Wednesday, June 13, 2007

iPods

Como funcionam os iPods

por Julia Layton - traduzido por HowStuffWorks Brasil

Introdução


Foto cedida HSW Shopper
iPod vídeo
Em 2001, a Apple apresentou o iPod, um MP3 player com a capacidade de armazenamento inédita de 5 gigabytes. Cinco gerações de iPods mais tarde, o dispositivo reproduz músicas, filmes e álbuns de fotos, e você pode armazenar até 80 GB de qualquer tipo de arquivo que desejar. A evolução tem sido uma aula de comercialização e desenvolvimento de produtos eletrônicos: milhões de pessoas estão tão ligadas ao iPod que continuam a comprá-lo, como também os produtos Apple relacionados a ele, apesar da curta vida útil da bateria e dos consertos difíceis.

Neste artigo, descobriremos por que tantas pessoas compram tantos iPods, vamos dissecar um iPod vídeo para descobrir como ele funciona e verificar o tipo de software que está disponível para aumentar sua funcionalidade.

Fundamentos do iPod
O iPod vídeo de 5ª geração (5g) é muito mais do que um MP3 player. É um player de áudio digital, vídeo player, visualizador de fotos e disco rígido portátil, o que o torna um completo centro portátil de mídia (em inglês). Ele está disponível com capacidades de 30 GB e 80 GB, e possui uma tela colorida de LCD (cristal líquido) de 2,5 polegadas. Além do iPod 5G, a geração atual de players iPod inclui o:

  • iPod shuffle, com uma capacidade de 1 GB, que somente toca músicas e não possui visor;
  • iPod nano, que reproduz áudio digital, exibe fotos digitais, vem com capacidades de 2, 4 e 8 GB e possui um fator de forma de tela menor do que o iPod video.


HSW Shopper
(da esquerda para a direita) iPod shuffle, iPod nano, iPod video

Neste artigo, focalizaremos o mais avançado iPod de 5ª geração, com capacidades de áudio e vídeo.

Apesar de o iPod ser um produto da Apple, funciona tanto em máquinas Mac quanto Windows. Como ele é o media player campeão de vendas nos Estados Unidos, provavelmente a grande questão é: o que o torna diferente de qualquer outro media player digital? A resposta será diferente dependendo de quem responde. Alguns poderão dizer que é o fator da forma. O iPod vídeo de 80 GB tem apenas 1,4 cm de espessura e pesa cerca de 156 gramas. Para comparar, o iRiver PMC-140 (um centro portátil de mídia baseado em Windows) tem 3,3 cm de espessura e pesa 272 gramas, e armazena apenas 40 GB (mas a tela é maior - 3,5 polegadas).

Outras pessoas poderão dizer que é a Apple Click Wheel, uma roda sensível ao toque, que facilita incrivelmente a navegação pelos diversos menus e opções usando só o polegar. De acordo com Steve Jobs, executivo chefe da Apple, em entrevista à Newsweek (site em inglês): "ela foi desenvolvida a partir da necessidade do Mini, porque não havia espaço suficiente (para os botões). Mas no instante em que nós a experimentamos, nos perguntamos por que não pensamos nisso antes". E por fim, alguns poderiam dizer que a melhor coisa no mundo é a superafinada integração iPod/iTunes que, ironicamente, alguns amaldiçoarão até o fim dos tempos.


Interface do iTunes

O iTunes é o software de jukebox/player de mídia integrado que acompanha o iPod. Ele é armazenado em seu computador e o utiliza para organizar, reproduzir, converter e fazer o download de arquivos a partir de uma fonte externa para seu computador e de seu computador para um iPod. Na verdade, ele não é diferente do software que vem com qualquer outro media player portátil. O que torna o iTunes uma invenção brilhante do ponto de vista de um consumidor de produtos eletrônicos é a iTunes Store embutida, que faz os usuários de iPod retornarem à Apple com regularidade.

Obrigado
Agradecemos a Daniel Guzman por sua colaboração na elaboração deste artigo.

A iTunes Store permite que os usuários de iPod adquiram músicas, filmes, podcasts, audiolivros e vídeos de músicas com um clique. Ela é uma parte integral do software iTunes. A Loja oferece 3,5 milhões de músicas, milhares de podcasts, 3 mil vídeos de música e 20 mil audiolivros, assim como programas de TV, filmes de cinema e jogos para iPod vídeo. Por meio do iTunes você pode assistir ou ouvir aos arquivos em seu computador e fazer o download para seu iPod. E não precisa sequer clicar e arrastar: o software iTunes se auto-sincroniza com o iPod sempre que é conectado a seu computador através da porta USB 2.0 (você pode usar o FireWire para carregá-lo, mas não para sincronizá-lo). Basta plugá-lo e o iPod automaticamente faz o download de todos os novos arquivos que você adicionou à jukebox do iTunes desde a última vez que ele foi conectado. Ele também envia para o iTunes todos os novos dados que você adicionou a seu iPod desde a última vez que os dois conversaram, como listas de reprodução e classificações de músicas.

