Vinil HD (NT045)
Publicado: Quarta, 09 Mai 2018 00:00
Certamente, para os colecionadores e adeptos da velha tecnologia do disco de vinil, a possibilidade de ser ter maior definição (HD) é muito interessante, desde que não influa na forma de se tocar e de gravar. Neste artigo, com a volta do vinil, tratamos de possíveis novas tecnologias para os velhos discos que não afetam a estrutura principal de seu funcionamento, ou seja, o modo como são feitas as gravações.
O modo como as gravações são feitas e as próprias máquinas de prensagem dos discos de vinil pouco mudou desde os anos de sua criação, no início do século passado. Apenas, equipamentos mais modernos de prensagem, com mais velocidade e precisão tem sido usado em fábricas que ainda produzem estes tipos de discos.
Não tratamos aqui dos circuitos de reprodução que podem usar tecnologias modernas, como a amplificação por transistores, circuitos integrados e até circuitos digitais, mas apenas da gravação no próprio disco.
Para que o leitor entende o que há de novo, vamos tratar da gravação em seu princípio.
Como os discos são gravados
Um toca-discos nada mais é do que um aparelho mecânico que contém um motor que faz girar um disco de vinil colocado em um prato, conforme mostra a figura 1.
Figura 1 – Um toca-discos comum
O disco contém sulcos de tal forma que ao girar uma agulha apoiada sobre ele percorre os sulcos em que existem ondulações, conforme mostra a figura 2.
Figura 2 – O sulco e a agulha
As ondulações do sulco nada mais são do que um "retrato" do som que deve ser reproduzido, de modo que ao percorrer a agulha vibra exatamente da maneira correspondente ao som gravado, conforme mostra a figura 3.
Figura 3 – O toca-discos e o fonocaptor onde esta presa a agulha
A agulha transfere as vibrações que correspondem aos sons a um transdutor que as converte num sinal elétrico.
O tipo mais tradicional de transdutor é o de cristal que faz uso de um cristal piezoelétrico acoplado a uma agulha.
Esse tipo de transdutor também é popularmente chamado de cristal de toca-discos ou pick-up, sendo um componente que já é raro sendo encontrado nas casas em que ainda vendem discos de vinil e toca-discos.
Outro tipo de fonocaptor é oi magnético que funciona segundo o mesmo princípio do microfone.
A agulha é acoplada a uma peça próxima de um imã e uma bobina.
O movimento da agulha altera as linhas do campo do imã, induzindo um sinal na bobina.
Os fonocaptores de cristal são dispositivos de alta impedância que fornecem sinais intensos, enquanto que os fonocaptores magnéticos são dispositivos de baixa impedância com sinais fracos que exigem o uso de pré-amplificadores apropriados, com ganhos de tensão elevados.
Nos tipos muito antigos de fonocaptores, a agulha se desgastava com o uso, devendo ser constantemente trocada.
A desvantagem dessa tecnologia é que, com o uso, o sulco do disco também sofre desgaste, o que significa que eles têm tempo limitado de uso.
Na gravação estéreo, as ondulações que correspondem aos sons são gravadas nas duas laterais do sulco. A agulha que percorre esse sulco tem um sistema de suspensão que transfere as oscilações com o movimento a dois transdutores (bobinas).
Assim, uma das bobinas recebe as vibrações gravadas numa lateral que corresponde a um dos canais enquanto a que a outra as vibrações do outro canal. Os discos com este processo de gravação são estereofônicos.
Na figura 4 temos o modo como este sistema de gravação estéreo funciona.
Figura 4 – A gravação estéreo em vinil
A Equalização RIAA e os Pré amplificadores
Os pré-amplificadores utilizados na reprodução de discos diferem dos demais tipos de pré-amplificadores porque devem equalizar de uma maneira especial as características das gravações, conforme explicamos no artigo ART2305.
Na figura 5 mostramos que, percorrendo a curva de resposta de uma gravação de 20 a 20 000 Hz, a intensidade dos sinais varia amplamente, indicando uma diferença entre o real e o som que deve ser reproduzido.
Figura 5 – Curva de resposta de gravação
Assim, para reproduzir uma gravação devemos compensar esta curva com uma equalização que nos permita ouvir os sons de todas as frequências gravadas com a intensidade original.
Para entender porque esta alteração ocorre e porque é necessário uma correção, é interessante analisar o processo de uma gravação em disco.
Os sulcos dos discos fonográficos são gravados por uma agulha que é acionada por dois sistemas vibrantes, conforme vimos.
Dependendo do acionamento destes sistemas, que recebem os sinais de áudio de cada canal, a agulha vibra e imprime no sulco ondulações que retratam o sinal original.
A amplitude da oscilação da agulha na gravação não pode exceder um certo valor para que não ocorram distorções.
A amplitude máxima que pode ser gravada é dada pelas características do material do disco, que determina a "faixa dinâmica" de uma gravação, sendo tipicamente de 58 dB.
No entanto, a natureza granulada do material de que é feito o disco faz com que ele se comporte como uma fonte de ruído.
