O que é um DSP? (Processador de Sinal Digital)

Se alguma vez te perguntaste como é que um microfone consegue melhorar a qualidade da tua voz enquanto falas, sem que tenhas de alterar uma única definição, a resposta envolve, normalmente, um DSP. Abreviação de «Processador de Sinal Digital», trata-se de um pequeno chip especializado que processa o áudio em tempo real e é uma das principais razões pelas quais os microfones modernos soam tão bem logo ao sair da embalagem.

Este guia explica o que é, na realidade, um DSP, por que razão existe e onde o encontramos no dia a dia.

Antes do processamento digital, o tratamento do áudio dependia de equipamento físico analógico. Um compressor era uma unidade de rack. Um equalizador era uma caixa específica com botões e mandais. Cada efeito precisava do seu próprio equipamento, ligados em cadeia, e essa cadeia nunca mudava, a menos que se trocasse fisicamente o equipamento.

O processamento de sinais digitais mudou isso. Em vez de moldar uma onda analógica contínua com circuitos físicos, um DSP converte o som em números, realiza cálculos matemáticos sobre esses números e reconverte o resultado em som. Assim que o áudio passa a existir como dados, é possível aplicar praticamente qualquer efeito (filtragem, compressão, redução de ruído) através de cálculos, em vez de componentes físicos. Isso abriu caminho para um processamento mais compacto, mais flexível e, muitas vezes, de melhor qualidade, sem a necessidade de um rack cheio de equipamento.

Um DSP executa três etapas básicas, todas com rapidez suficiente para que nunca se note qualquer atraso:

• Amostragem. Um conversor analógico-digital capta a onda sonora recebida e mede-a 44 100 ou 48 000 vezes por segundo, transformando-a num fluxo de números.
• Processamento. O chip DSP realiza cálculos nesse fluxo de números. É aqui que os efeitos ocorrem. Dependendo dos cálculos matemáticos aplicados, obtêm-se filtragem, compressão, redução de ruído ou uma série de outras alterações.
• Conversão inversa. Um conversor digital-analógico transforma os números processados de volta numa onda sonora que se consegue realmente ouvir, seja através de auscultadores, de um altifalante ou de uma gravação.

O que importa aqui é onde o processamento ocorre. Um DSP integrado no dispositivo trata das três etapas no próprio local, pelo que não há um percurso de ida e volta que implique enviar o áudio para o computador, processá-lo aí e devolvê-lo. É esse percurso de ida e volta que causa um atraso percetível com os efeitos de software, e é por isso que o processamento integrado parece imediato quando se ouve a própria voz.

Os microfones são um dos locais mais comuns onde se depara com o DSP, especialmente agora que muitos microfones processam o áudio internamente, em vez de dependerem inteiramente do computador:

• Os microfones USB com transmissão em streaming costumam incluir um processador DSP integrado para limpar a voz antes mesmo de esta chegar ao software de gravação.
• As interfaces de áudio XLR utilizam DSP para aplicar efeitos, como compressão e equalização, ao sinal de um microfone em tempo real, sem necessidade de um misturador separado.
• Os auscultadores e os microfones para jogos utilizam DSP para reduzir o ruído de fundo, para que a sua voz seja ouvida com clareza durante as chamadas ou as partidas.
• Os microfones de conferência e de webcam utilizam o DSP para isolar a sua voz do ruído ambiente durante as videochamadas.

Em todos os casos, o argumento é o mesmo: o processamento ocorre no próprio dispositivo, pelo que a sua voz já está limpa quando chega ao computador.

Os cálculos executados num chip DSP costumam enquadrar-se em algumas categorias conhecidas:

• A equalização (EQ) realça ou atenua gamas de frequências específicas, sendo útil para conferir calor à voz ou reduzir a falta de clareza na mesma.
• A compressão uniformiza as diferenças de volume, pelo que os momentos mais silenciosos são reproduzidos com clareza e os momentos mais altos permanecem controlados.
• A redução de ruído identifica e reduz o ruído de fundo constante, como o de uma ventoinha ou de um ar condicionado, sem afetar o sinal desejado.
• O limitador restringe o sinal a um nível máximo para evitar distorção quando o volume aumenta inesperadamente.

Qualquer dispositivo pode utilizar um destes, vários em simultâneo ou uma sequência deles. A combinação específica depende da função para a qual o dispositivo foi concebido.

A Elgato integra o DSP diretamente em alguns dispositivos Wave através do Wave FX Processor, um chip integrado desenvolvido em colaboração com a LEWITT Audio. Dispositivos como o Wave:3 MK.2, o Wave XLR MK.2, o XLR Dock MK.2 e o Wave XLR Pro executam efeitos como um filtro de corte de graves, um expansor, um compressor, um equalizador e o Voice Tune diretamente no hardware, pelo que a sua voz é processada antes mesmo de chegar ao computador.

Como o processamento ocorre no próprio dispositivo, ouve a sua voz processada através dos auscultadores em tempo real, e os efeitos acompanham o seu microfone em todas as aplicações automaticamente. O Wave FX Processor também inclui o Clipguard 2.0, que previne a distorção ao nível do hardware, em vez de a corrigir posteriormente.

Se quiseres uma explicação detalhada sobre como estes efeitos funcionam em conjunto, consulta o nosso guia sobre o Wave FX: Som com qualidade de estúdio a partir do teu microfone. E se estiveres a perguntar-te como é que o DSP se compara aos plugins baseados em software, o nosso guia sobre «O que é um VST?» aborda essa distinção com mais pormenor.