Mitos do iPod
  • Se eu usar o iPod como meu media player digital, só vou poder fazer o download de músicas da iTunes Store.
    Falso. Você pode fazer o download de músicas de outros sites (desde que o site não use o Windows Media
    DRM. O iPod não é compatível com essa codificação).
  • Se eu usar o iPod como meu media player digital, só vou poder usar o software iTunes como minha jukebox.
    Falso. Enquanto o iPod é feito para funcionar com o software iTunes, há outras jukeboxes que você pode usar com seu iPod.
  • Se eu fizer o download de arquivos MP3 ou WAV para meu iPod, eles serão convertidos em um formato de áudio proprietário.
    Falso. O download de arquivos para um iPod não muda o formato. O iPod pode reproduzir arquivos de áudio MP3, WAV, AAC, AIFF, Apple Lossless e Audible 2, 3 e 4.

Recursos e hardware do iPod


Além da integração e auto-sincronização do iTunes, a Click Wheel (saiba mais na seção de hardware) e o fator de forma delgada, alguns dos recursos mais notáveis do iPod incluem:
  • Áudio
    O iPod de 80 GB armazena até 20 mil músicas (7,5 mil para o modelo de 30 GB). A função de busca permite que você digite palavras-chave (nome da música, artista, álbum) usando a roda clicável para localizar uma canção no disco rígido do iPod. Ele suporta arquivos de áudio MP3, WAV, AAC, AIFF, Apple Lossless e Audible 2, 3 e 4. Você pode fazer o download de músicas da iTunes Store, de um site de download de MP3 diferente ou copiá-las de seus CDs para o software iTunes. Você precisa entrar no software iTunes para fazer o download de arquivos para o iPod (a menos que você faça o download de um hack que permita contornar o iTunes - veja mais sobre hacks na seção de Software). Você pode ouvir audiolivros em diversas velocidades (normal, mais rápida ou mais lenta), sem distorcer seriamente o som, além de conectar seu iPod a seu estéreo de casa por meio de uma tomada mini-para-RCA. O dispositivo vem com 22 pré-ajustes de equalizador para diferentes estilos de música.
  • Vídeo
    A versão de 80 GB armazena até 100 horas de vídeo. Ela suporta arquivos H.264 e MPEG-4, assim como arquivos MOV convertidos para vídeo amigável ao iPod por meio do software iTunes. Você pode reproduzir podcasts de vídeo, vídeos de música, filmes de cinema e programas de TV no iPod, mais seus próprios DVDs e vídeos caseiros que você codifica usando o QuickTime Pro e baixa para seu player por meio do iTunes.
  • Fotos
    O player de 80 GB armazena até 25 mil fotos. Ele suporta arquivos convertidos a partir de JPEG, BMP, GIF, TIFF, PNG e PSD. Você pode fazer o download de suas fotos para o iPod a partir do Mac iPhoto ou Windows Adobe Photoshop Elements/Album. Usando uma conexão RCA ou S-vídeo (S-vídeo por meio do acessório dock), você pode conectar o iPod a seu home-theater para assistir a apresentações de fotos (completas com trilha sonora) ou vídeos em uma tela maior.
  • Disco rígido externo
    O iPod pode funcionar como um disco rígido portátil, transportando todos os tipos de arquivos entre computadores. Basta escolher "enable disk usage" (habilitar uso do disco) no software iTunes e você pode carregar o que quiser no disco rígido do player.
  • Sincronização de calendário/contatos
    O iPod faz downloads automáticos de todos os novos dados de contatos/calendário acrescentados ao Mac iCal ou Microsoft Outlook/Outlook Express desde a última vez que o iPod foi conectado a seu computador.
  • Jogos
    O iPod vem com quatro jogos pré-carregados. Você também pode fazer o download de jogos a partir da loja iTunes, de outras companhias ou mesmo criar o seu próprio (veja a seção "Software iPod").
  • Integração com o carro
    Se você tem um iPod e quer comprar um carro novo ou um novo equipamento de som automotivo, você pode obter um que integre totalmente seu player no sistema de som. Há estéreos instalados no carro pelo fabricante que suportam a integração com o iPod a um nível que você pode verificar o dispositivo por meio dos controles do equipamento de som ou do volante de direção.

Para uma lista completa dos recursos do iPod, veja Apple: iPod (site em inglês). Agora, daremos uma olhada em um iPod vídeo para descobrir como e qual hardware ele usa para dar conta dessas tarefas.


