O REPRODUTOR PROFISSIONAL DE ÁUDIO

 *Este artigo é uma versão simplificada da versão completa, que pode encontrada em http://www.fabiomontoro.com.br/artigos-2/

Introdução

Ouvimos, muitas vezes, as pessoas dizerem que determinado equipamento eletrônico é "profissional". Há características específicas que possam diferenciar um equipamento para classificá-lo como profissional?

Este artigo investiga a resposta para essa questão, focando o reprodutor de áudio. A versão completa do artigo apresenta também as linhas completas de reprodutores profissionais das marcas  Denon-Pro e Marantz-Pro.

Classificar é sempre difícil e polêmico, mas nos ajuda a explorar, entender e trocar informações sobre um assunto.

Em geral gosto de discutir primeiro a classificação em si, depois o mérito.

Dito isto, classifiquemos os reprodutores de áudio, incluso o CD player,  em três categorias:  reprodutor profissional de áudio, reprodutor para consumidor sofisticado e reprodutor para consumidor popular.

A tabela 1 mostra alguns indicadores dessas três categorias, baseados nas características dos equipamentos e seus avaliadores.

Tabela 1	Profissional	Consumidor sofisticado	Consumidor popular
Motivação da compra	Atender uma demanda que visa receita financeira	Satisfação pessoal	Desejo de entretenimento
Avaliador	Engenheiro de eletrônica, áudio ou similar	Audiófilo experiente com boa sensibilidade auditiva	Cidadão comum
Principal fator de decisão	Atendimento aos requisitos do sistema	Qualidade sonora e características funcionais	Preço
Importância da estética	—	grande	razoável
Leitura CD	depende da aplicação	mandatório	desejável
Leitura USB Flash	importante	—	desejável
Leitura SD card	desejável	—	—
Ler MP3	importante	—	importante
Ler WAVE em 24 bits	desejável	importante	—
Leitura a 48 kHz	importante	importante	—
Leitura a 96 kHz	desejável	importante	—
Leitura a 192 kHz	—	desejável	—
Para instalar em rack	mandatório	—	—
Com amplificador interno	em raras situações	nem pensar	desejável
Saída balanceada 110	mandatório	desejável	—
Saída digital AES-3	desejável	desejável	—
Distorção harmônica THD	importante	muito importante	—
Relação sinal-ruído SNR	importante	muito importante	—
Faixa de preço no Brasil	R$ 1500 a R$ 15 mil	R$ 30 mil a R$ 300 mil	R$ 200 a R$ 2 mil

Uma leitura da tabela, demonstra, penso eu, que essa classificação em três categorias faz sentido. Por exemplo, as características subjetivas (primeiro grupo de linhas) diferem drasticamente de uma categoria para a outra.

Algumas características técnicas (segundo grupo de linhas) tendem radicalmente para uma das categorias como, por exemplo, a capacidade do equipamento ser instalado  em rack.

Quanto à questão da faixa de preços, é também interessante notar que as categorias se posicionam em ordens de grandeza distintas.

Bem, você talvez esteja pensando: "...mas o CD não está morrendo?". A resposta a esta pergunta está fora do escopo deste artigo, mas vale lembrar que "CD" é apenas um tipo de mídia. Outros tipos de mídia tem surgido - os equipamentos vão sendo projetados para ler essas mídias. Digamos, então, que essa questão é irrelevante aqui.

A questão central deve girar em torno de uma indicador muito comum na engenharia: a relação benefício-custo. Não  é simples, mas esta relação, a princípio, totalmente subjetiva, pode ser transformada em uma avaliação mais objetiva a partir da construção de requisitos técnicos que são ou não atendidos pelos equipamentos, e por desejos subjetivos que o avaliador entende que devem ser atendidos pelo equipamento.

Uma das primeiras características que obrigatoriamente temos que considerar na escolha do equipamento leitor é "que tipos de mídia quero que o equipamento leia". A tabela 1 apresenta algumas características e aponta suas respectivas importâncias para cada categoria.

