A cadência de Nyquist
Dizia-me um amigo, no outro dia, que a voz que lhe chegava através de uma ligação efectuada através da Internet possuía maior fidelidade que a voz da mesma pessoa quando transmitida até nós pela rede telefónica. Acrescentava ele que não entendia os profissionais das telecomunicações quando estes afirmavam exactamente o contrário. Poderia estar enganado, mas o facto é que a sua filha, que estava a estudar a milhares de quilómetros de distância - já que aqui a Universidade não teve vaga para ela -, num país de língua eslava -, parecia estar mesmo ali ao lado, bem presente, junto dos pais. Com as chamadas via serviço telefónico, não conseguiam tal sensação de presença, além de que «era grátis». No caso, como tinham a ligação de banda larga à Internet, via ADSL, não tinham de pagar mais nada, para além da mensalidade de acesso à Internet, e podiam falar o tempo todo que quisessem. Aqui, a VoIP¹ não é mais que uma das aplicações a utilizar a Internet.
Contudo, a razão reparte-se pelos dois lados, como acontece em tantos debates. Ou seja, tanto é certo a fiabilidade do serviço e a qualidade dos sinais voz serem, em média, e considerando todas as situações e os tipos de VoIP disponibilizados ao público, inferiores aos mesmos parâmetros no caso do serviço telefónico fixo tradicional, como também é verdade os sinais emitidos nas ligações de VoIP computador a computador, extremo a extremo, poderem possuir uma fidelidade superior ao da rede telefónica. Neste texto não vamos falar das razões dos pontos de superioridade do serviço telefónico relativamente à VoIP. O facto de «ser do lado das telecomunicações» não me vai impedir de falar da superior fidelidade nas comunicações VoIP, computador a computador.
A voz, para ser transmitida quer nas redes telefónicas actuais quer através da Internet, como é um sinal que sai das nossas bocas sob forma analógica, portanto contínua, tem de ser previamente digitalizada, devendo portanto serem extraídos amostras do sinal analógico, que são medidas e transformadas em sequências [binárias] do tipo «0» e «1». À recepção, os sinais digitais têm, é claro, de ser revertidos à sua forma analógica inicia, ou os nossos ouvidos não os poderiam tratar, antes de serem enviados ao cérebro para serem entendidos.
Mas não nos desviemos. Na cadência da extracção de amostras dos sinais analógicos proferidos pelas bocas é que está o busílis da fidelidade. Com efeito, nos sistemas de transmissão digital que existem na rede telefónica, vai quase para meio século, a cadência de colheita de amostras de sinais de voz analógicos é de oito mil vezes por segundo. Esta cadência está relacionada com as características dos canais telefónicos desde sempre, desde os tempos analógicos, quando a norma da sua largura de banda foi estabelecida em 4 KHz - por ela eram transmitidos sinais de voz filtrados para ocupar qualquer coisa como bandas de 300 Hz a 3,4 kHz, mais qualquer coisa par evitar interferências. De qualquer forma, e teoricamente, a frequência limite superior dos canais é 4kHz. E Nyquist provou que a cadência de amostragem necessária para conter toda a informação calcula-se multiplicando por dois a frequência mais aguda, isto é, 4 kHz² vezes dois dá oito mil vezes por segundo.
Contudo o sinal voz possui componentes de frequência superiores a 4 kHz, mesmo sem se tratar de um agudo de um barítono a cantar. E existem realizações de digitalização de sinais de voz utilizadas em sistemas de VoIP computador a computador, disponibilizadas comercialmente, que efectuam amostragens com ritmos, digamos, de 16 mil vezes por segundo, isto é permitindo a inclusão de frequências de sinais de voz até 8 KHz. Aliás, que se passa com os sinais de alta-fidelidade da rádio digital e com os CDs? São cadências de amostragem mais elevadas que deverão permitir a inclusão das frequências mais elevadas que os nossos ouvidos conseguem captar, frequências da ordem dos 20 kHz, ou seja, 40 mil amostras por segundo.