Nas gravações, para minimizar este efeito, a agulha é aquecida a uma certa temperatura.
Cuida-se para que o nível de ruído máximo que exista no disco seja pelo menos 10 vezes menor que o eventual ruído introduzido pelo circuito do pré-amplificador.
O sinal de áudio gravado se caracteriza pela frequência e pela amplitude.
Na reprodução a frequência se traduz pela velocidade com que a agulha se movimenta para os lados, enquanto que a amplitude se traduz pelo percurso deste movimento.
Como a agulha é suspensa num sistema mecânico, ela não possui uma resposta linear em toda a faixa de frequências que deve ser reproduzida.
O próprio sistema mecânico tem uma frequência de ressonância em torno de 700 Hz.
Para um sinal de forma de onda simples, como uma senóide, pode-se obter uma boa resposta em toda a faixa, mas com sinais complexos a coisa muda.
Assim, existem duas possibilidades de se fazer uma gravação com a minimização destes problemas.
Uma delas consiste em se fazer a gravação com velocidade constante, caso em que a amplitude dos sinais vai ser cada vez menor à medida que a frequência aumenta.
Outra possibilidade consiste em se ter uma amplitude constante em toda a faixa, caso em que a velocidade aumenta nas frequências mais altas.
A figura 6 mostra o que ocorre.
Figura 6 – resposta dinâmica
A segunda característica analisada é melhor, já que os fonocaptores magnéticos (que são os mais comuns) consistem em dispositivos de velocidade constante.
Eles consistem num elemento ativo, um gerador que oscila numa bobina móvel com uma saída de tensão proporcional ao movimento dentro do campo magnético, ou seja, proporcional à velocidade de alteração no sulco.
Na faixa de 20 Hz a 20 000 Hz, que corresponde a 10 oitavas, a variação de amplitude é de 1024 para 1, sendo este valor tomado como referência para estabelecer a resposta de uma gravação.
Desta forma a RlAA (Record Industry Association of America) estabelece uma curva de equalização cujos valores são fixados em 3 frequências: 50 Hz, 500 Hz e 2120 Hz.
Estas frequências, referidas também como constantes de tempo, são pontos de referência que levam à tabela dada abaixo.
O vinil está de volta, mas não se admite que a reprodução desta mídia siga os mesmos padrões antiquados que tinham sérios problemas.
Um deles era o desgaste da agulha e do próprio disco. A agulha ao percorrer o disco pressionava-o e com isso desgastava-se com o tempo. A deformação devida esse desgaste não só afetava a reprodução do som como também desgastava de modo irregular o sulco do disco.
Havia então uma vida útil limitada para o disco e para a agulha. Os toca-discos mais sofisticados da época tinham ajustes da pressão da agulha sobre o disco de modo a se obter a resposta ideal de frequência e a maior durabilidade.
Pequenas balanças eram utilizadas para "medir a pressão da agulha sobre disco, conforme mostra a figura 7.
Figura 7 – Balança para braço de toca-discos
Na figura 8 temos um modelo digital.
Figura 8 – Balança digital para braço de toca-discos
Para os colecionadores que ainda tocam seus discos antigos, um toca-discos bem ajustado pode prolongar muito a vida da mídia.
Mas, com a volta do vinil toca-discos com tecnologias modernas estão surgindo e mais que isso, novos processos de gravação que pode levar a melhor qualidade de som e maior durabilidade discos.
Da mesma forma que o CD trouxe maior fidelidade de reprodução e maior densidade de gravação, algumas empresas pensam na gravação por laser.
Os discos antigos eram prensados em máquinas a partir de um molde. A qualidade do som dependia da definição dos detalhes do sulco e do material usado. Na figura 9 temos uma prensa de discos.
Figura 9 – Prensagem de discos
A ideia é que usando novos materiais e laser na gravação em lugar da prensagem, os sulcos podem ter detalhes menores e com isso maior qualidade de som, alcançando frequências mais altas. Teremos chegado ao vinil de alta definição ou HD.
É claro que isso inclui a possibilidade de se ter transdutores capazes de ler detalhes mais finos dos sulcos e isso sem fazer excesso de pressão que cause desgastes.
A possibilidade de termos sensíveis transdutores de pressão pode levar então a fonocaptores que estejam continuamente monitorando a pressão da agulha e mais do isso, sempre a manterem num valor muito baixo. Essa agulha poderia ser então mais fina que as atuais.
Já se pensa, é claro, na possibilidade de se fazer a leitura por algum meio, que elimine a necessidade do contato com o disco, mas existem ainda problemas.
A leitura óptica, como nos CDs, por exemplo, esbarra no fato de que o material dos discos antigos é negro e reflete muito pouco a luz.
Mas, ainda há muito por vir. A ao lado dos toca-discos verticais e até mesmo aqueles que possuem pratos que flutuam sem contacto algum com o mecanismo que os gira de modo a eliminar vibrações que aparecem no som (hum e flutter – veja no site), poderemos ter ainda muitas novidades.