Analisador de espetro de áudio

Uma forma de onda diz-lhe quão alto é o áudio em cada momento; um espetro diz-lhe que frequências compõem essa sonoridade. O analisador acima oferece ambas as vistas, mais um espetrograma, que é o espetro a evoluir ao longo do tempo. O mesmo sinal, três imagens complementares — e alternar entre elas é a forma mais rápida de perceber do que é feito um som.

A forma de onda representa a amplitude das amostras em função do tempo — excelente para detetar cortes, silêncios e a dinâmica global, mas cega à altura tonal. O espetro usa uma janela curta (alguns milhares de amostras) e mostra quanta energia existe em cada banda de frequências, desde o grave mais baixo à esquerda até ao limite dos agudos à direita. O espetrograma empilha centenas desses espetros da esquerda para a direita, à medida que o tempo passa, com a intensidade representada por cor — um glissando de piano torna-se um traço ascendente, uma nota longa de violino uma linha horizontal estável, e a fala uma cadeia de formantes de vogais.

A Transformada Rápida de Fourier converte um bloco de amostras no domínio do tempo em magnitudes de frequência. Responde à pergunta: « se este bloco fosse uma soma de tons puros, quanto de cada tom teria? » O analisador divide o áudio em janelas sobrepostas de alguns milhares de amostras e aplica uma FFT a cada uma — janelas mais pequenas resolvem melhor o tempo, janelas maiores resolvem melhor a frequência, e por isso um tamanho de janela fixo é sempre um compromisso. A opção de frequência logarítmica acima é apenas de visualização: estica o gráfico para que as oitavas graves (onde vive a maior parte da música) ganhem largura visível em vez de ficarem comprimidas na margem esquerda.

Toque um Lá4 em qualquer instrumento e o espetro mostra um pico em 440 Hz — a fundamental — mais picos menores em 880, 1320 e 1760 Hz: os harmónicos, múltiplos inteiros da fundamental. É o equilíbrio desses harmónicos que faz o Lá4 de um violino soar diferente do de uma flauta: a mesma fundamental, uma receita diferente por cima. É por isso que o espetro é a vista ideal para identificar instrumentos, tomar decisões de mistura e caçar ruído — um zumbido da rede elétrica aparece como um pico teimoso de 50/60 Hz, e o corte do MP3 aparece como energia que simplesmente desaparece abaixo de cerca de 16 kHz.

• A forma de onda mostra a altura tonal. Não. Dois acordes muito diferentes com o mesmo volume têm formas de onda quase idênticas. A informação de altura tonal só aparece depois da FFT — nas vistas de espetro ou de espetrograma.
• Um espetro e um espetrograma são a mesma imagem. Não. O espetro é a fatia de frequências de um único instante; o espetrograma é milhares dessas fatias ordenadas no tempo. Use o espetro para responder a « o quê », e o espetrograma para responder a « quando ».
• O áudio acima de 22 050 Hz fica oculto num ficheiro de CD. Não. A amostragem a 44 100 Hz limita matematicamente o conteúdo a 22 050 Hz; o limite de Nyquist é uma propriedade das próprias amostras, não da visualização.

Ferramentas relacionadas: MIDI para WAV e Áudio para WAV / FLAC para produzir ficheiros que valham a pena analisar, Redutor de ruído quando o espetrograma revelar chiado ou zumbido constantes, e Normalizar áudio quando a forma de onda mostrar níveis que precisam de correção.