periodicamente consoante o tempo que seleccionámos na pedaleira. O efeito sustain terá um algoritmo que irá agarrar em cada amostra e dar a ordem para a manter em intensidade, durante um tempo relacionado com a selecção feita na pedaleira. Penso que aqui nada mais há a dizer. É dar largas à imaginação... Penso que esta parte é a parte mais vulnerável de todos os sistemas. Para voltar ao mundo real, o sinal tem de transformar em analógico. Só assim é recebido com agrado pelo nosso amplificador. Quem não se lembra daqueles desenhos que fazíamos em crianças que era basicamente: “UNIR OS PONTOS E PINTAR” Não é comum uma criança unir os pontos com segmentos de recta (embora dê um efeito vanguardista, não é?). O natural é pacientemente procurar curvas que se adaptem de forma a que o desenho se aproxime o mais possível da realidade. Ora esta conversão D/A nada mais é do que “UNIR OS PONTOS”. Qual é o problema desta operação? Envolve muito matemática e, consequentemente, muitos cálculos. Jean-Baptiste Joseph Fourier (https://pt.wikipedia.org/wiki/Jean_Baptiste_Joseph_Fourier ) foi quem resolveu o problema da união dos pontos. Se tivermos dois pontos, muitas curvas (matemáticas) passarão por elas (um número infinito) . Se tivermos 3, o nível de incerteza diminui, se tivermos 4 diminui ainda mais. E assim sucessivamente. Como vemos, o problema de cálculo tem uma característica infinita. Mas a nossa pedaleira não pode parar, tem que deitar alguma coisa cá para fora, senão ficamos decepcionados. Curta pausa... A minha pedaleira Zoom G3 tem 6 posições para colocar efeitos. Mas em certas ocasiões (quando ao início andei a mexer e a desesperar nela), quando se misturam efeitos complicados ela simplesmente diz-me: “DSP FULL”, se calhar devia dizer “DSP FOOL”, ou seja, “Deves Ser Provavelmente Louco. E penso que isto acontece por a pedaleira não ter “pedal” para fazer cálculos com funções mais complicadas. Fim de pausa Nas especificações da pedaleira acima referida, diz que novamente trabalha a 128 vezes superior à frequência de amostragem. E isto o que quer dizer? Quer dizer que ela tem de trabalhar bem mais rápido para encontrar uma curva que una os pontos, tendo como referência um conjunto de pontos já tratados. Portanto ter em mente, número de pontos e cálculo. O que resulta? Compromisso. O que sai da pedaleira é uma aproximação da realidade que tanto melhor será quanto maior o conjunto de pontos e o tempo de cálculo. Desde que o nosso sinal entrou na pedaleira até à sua saída, foi introduzido um atraso. Esse atraso é provocado pelo processo de conversões. O atraso é insignificante. Provavelmente, será ao equivalente ao afastar-nos uns poucos metros da nossa coluna. Chegámos ao fim da explicação, antes de concluir, vou abordar ao de leve outro assunto. O nosso cérebro não gosta de insegurança. Procura sempre solução para tudo. Mesmo que não seja por vezes a melhor solução. No caso da visão, o cérebro preenche de forma automática uma dada situação em que se viva um momento intenso. Quando vemos uma marcação de um penálti só estamos focados numa área muito restrita e com a expectativa que seja golo. Mas se em vez disso, o jogador for atingido com um petardo enquanto corre para a bola, somos surpreendidos e ficamos inseguros por vários motivos. Um deles é pela falta de informação. De onde veio o petardo. Se um amigo nosso disser logo “Olha, o petardo veio daquela bancada!”. O nosso cérebro cria logo uma imagem para completar a informação que faltava. Mesmo que a informação do nosso amigo seja errada. No caso da audição tomemos o caso do mp3. Vamos supor que temos uma nota de frequência igual a 100 Hz. Essa nota vai ter como harmónicos as frequências de 200, 300, 400,500 … Hz. Se só ouvirmos as frequências de 200, 300, 400, 500,... Hz, o nosso cérebro preenche a lacuna e passamos a ouvir os 100 Hz, muito embora esta frequência não esteja a ser tocada na realidade. Reparar que a frequência de 200 Hz tem como harmónicos 400, 600, 800, 10.000 Hz. Portanto nunca há confusão na distinção de frequências. Vantagens das pedaleiras multi FX Ocupam pouco espaço; São económicas; São leves; Consomem pouca energia. Desvantagens das pedaleiras multi FX O processo de amostragem retira informação do sinal original (que pode ser minimizado com o aumento da frequência de amostragem); A codificação do sinal analógico está limitado ao números de bit alocados (quanto maior o número de bits maior fidelidade, mas também obriga a uma maior velocidade de processamento) O processo de conversão digital para analógico é um compromisso de cálculo, nunca traduzindo um sinal real (pode ser minimizado com um processador de maior velocidade de trabalho); No processamento do sinal existe um atraso entre o sinal que entra e o que sai, que no entanto é desprezível; As pedaleiras multi FX estão sujeitas a “crush”, quando operam com muitos efeitos complicados em simultâneo. Fica por saber se, por o sistema não ser perfeito e como o nosso cérebro não gosta de falta de informação, enquanto se toca com uma pedaleira multi FX , não existirá uma actividade extra do nosso cérebro para tentar completar falhas de informação. ---------------------------------------- // ----------------------------------- Tudo o que expus que não está documentado nas literaturas correntes é minha opinião especulativa e por isso não tem valor científico. Direcciono as fontes para a Wikipédia, mas não esquecer que ela faz referência a livros e artigos que podem ser lidos. A parte de micro-processadores, tem por base os conhecimentos adquiridos há muito tempo atrás. Mais que uma certeza absoluta, quis de uma forma o mais simples possível transmitir o ABC deste problema.