Comparação de recursos do iPod: 2001-2005
Modelo
Armazenamento
Visor
Mídia
Navegação
Vida da bateria (horas)
Peso médio
1G
('01-'02)
5/10/20 GB
mil a 4 mil músicas
LCD P/B de 2 pol.
Áudio
Thumbwheel
10
184 g
2G
('02-'03)
5/10/20 GB
LCD mono de 2 pol.
Áudio
Touch Wheel
10
184 g
3G
('03-'04)
10/15/30 GB
LCD mono de 2 pol.
Áudio
Touch Wheel
8
159 g
mini 1G
('04-'05)
4 GB
LCD mono de 1,67 pol.
Áudio
Click Wheel
8
102 g
4G
('04-'05)
20/40 GB
LCD mono de 2 pol.
Áudio
Click Wheel
12
159 g
U2
('04-'05)
20 GB
LCD mono de 2 pol.
Áudio
Click Wheel
12
159 g
photo
('04-'05)
30/40/60 GB
LCD colorido de 2 pol.
Áudio, Foto
Click Wheel
15
181 g
shuffle
('05- )
1 GB Flash
Nenhum
Áudio
Control pad
12
15,6 g
mini 2G
(2/05-7/05)
4/6 GB
Visor mono de 1,67 pol.
Áudio
Click Wheel
18
102 g
colorido
(6/05-10/05)
20 GB
LCD colorido de 2 pol.
Áudio, Foto
Click Wheel
15
167 g
U2 colorido
(6/05-10/05)
20 GB
LCD colorido de 2 pol.
Áudio, Foto
Click Wheel
15
167 g
nano
('05- )
2/4/8 GB
LCD colorido de 1,5 pol.
Áudio, Foto
Click Wheel
14
40 g
5G
('05- )
30/80 GB
LCD colorido de 2,5 pol.
Áudio, Foto, Vídeo
Click Wheel
14/20
146 g
Fonte: EveryMac.com

Hardware do iPod


Além do LCD rachado, o iPod que estamos dissecando está detonado
Antes de abrir nosso iPod vídeo, há algumas coisas que você precisa saber. Primeiro, a tela deste iPod está rachada. Como ninguém aqui no HowStuffWorks ofereceu voluntariamente seu pequeno e perfeito iPod como material para a chave de fenda deste autor, nós fomos até o eBay para encontrar uma unidade danificada que pudéssemos abrir de consciência tranquila. O que nos lembra a segunda coisa que você precisa saber: os iPods são quase tão valiosos quebrados quanto em boas condições. Depois de diversos lances de última hora, descobrimos que tivemos de pagar cerca de US$ 200 por um iPod vídeo de 30 GB com a tela LCD quebrada. Esse era o preço final médio para esse tipo de unidade, enquanto um iPod novo, em perfeitas condições, custa US$ 299. Ficamos de queixo caído! Será que centenas de pessoas estão escrevendo artigos que incluem uma dissecação de iPod? Será que há tantas pessoas viciadas assim em remendar aparelhos eletrônicos de alto custo? Os iPods são realmente tão difíceis de ser consertados pela Apple assim que a garantia de um ano termina? O artigo do The New York Times "Boa Sorte Com Aquele iPod Quebrado", de 4 de fevereiro de 2006, sugeria essa última opção, embora todos também pensem assim.

Dito isso, vamos abrir essa belezinha.

Para a maior parte da funcionalidade do iPod vídeo, lidamos com sete componentes principais:

  • disco rígido - unidade de disco rígido de 30 GB Toshiba de 1,8 pol.
  • bateria - recarregável de íons de lítio (700 mAh, 3,7V)
  • click wheel - navegação via roda sensível ao toque e botões mecânicos
  • visor - LCD TFT de 2,5 pol. (6,4 cm)
  • microprocessador - PortalPlayer PP5021C com núcleos duplos ARM7TDMI
  • chip de vídeo - bnroadcom BCM2722
  • chip de áudio - Wolfson Microelectronics codec WM8758

O estojo realmente não é difícil de abrir. Usamos uma espátula metálica de 15 cm para separar a emenda. Quando você percebe que precisa enfiar a lâmina debaixo da borda estreita de um lado do estojo (em vez de forçá-la diretamente para baixo), ele se separa bem rápido. Eis o que vimos quando separamos o conjunto:


Este iPod vídeo usa um disco rígido de 30 GB Toshiba de 1,8 pol. (modelo MK3008GAL), de 4200 rpm, interface USB. Ele pesa 48 gramas e acomoda 30 GB em um prato único, espremendo 14,5 gigabits por centímetro quadrado. Para encaixar tanto em tão pouco espaço, a unidade usa guias menores e mais leves (que mantêm o espaçamento correto entre as cabeças de leitura/gravação e a superfície de registro) e uma tecnologia de película fina sensível nas cabeças e no prato. A sensibilidade aumentada permite a gravação de maior número de bits por centímetro quadrado.