Codificação digital e formatos de áudio digital

A codificação digital para armazenar os arquivos de áudio nos diversos tipos de mídia é uma característica importantíssima, na medida em que define qualidade, acessibilidade, longevidade e compatibilidade do registro de áudio, entre outros aspectos.

É conveniente, portanto, falar uma pouco sobre a codificação digital do sinal de áudio analógico, uma vez que os reprodutores são, na verdade, leitores de arquivos de áudio sob o formato digital e devem ser bons reprodutores desses arquivos sob a forma analógica, ou seja devem possuir um conversor DA (digital-analógico) de qualidade.

A codificação sem compactação teoricamente mantém as características originais do sinal analógico, mas possui informações redundantes (explicadas matematicamente) que podem ser eliminadas por algum processo de compactação sem que se perca conteúdo.

Compactação sem perda

Os processos de compactação sem perda conseguem reduzir o tamanho do arquivo mantendo as informações essenciais do sinal original.

Compactação com perda

Os processos de compactação com perda não possuem compromisso com a manutenção das informações essenciais do sinal original e focam principalmente na redução do tamanho do arquivo. Assim, conseguem uma compactação bem maior, porém pagando o preço da perda irreversível das características originais do sinal, o que pode ser considerado uma perda de qualidade.

Os formatos de codificação mais comuns são:

Tabela 2

Sem perda, sem compactação	Sem perda, com compactação	Com perda
CD	FLAC	MP3
DVD	ALAC	AAC
WAVE		HE-AAC
AIFF		Vorbis

Formato CD (sem perda, sem compactação)

O CD-DA, ou Compact Disk para armazenamento de Áudio, foi lançado em 1982, pelas empresas N.V.Philips e Sony Corporation, sendo capaz de armazenar 74 minutos de dois canais de áudio (estéreo) codificados em PCM (Pulse Code Modulation) com taxa de amostragem de 44,1 kHz e 16 bits por amostra.

       

  

Formato DVD (sem perda, sem compactação)

O áudio da categoria "DVD-vídeo" pode estar codificado em LPCM 48 ou 96 kHz ou em 48 kHz em alguns padrões adicionais.

Formato WAVE (sem perda, sem compactação)

Arquivo que possui áudio codificado, sem compactação, normalmente em PCM, definido na especificação "Multimedia Programming Interface and Data Specifications", publicada pela Microsoft.

O arquivo possui um cabeçalho que carrega diversas informações sobre o conteúdo, tais como: taxa de amostragem, quantidade de canais (um ou dois), a taxa de transferência média com que os dados devem ser transferidos (bps), o formato (PCM ou outro formato registrado), quantidade de bits por amostra e outros.

Formato AIFF (sem perda, sem compactação)

O formato AIFF (Audio Interchhange File Format), desenvolvido em 1988 pela Apple, é similar ao Wave, também com áudio PCM codificado sem compactação, porém permitindo metadados como, por exemplo, a capa do disco.

Formato FLAC (sem perda, comprimido)

FLAC - Free Lossless Audio Codec - é um padrão de codificação desenvolvido por Josh Coalson, que utiliza um algoritmo de compactação que reduz o arquivo para cerca de 50% de seu tamanho original, sem perdas.

É um padrão aberto bem documentado, não proprietário, não está vinculado a patentes e não exige pagamento de royalties.

Formato ALAC (sem perda, comprimido)

ALAC - Apple LosslessAudio Codec - é um padrão criado pela Apple, cujos arquivos de áudio compactados são oferecidos opcionalmente na loja Apple Store (possui a mesma extensão dos arquivos AAC, ou seja: .m4a). Ao copiar arquivos de discos CD para o iTunes no computador, deve-se convertê-los para ALAC se quiser preservar o conteúdo.

Formato MP3 (com perda)

MP3 é o nome popular da codificação MPEG-1-Layer3, para áudio e vídeo, mas com esta sigla estamos nos referindo apenas ao áudio.

É uma codificação com perda de conteúdo, desenvolvida pelo Motion Picture Experts Group (MPEG), que explora as características cognitivas do ouvido humano com o objetivo de gerar um conteúdo cuja perda seja imperceptível. Dessa forma, o algoritmo procura remover apenas supostas informações irrelevantes com relação à percepção auditiva.