É claro que, quando as comunicações de voz VoIP têm de se internar pela rede telefónica, a amostragem dos sinais deve ser compatibilizada com o máximo de cadência permitida pela largura de banda dos canais telefónicos - as tais 8 mil amostras por segundo; e isto, mesmo quando um dos extremos da ligação - à emissão ou à recepção - é realizado através de uma aplicação VoIP em computador. É assim.
¹ - VoIP - “Voice over Internet Protocol”, ou, em português,
“Voz sobre o [Protocolo] Internet”.
² - 4 kHz corresponde a 4 mil ciclos por segundo.
Contudo, a razão reparte-se pelos dois lados, como acontece em tantos debates. Ou seja, tanto é certo a fiabilidade do serviço e a qualidade dos sinais voz serem, em média, e considerando todas as situações e os tipos de VoIP disponibilizados ao público, inferiores aos mesmos parâmetros no caso do serviço telefónico fixo tradicional, como também é verdade os sinais emitidos nas ligações de VoIP computador a computador, extremo a extremo, poderem possuir uma fidelidade superior ao da rede telefónica. Neste texto não vamos falar das razões dos pontos de superioridade do serviço telefónico relativamente à VoIP. O facto de «ser do lado das telecomunicações» não me vai impedir de falar da superior fidelidade nas comunicações VoIP, computador a computador.
A voz, para ser transmitida quer nas redes telefónicas actuais quer através da Internet, como é um sinal que sai das nossas bocas sob forma analógica, portanto contínua, tem de ser previamente digitalizada, devendo portanto serem extraídos amostras do sinal analógico, que são medidas e transformadas em sequências [binárias] do tipo «0» e «1». À recepção, os sinais digitais têm, é claro, de ser revertidos à sua forma analógica inicia, ou os nossos ouvidos não os poderiam tratar, antes de serem enviados ao cérebro para serem entendidos.
Mas não nos desviemos. Na cadência da extracção de amostras dos sinais analógicos proferidos pelas bocas é que está o busílis da fidelidade. Com efeito, nos sistemas de transmissão digital que existem na rede telefónica, vai quase para meio século, a cadência de colheita de amostras de sinais de voz analógicos é de oito mil vezes por segundo. Esta cadência está relacionada com as características dos canais telefónicos desde sempre, desde os tempos analógicos, quando a norma da sua largura de banda foi estabelecida em 4 KHz - por ela eram transmitidos sinais de voz filtrados para ocupar qualquer coisa como bandas de 300 Hz a 3,4 kHz, mais qualquer coisa par evitar interferências. De qualquer forma, e teoricamente, a frequência limite superior dos canais é 4kHz. E Nyquist provou que a cadência de amostragem necessária para conter toda a informação calcula-se multiplicando por dois a frequência mais aguda, isto é, 4 kHz² vezes dois dá oito mil vezes por segundo.
Contudo o sinal voz possui componentes de frequência superiores a 4 kHz, mesmo sem se tratar de um agudo de um barítono a cantar. E existem realizações de digitalização de sinais de voz utilizadas em sistemas de VoIP computador a computador, disponibilizadas comercialmente, que efectuam amostragens com ritmos, digamos, de 16 mil vezes por segundo, isto é permitindo a inclusão de frequências de sinais de voz até 8 KHz. Aliás, que se passa com os sinais de alta-fidelidade da rádio digital e com os CDs? São cadências de amostragem mais elevadas que deverão permitir a inclusão das frequências mais elevadas que os nossos ouvidos conseguem captar, frequências da ordem dos 20 kHz, ou seja, 40 mil amostras por segundo.
É claro que, quando as comunicações de voz VoIP têm de se internar pela rede telefónica, a amostragem dos sinais deve ser compatibilizada com o máximo de cadência permitida pela largura de banda dos canais telefónicos - as tais 8 mil amostras por segundo; e isto, mesmo quando um dos extremos da ligação - à emissão ou à recepção - é realizado através de uma aplicação VoIP em computador. É assim.
¹ - VoIP - “Voice over Internet Protocol”, ou, em português,
“Voz sobre o [Protocolo] Internet”.
² - 4 kHz corresponde a 4 mil ciclos por segundo.