Quando você remove a parte frontal do estojo, vê a tela de cristal líquido, a placa-mãe e a click wheel:


A Click Wheel representa uma seção por si mesma e veremos essa tecnologia na próxima página. Vamos começar com o visor do iPod vídeo.

O visor é um LCD TFT de 2,5 polegadas, 16 bits. Tem uma resolução de 320 x 240 pixels e um dot pitch (espaçamento) igual a 0,156. A tela é incrivelmente fina, somente 3,175 mm de espessura.


Os conectores usados no iPod são minúsculos. Em vez dos conectores plásticos que você encontra em dispositivos maiores, as pontas dos fios que se conectam aos vários componentes do iPod são revestidas de uma película que os enrijece para criar uma entrada viável. Aqui você pode ver onde o LCD se conecta à parte posterior da placa-mãe (com uma moeda de 10 centavos de dólar para referência):


Todos os chips e dispositivos de memória que fazem o iPod funcionar se localizam na placa-mãe. Eis a parte dianteira:


E aqui está a traseira:


Na imagem acima, você pode ver o controlador da click wheel. Uma "matriz de sinal misto" é um chip que pode lidar tanto com dados analógicos quanto digitais. No caso da click wheel, o controlador precisa aceitar dados analógicos gerados pelo movimento de um dedo sobre a superfície da roda e transformá-los em dados digitais que o microprocessador possa entender. Vamos descobrir como ele faz isso.

A bateria
A bateria do iPod é completamente embutida. Não é possível simplesmente colocar um par de baterias AA novas quando elas param de carregar. Essa bateria embutida tem sido uma dor de cabeça tanto para os proprietários de iPod quanto para a Apple.

Originalmente, a bateria do iPod não somente não era substituível pelo usuário, como também era muito cara de substituir via Apple. Quando sua bateria se esgotava (algumas vezes menos de um ano depois de comprar o iPod), você tinha de enviar seu iPod para a Apple para a substituição e a bateria nova custava US$ 100. Após um monte de comentários negativos na imprensa e uma ação coletiva, o programa de substituição de baterias de iPod da Apple custa US$ 59. A ação coletiva foi julgada e os proprietários de iPod relacionados na ação foram compensados com vales de US$ 50 e reembolsos parciais para suas substituições de bateria de US$ 100.

A Apple defende o uso de uma bateria não substituível pelo usuário explicando que a bateria embutida permite o design ultrafino pelo qual o iPod é conhecido.

Há maneiras de substituir a bateria sem enviar seu iPod para a Apple. Veja Respostas às perguntas freqüentes sobre bateria de iPod (site em inglês) para aprender mais.

A "click wheel"

A click wheel é um anel sensível ao toque que você usa para navegar por todos os menus do iPod e controlar todos os seus recursos. Ela proporciona duas maneiras de introduzir os comandos: deslizando seu dedo sobre a roda e pressionando os botões localizados sob e no meio da roda.

Sob a superfície plástica da Click Wheel, há quatro botões mecânicos (menu, recuar, avançar, tocar/pausar) e há um botão no centro (selecionar).


Face da click wheel


Por trás da face da click wheel (esquerda) e contatos da click wheel na placa-mãe

Você tem cinco botões e cinco contatos correspondentes na placa-mãe. Por exemplo, quando você pressiona o lado direito da roda enquanto ouve uma música, ela empurra o botão de avançar para baixo. O lado inferior de cada botão de borracha é feito de metal, de modo que pressioná-lo completa o circuito correspondente na placa-mãe. A placa-mãe informa ao processador que o circuito está completo e o processador informa ao sistema operacional para que avance rapidamente aquela música.

A função sensível ao toque da click wheel permite que você se movimente ao longo das listas, ajuste o volume e avance rapidamente uma música movendo seu dedo ao redor da roda estacionária. Ela funciona um pouco como o touchpad de um laptop. De fato, a companhia que forneceu a click wheel para iPod 4G foi a Synaptics, mais conhecida por fazer touchpads de laptops. Para o 5G, a Apple criou seu próprio design proprietário de click wheel com base no mesmo princípio de sensor de capacidade da click wheel projetada anteriormente pela Synaptics.

Sob a capa plástica da click wheel, há uma membrana que incorpora canais metálicos. No ponto em que os canais se cruzam é criado um endereço posicional, como as coordenadas de um gráfico.