A taxa de amostragem pode ser 32, 44,1 ou 48 kHz.

Suporta sequências com um ou dois canais de áudio, que podem ter taxas de transmissão de 32 a 320 kbps.

A codificação MP3 consegue fator de compactação variando de 1:2,7 até 1:24 sobre o arquivo de dados gerados pela amostragem.

Por exemplo, uma amostragem de 44,1 kHz a 16 bits (CD) gera uma taxa de 44100 x 16 = 705,6 kbps por canal. Com uma compactação de 1:24 chega-se a uma taxa de aproximada de 29,4 kbps.

Ao lidar com arquivos de áudio é preciso observar a taxa de transmissão da codificação MP3. A codificação padrão (defaut) do iTunes, por exemplo, é 160 kBps. Acima dessa taxa tem 192, 224, 256 e 320 kbps. Entretanto, poucas pessoas conseguem identificar perda de conteúdo em uma codificação a 192 kbps comparada a uma a 320 kbps.

O arquivo de áudio MP3 pode conter, além do áudio propriamente dito, informações adicionais, como taxa de amostragem, nome da música, etc.

Formato AAC (com perda)

AAC - Advanced Audio Coding - é uma codificação com compactação e perda de conteúdo.

Surgiu depois do MP3, com a missão de ser seu sucessor. Foi adotado pela ISO como padrão de áudio nas especificações MPEG-2 e MPEG-4. É o formato padrão utilizado pela Apple para seus dispositivos iPod, iPhone e iPad.

É uma codificação com perda de conteúdo, que possui algumas vantagens em relação ao MP3: a taxa de amostragem vai até 96 kHz (MP3 vai até 48 kHz) e suporta até 48 canais de áudio em um fluxo (MP3 suporta 2).

Formato HE-AAC (com perda)

HE-AAC - High Eficiency AAC - também conhecido como AAC+, é uma variação da codificação AAC, direcionada para aplicações de baixa velocidade (64 kbps ou menor) onde se deseja arquivos em baixa velocidade bem compactados, como o streming de áudio.

Formato OGG Vorbis (com perda)

Mantido pela Xiphophorus Org Foundation, uma organização que cria especificações e implementações de referência, o formato Ogg Vorbis é um padrão aberto (open source), livre de patentes. Surgiu em 2002, função do encadeamento de diversos trabalhos de pesquisa liderados pelo engenheiro Chris Montgomery. Os arquivos nesse formato possuem a extensão .ogg, costumam ser um pouco menores e com qualidade igual ou superior aos arquivos em MP3

Como é a escala de qualidade?

Algumas regras da régua da qualidade são:

·         A codificação sem perda é melhor;

·         Quanto mais bits por amostra, melhor;

·         Quanto mais alta a frequência de amostragem, melhor.

As consequências são:

·  Quanto melhor a qualidade, mais espaço na mídia de armazenamento;

·      Quanto melhor a qualidade, mais banda de transmissão será preciso;

Observando essas três regras e as duas consequências, podemos obter a medida exata do ponto em que queremos trabalhar. A escolha do reprodutor também será influenciada por essa medida.

Fabio de Azevedo Montoro

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Conector RJ45

O que o conector RJ45 tem a ver com a rede interna? Tudo.

O conector mais conhecido da face da Terra possui bilhões de unidades vendidas e presentes em todas as instalações de rede interna de comunicação de dados nas edificações e salas de equipamentos. É uma marca espantosa.

Essa  pequena peça plástica costuma provocar discussões, sendo que a primeira questão é em relação ao seu nome.

Apesar dessa fama toda, ele é pouco conhecido pelo  seu verdadeiro nome:  "conector modular de 8 posições". Modular porque possui 8 posições para contatos elétricos que podem ou não estar montados, conferindo economia conforme a aplicação. Por exemplo, um conector de 8 posições com 8 contatos ficou conhecido como "8p8c". Há conectores modulares de seis e de oito posições. Não é raro encontrarmos o conector 6p2c, montado nos cabos que acompanham os modems roteadores, os quais possuem 6 posições mas apenas dois contatos elétricos.