Basicamente, um sistema de sensor de capacidade funciona assim: o controlador do sistema fornece uma corrente elétrica para a grade. Os canais metálicos que formam a grade são condutores, ou seja, conduzem eletricidade. Quando outro condutor (seu dedo, no caso) fica próximo à grade, a corrente quer fluir para seu dedo para completar o circuito. Mas existe um pedaço de plástico não-condutor no caminho, a tampa da click wheel. Assim, a carga se acumula no ponto da grade que está mais próximo de seu dedo. Esse acúmulo de uma carga elétrica entre dois condutores é chamado de capacitância. Quanto mais próximos os dois condutores ficarem sem se encostar, maior será a capacitância.


Frente da membrana: aqui você pode ver a grade condutora


Traseira da membrana: aqui você pode ver o controlador da click wheel

A parte "sensível" do sistema faz parte do controlador. O controlador da click wheel (veja acima) é programado para medir as mudanças na capacitância. Quanto maior a mudança na capacitância em qualquer lugar, mais próximo seu dedo deverá estar desse ponto. Quando o controlador detecta uma determinada mudança na capacitância, ele envia um sinal para o microprocessador. À medida que você move seu dedo ao redor da roda, o acúmulo de carga se move ao redor junto com ele. Toda vez que o controlador sente a capacitância em um ponto determinado, ele envia um sinal. É assim que a click wheel pode detectar a velocidade do movimento. Quanto mais rápido você move o dedo ao redor da roda, mais compactada o fluxo de sinais que ela envia. E à medida que o microprocessador recebe os sinais, ele faz a ação correspondente. Aumentar o volume, por exemplo. Quando seu dedo pára de se mover ao redor da roda, o controlador pára de detectar mudanças na capacitância e pára de enviar sinais. Em conseqüência, o microprocessador pára de aumentar o volume.

Agora, durante a discussão das funções da click wheel, um colega particularmente curioso levantou a seguinte questão: se você controla a click wheel, por que seu dedo é um condutor, por que você não pode controlar a click wheel usando um clipe para papel?

Enquanto quebrávamos nossas cabeças, fizemos uma experiência.

Experiência: que tal um Apple?
O que você pode usar para controlar a click wheel sensível ao toque? Aqui está uma lista resumida do que testamos:
  • dedo: sim
  • laranja: sim
  • maçã: sim
  • tampa plástica de caneta: não
  • clipe para papel: não
  • pinos do carregador do iPod: não
Os "sim" são fáceis de explicar: frutas e carne podem conduzir eletricidade. Entretanto, os "nãos" são um pouco mais misteriosos. A tampa de caneta é não-condutor. Mas o que dizer do clipe para papel e os pinos do carregador? Eles são condutores! Para solucionar esse enigma, entramos em contato com um perito no campo da eletrônica, que recomendou a seguinte ação: enrole seu dedo em uma folha de papel-alumínio e tente acionar a scroll wheel. Nosso perito estava pensando em "área superficial". Essa entrada feita com o dedo enrolado em papel-alumínio funcionou perfeitamente.

Pode ser que a área superficial do clipe para papel não seja suficiente para disparar a grade condutora? Para investigar essa hipótese, tentamos acionar a scroll wheel usando a ponta cega de uma faca de jantar. Funcionou. Concluímos que a área superficial faz a diferença.

Mas há outro fator, também, porque segurar a faca de jantar entre duas canetas plásticas e movê-la ao redor da scroll wheel não funciona. A mesma coisa com a maçã e a laranja. Você precisa tocar a faca ou a laranja para que a scroll wheel a detecte. O fator determinante, então, é você. O corpo humano é um condutor que fornece uma área neutra muito grande para uma carga saltar. A diferença de carga entre seu corpo e os eletrodos da click wheel fornece a voltagem, ou "pressão" elétrica, que ativa o sistema da click wheel.

Agora que verificamos o hardware do iPod, vamos dar uma olhada no software que ele suporta.

Software iPod e mundo do iPod


Foto cedida Apple
Menu principal do iPod video
Enquanto a Apple guarda segredo sobre o software de seu iPod, todos falam que o iPod 5G executa o sistema operacional Pixo OS 2.1 junto com a Plataforma de Mídia Digital da PortalPlayer (site em inglês). A plataforma da PortalPlayer é um "sistema em um único chip" que fornece uma parte do hardware que já vimos, incluindo os dois núcleos de microprocessador ARM7TDMI. O pacote de desenvolvedor inclui suporte a decodificador de áudio, firmware personalizável (com suporte para o desenvolvimento do sistema DRM) e ferramentas de desenvolvimento de software. A interface de usuário do iPod é comprovadamente baseada no software Pixo Toolbox que estava disponível quando a Apple criou o dispositivo (agora o Pixo faz parte da Sun Microsystems).

Além do software da interface de usuário e sistema operacional, a codificação e decodificação de vídeo do iPod acontece no nível do software. O chip de vídeo Broadcom que vimos na última seção manipula o processamento no nível do hardware, mas possui uma parte correspondente de software para rodar o codec (aplicativo de codificação) de vídeo.

No que se refere aos requisitos do sistema operacional, o iPod vídeo é compatível com Mac OS X v10.3.9 ou posterior, Windows 2000 (com Service Pack 4 ou posterior) e Windows XP Home e Professional (com Service Pack 2 ou posterior).

Onde o software do iPod começa a ficar realmente interessante é na parte do software de terceiros e hacks que surgiram em resposta à popularidade do iPod. O software de terceiros para o iPod consiste de programas que usam ou se apóiam nas funções atuais do iPod sem alterar a maneira com que o dispositivo deve funcionar. Isso inclui jogos via download para iPod, programas que convertem uma série de DVDs para arquivos de vídeo compatíveis com iPod de uma só vez, programas que convertem dados de PDA e apresentações em PowerPoint para arquivos compatíveis com iPod e software que permite que você crie seus próprios jogos de iPod baseados em texto.

Os hacks de iPod são programas escritos para dar nova funcionalidade (não pretendida pela Apple) aos iPods. Você lembra quando falamos de coisas que você não pode fazer com um iPod, como a sincronização via FireWire? Bem, existe uma solução não ortodoxa para sincronizar um iPod via FireWire. A menos que você seja um programador, "hackear um iPod" significa apenas que você faz o download de um pedaço de código que altera a funcionalidade de seu iPod em nível de software. Se você é um programador, significa desenvolver esse código. Os hackers de iPod publicam todo tipo de programas que alteram a maneira como seu iPod funciona. Alguns desses softwares são gratuitos e outros estão à venda. Alguns hacks disponíveis atualmente permitem que você:

  • faça um iPod funcionar com máquinas Linux e executar aplicativos Linux;
  • remova os limitadores de volume (os iPods vendidos na Europa limitam o volume em 100 decibéis; iPods sem o limitador podem atingir mais de 115 decibéis);
  • transforme seu iPod em um controle remoto universal;
  • conecte um disco rígido externo a seu iPod para aumentar a capacidade de armazenamento;
  • mude a fonte e os gráficos de seu iPod;
  • assista a filmes em modo de tela cheia em seu iPod;
  • plugue seu iPod a qualquer computador (mesmo sem iTunes) e ouça música a partir do disco rígido;
  • transfira para o iPod sem usar o iTunes;
  • substitua o iTunes completamente como o jukebox principal do iPod;
  • use um iPod com uma máquina Windows 98.
Para aprender mais sobre hacks de iPod, verifique Como funcionam hacks para iPod.

Entre os aplicativos embutidos e o software de iPod externo, esse dispositivo de 140 gramas oferece muita funcionalidade. Entre no mundo de acessórios de iPod e comece a ver por que a vida de algumas pessoas gira ao redor de um iPod.


Apple
Sistema iPod Hi-Fi
O iPod se tornou tão onipresente que você ouvirá pessoas regularmente se referindo a MP3 players como "iPods" mesmo que não estejam falando do dispositivo da Apple. Todo um gênero de transmissões evoluiu para tirar vantagem do iPod. Você pode fazer o download de "podcasts" para qualquer tipo de MP3 player (ou computador), mas essas transmissões feitas em casa originalmente surgiram como um aplicativo de iPod.

A extensa lista de acessórios disponíveis para o iPod, tanto de produtos da Apple como de terceiros, se apóia no hardware e software do iPod para colocá-lo no centro de uma "experiência de mídia digital". Apenas alguns dos acessórios que você pode comprar da Apple para equipar seu iPod incluem:

  • microfone para gravação de lembretes de voz
  • gravadores de voz digitais externos
  • dock universal para carga, sincronização ou conexão a um equipamento de áudio/vídeo externo
  • controle remoto compatível com dock universal
  • conector de câmera para download de fotos diretamente de uma câmera digital para um iPod
  • braçadeiras para portabilidade, estojos para proteger exterior reluzente e capas para personalizar a aparência do iPod
  • adaptadores de áudio para carros, suportes automotivos para iPod
  • alto-falantes portáteis, de mesa e sem fio
  • sistema de alto-falantes para iPod Hi-Fi
  • carregadores e adaptadores de alimentação para carros
  • transmissores de rádio