Mas porque o conector é chamado de "RJ45"?

Isso vem da época em que a empresa americana de serviços de telefonia, Bell System, resolveu dar nomes às interfaces entre o equipamento do usuário e a rede pública de telefonia, usando o padrão USOC (Universal Service Order Code). As interfaces foram batizadas de "Registered Jack" (RJ) e utilizavam conectores modulares. Entre os diversos tipos de interface definidos, temos o RJ11 (com conector modular de 6 posições) e o RJ45S (com conector de 8 posições).

O problema é que as interfaces definidas nos "Registered Jacks" utilizam dois tipos de conectores:  sem polarizador e com polarizador (keyed), um ressalto lateral que o  impede de se encaixar na tomada 8p8c sem a ranhura desse polarizador. Existe  a interface RJ45S, com conector 8p8c polarizado. Existe o conector 8p8c não polarizado. O conector não polarizado encaixa na tomada polarizada, mas o inverso não funciona: o conector polarizado não encaixa na tomada sem ranhura.

Assim, a rigor, sinto ter que falar isso, mas "RJ45" não existe. Atualmente a tomada também é chamada de RJ45. Está estabelecida a confusão. Ninguém lembra da polarização.

RJ45S, abreviação de "Registered Jack 45S", é a denominação de uma interface, e não de um conector. A definição de uma interface elétrica inclui, além do conector, a aplicação, a configuração dos fios, etc. 

Entretanto, o conector 8p8c e sua respectiva tomada, ambos não polarizados, foram adotados para as conexões de dados e passaram a ser chamados simplesmente de RJ45. Nada de mais. Nada errado. Só uma questão de convenção. Digamos que "RJ45" pegou, quando se quer falar do conector modular 8p8c não polarizado.

Interessante é que alguns fabricantes dizem ser incorreto chamar o "8p8c não polarizado" de "RJ45", mas em seus folhetos técnicos, intrigantemente, escrevem "RJ45" quando querem se referir a eles, individualmente ou em painéis de manobra.

Bem, já que a linguagem atual adotou o termo "RJ45" como nome para o conector 8p8s não polarizado, acho que podemos chamá-lo assim, mas sempre tomando o cuidado para conferir se o interlocutor tem o mesmo entendimento.

A figura 2 mostra, no padrão mais utilizado, a numeração das posições, o número do pares e as respectivas cores.

                                  Fig. 2: Conector RJ45 - numeração das posições, pares e cores dos cabos

Interessante lembrar que o par nº 1 (azul) é o que deve ser utilizado pela telefonia analógica, se for o caso.

A segunda questão é sobre seu inventor.

Em geral é difícil dizer, rigorosamente, quem é o inventor de uma peça ou processo produtivo, pois precisamos saber quem são os autores das patentes envolvidas. Mesmo assim, precisamos decidir em quem queremos acreditar. É um assunto macarrônico. Atualmente as tecnologias utilizam várias invenções patenteadas e é frequente a discussão ir parar na justiça. Os inventores querem vender suas ideias patenteadas aos fabricantes de equipamentos e ganhar royalties sobre a venda dos produtos que se beneficiaram. Além disso, se observarmos  a evolução de um determinado conhecimento técnico, no âmbito das patentes, veremos que há uma sequência onde as mais recentes partem de algo já estabelecido, mas também há trabalhos praticamente em paralelo, sempre movidos por uma sinergia circunstancial.

Pode-se dizer que a ideia do conector modular surgiu durante a explosão da telefonia nos Estados Unidos, na década de 1970. A AT&T, empresa que detinha o monopólio do sistema, constatou que os constantes serviços de manutenção por problemas nos cabos que ligavam o aparelho telefônico ao ponto na parede, estavam onerando demais a empresa. Houve uma movimentação no sentido de se desenvolver uma conexão cujo cabo pudesse facilmente ser substituído pelo próprio usuário. 

Edwin Charles Hardesty, da Western Electric e outros três engenheiros do Bell Laboratories, registraram em Setembro de 1973 a patente número 3,761,869 que definia um conector modular. 