HSW Shopper
Luvas Tavo iPod
Outras companhias, além da Apple, estão desenvolvendo bons acessórios para o iPod. Diversos fabricantes de som estéreo para carros surgiram com equipamentos compatíveis com iPod. A Tavo criou luvas "amigáveis para click wheel" para pessoas que usam seus iPods ao ar livre no inverno. O material do indicador e do polegar das luvas possui fios de nylon revestidos com prata passando por ele para que as pontas de seus dedos fiquem aquecidas, mas ainda assim condutoras. A cama compatível com iPod da DesignMobel tem um dock de iPod embutido e vem com um sistema de som opcional Bose, e o iLounge da Atech é uma combinação de dock para iPod, sistema de alto-falantes e porta-papel higiênico. O GeekPod 100 da BatteryGeek.net é uma bateria externa que energiza um iPod por até 100 horas com uma única carga. Sim, 100 horas de audição prazerosa. O que nos traz a um problema potencial que se tornou uma controvérsia sobre o iPod: as pessoas que ouvem seu iPod a todo volume por longos períodos podem sofrer perda da audição.

A possibilidade de perda da audição em longo prazo para as pessoas que colocam seus plugues de ouvido assim que saem de casa gerou uma polêmica na imprensa. A questão é principalmente a respeito da capacidade do iPod produzir som em volumes mais altos do que 115 decibéis. Alguns experts acreditam que a exposição repetida a esse volume, especialmente via fones de ouvido internos, pode causar "zumbido no ouvido e perda de audição na velhice". Na Europa, a Apple limitou o volume do iPod em 100 decibéis em resposta a uma lei francesa que o exigia, mas as unidades vendidas nos Estados Unidos não possuem o limitador de volume.

No início de 2006, um homem na Louisiana apresentou uma ação judicial contra a Apple relacionada ao potencial de perda de audição. Ele alega que o iPod possui um "projeto inerentemente defeituoso" e não alerta apropriadamente seus usuários sobre o dano potencial à audição. Veja BBC News: homem processa por 'risco à audição' do iPod (site em inglês) para saber mais.

Em vista da má notícia e da ação judicial, é possível que a Apple decida incluir limitadores de volume em todos os novos iPods com o lançamento da próxima geração. Até o momento, a Apple lançou uma atualização de software limitadora de volume para o iPod video e o iPod nano. Independentemente de o volume ser abaixado, parece que a disseminação do iPod irá continuar. O lançamento do primeiro celular iTunes em 2005 marcou o início do que poderia ser a crescente integração da funcionalidade do iPod com outros dispositivos portáteis. O processador de vídeo da Broadcom do iPod também suporta funções de câmera digital, de modo que essa é uma possível utilidade dos futuros iPods. Patentes recentes da Apple incluem desenhos de uma tela sensível suportando o que parece ser uma click wheel virtual, o que leva algumas pessoas a supor que o próximo iPod terá uma interface gráfica totalmente sensível ao toque.

Para mais informações sobre iPods e assuntos relacionados, verifique os links na próxima página.

Mais informações

Artigos relacionados

Mais links interessantes (em inglês)

Fontes

  • Apple: Apresentação do iTunes
    http://www.apple.com/itunes/overview/
  • Fórum de Assuntos da Apple
    http://www.applematters.com/index.php/forums/viewthread/366/
  • Apple: O Novo iPod
    http://www.apple.com/ipod/ipod.html
  • A Apple Store: Acessórios para iPod
    http://store.apple.com/
  • Sensoriamento de Posição Capacitivo. Synaptics Technology.
    http://www.synaptics.com/technology/cps.cfm
  • Kahney, Leander. "Envenenando um iPod para Rodar em Linux." Wired News.
    http://www.wired.com/news/mac/0,2125,57565,00.html
  • kernelthread.com: SO do iPod
    http://www.kernelthread.com/mac/oshistory/11.html
  • "Ação judicial: iPods podem causar ... ahn?" CNN.com. 2 de fevereiro de 2006.
    http://edition.cnn.com/2006/LAW/02/01/ipod.suit.ap/
  • Levy, Steven. "O Novo iPod." Newsweek.
    http://www.msnbc.msn.com/id/5457434/site/newsweek/
  • Nocera, Joe. "Boa Sorte Com Aquele iPod Quebrado." The New York Times. 4 de fevereiro de 2006.
  • Quirk, Gregory A. "Descubra o que existe realmente dentro do iPod." CommsDesign.
    http://www.commsdesign.com/showArticle.jhtml?articleID=177105035
  • Synaptics Technology.
    http://www.synaptics.com/technology/cps.cfm
  • Van Buskirk, Eliot. "O segredo por trás da roda de rolagem do iPod." MP3 Insider. 17 de setembro de 2004.
    http://reviews.cnet.com/4520-6450_7-5512416-1.html

O telefone

Como funcionam os telefones

por Marshall Brain - traduzido por HowStuffWorks Brasil

Introdução

Embora a maioria de nós nem perceba, o telefone é um dos aparelhos mais surpreendentes já criados. Se você deseja falar com alguém que está distante, tudo o que tem que fazer é pegar o telefone e discar alguns números. Você é imediatamente conectado àquela pessoa e pode conversar com ela. A rede telefônica estende-se internacionalmente, sendo possível falar com quase qualquer pessoa no mundo.