                             Fig. 3: Figura extraída do documento da patente de Edwin Charles Hardesty

Alguns acreditam que o conceito tomou forma com o trabalho dos engenheiros William Jacob Brorein e Nicholas Humen, ambos de Nova Jersey, patenteado em Janeiro de 1974 sob o número 3,789,344.

                                  Fig. 4: Figura extraída do documento da patente de William Jacob Brorein

Outras patentes, registradas pelos engenheiros Donald Hughes e Ronald Myers por volta de 1980, evoluíram bem o conceito, solidificaram as ideias do conector modular e praticamente fecharam o ciclo básico. Entretanto, patentes sobre melhorias funcionais ou de fabricação, em relação aos conectores modulares, continuaram a surgir.

Se você pesquisar na Internet vai encontrar alguns inventores para o RJ45 e, provavelmente, entre eles encontrará os nomes citados anteriormente. Você pode adotar um deles ou entender que o trabalho foi colaborativo.

O projeto do RJ45, que começou com a história do conector modular para telefonia, engatou na necessidade de padronização das interfaces telefônicas e de dados, inclusive sob pressão de algumas demandas jurídicas sobre até que ponto vai  a responsabilidade da operadora do sistema telefônico.

Apesar de seus 37 anos, se considerarmos que nasceu em 1980, o RJ45 está resistindo à evolução da taxa de transmissão na rede interna: 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps e 10 Gbps e tem atendido bem aos requisitos dos cabeamentos de rede interna da categoria 5e (100 MHz) até a categoria 6A (500 MHz).

Com relação à normatização, os conectores modulares foram definitivamente adotados pelas entidades normativas. A norma TIA 968-A (Telephone Terminal Equipment Technical Requirements for Connection of Terminal Equipment to the Telephone Network), publicada em 2002, especifica os conectores modulares de seis e oito posições, com todos os detalhes mecânicos, como por exemplo, a exigência dos contatos elétricos possuírem banho de 1,27 µm de ouro.

                                                                     Fig. 5: Conector RJ45 - não blindado

                                                                              Fig. 6: Conector RJ45 - blindado

 Alguns fabricantes adicionam características diferenciadas, como é o caso do conector com chave, da Nexans, para impedir que um operador, por acidente, desencaixe o cabo do painel de manobra. Esse sistema protege enlaces críticos,  como aqueles de servidores, equipamentos PoE e outros.

                                                                        Fig. 7: Conector RJ45 seguro - Nexans

A fim de superar o limite de 500 MHz do RJ45 os fabricantes estão desenvolvendo novos conectores. A Panduit desenvolveu e patenteou o conector GG45 que possui a vantagem de se encaixar em uma tomada similar à tomada RJ45 e, dessa forma, a nova tomada aceita plugs RJ45 tradicionais. 

                                      Fig. 8: Conector GG45 - figura extraída do documento da patente 9,033,725

                                                                               Fig. 9: Conector GG45 - Nexans

O fabricante Siemon lançou o sistema Tera para atender aos requisitos da categoria 7A, informando que seu sistema atinge a frequência de 1,2 GHz.

                                         Fig. 10: Conector Tera - Siemon

Outro aspecto que se desenvolveu foi a instalação de tomadas em painéis para rack padrão 19 polegadas. O marco mais interessante dessa trajetória, acredito, foi o surgimento do padrão "Keystone", patenteado pelo fabricante Panduit em 2006. Hoje, no Brasil, este é o padrão dominante, tanto na montagem em caixas de terminação na área de trabalho, quanto em painéis descarregados montados em rack.

Com o surgimento do padrão Keystone, surgiram os painéis descarregados para montagem em rack. A vantagem desses painéis é que aceitam qualquer conector padrão Keystone, não só os modulares. Há todo tipo de conector para painel descarregado Keystone: conectores BNC, HDMI, tipo F, etc.

No caso dos enlaces blindados, os painéis descarregados devem possuir engate de aterramento para as tomadas blindadas que nele serão instaladas. A figura 11 mostra um painel descarregado da Nexans, montado com diversos tipos de tomadas modulares, em destaque uma categoria 7A tipo GG45, blindada.

                                                                Fig. 11: Painel blindado descarregado - Nexans