Quando você compara tal situação com aquela de 100 anos atrás, quando poderia levar algumas semanas para enviar uma mensagem escrita a alguém, você percebe o quão surpreendente é o telefone.


Essa ilustração mostra a rede telefônica completa, incluindo conexões residenciais, torres de telefonia celular, centrais de comutação a longa distância e conexões transcontinentais.

Neste artigo, aprenderemos sobre os aparelhos telefônicos que temos em casa e também saberemos a qual rede eles se conectam para que possamos fazer e receber chamadas.

Um telefone simples

Surpreendentemente, o telefone é um dos aparelhos mais simples que você possui. Ele é tão simples que, quase um século após a sua invenção, a conexão telefônica das nossas casas não mudou. Se você possui um telefone antigo, da década de 1920, pode conectá-lo a um ponto telefônico e ele funcionará perfeitamente.

O interior de um telefone simples é assim:

Como você pode observar, ele contém três partes.

  • Um interruptor - para conectar e desconectar o telefone da rede (geralmente chamado de gancho). Ele se conecta quando você tira o telefone do gancho.
  • Um alto-falante - geralmente um pequeno alto-falante de 8 ohms.
  • Um microfone - no passado, os microfones dos telefones eram bem simples: grãos de carvão comprimidos entre duas finas placas de metal. As ondas de som da voz comprimiam e descomprimiam os grãos, mudando a resistência e modulando a corrente que passava pelo microfone.
Você pode discar de um telefone simples como este batendo rapidamente no interruptor do gancho. Todos os interruptores telefônicos ainda reconhecem a discagem de pulso. Se você tirar o telefone do gancho e bater rapidamente no interruptor por quatro vezes, o interruptor da companhia telefônica compreenderá que você discou o número "4".

Telefones mais modernos

O único problema com o telefone mostrado na página anterior é que, quando você fala, escuta sua voz pelo alto-falante. A maior parte das pessoas acha isso irritante, por isso qualquer telefone de hoje possui um dispositivo chamado bobina duplex ou algo equivalente que evita isso. Os telefones atuais incluem também uma campainha, um teclado de discagem de tom e um gerador de freqüência. Seu sistema é mostrado na figura abaixo.


Ainda assim, é um aparelho muito simples. Nos telefones modernos há um microfone, um amplificador e um circuito eletrônico para substituir os grãos de carvão e a bobina de carga. O toque mecânico é substituído por um alto-falante e por um circuito para gerar um tom de toque agradável. Mas um telefone comum continua sendo um dos dispositivos mais simples atualmente existentes.

A rede telefônica: fios e cabos

A rede telefônica começa na sua casa. Um par de fios de cobre vai de uma caixa na rua até uma caixa (normalmente chamada de ponte de entrada) na sua casa. De lá, o par de fios é conectado a cada ponto telefônico da sua casa. Se sua casa tiver duas linhas telefônicas, dois pares diferentes de fios de cobre vão ate ela (veja O que fazem as pequenas caixas que a companhia telefônica instala pelo nosso bairro? - em inglês - para uma descrição das caixas e dos fios telefônicos que você vê pela rua).



Caixa da companhia telefônica que se vê na rua. Clique aqui (em inglês) para aprender mais.

Ao longo da rua passa um grosso cabo preenchido com 100 ou mais pares de fios de cobre. Dependendo de onde você está, este cabo irá diretamente ao interruptor da companhia telefônica ou a uma caixa do tamanho de uma geladeira, que age como um concentrador digital.


Essa ilustração mostra a rede telefônica completa, incluindo conexões residenciais, torres de telefonia celular, centrais de comutação a longa distância e conexões transcontinentais.

A rede telefônica: digitalizando e distribuindo

O concentrador digitaliza sua voz em uma taxa de amostragem de 8 mil amostras por segundo e resolução de 8 bits (veja Como funcionam as gravações analógica e digital para informações sobre como digitalizar sons). Ele então combina sua voz com dezenas de outras vozes e emite-as por um único fio (geralmente um cabo coaxial ou um cabo de fibra ótica) até a companhia telefônica. De uma maneira ou de outra, sua linha conecta-se a uma placa de linha na central de comutação para que você possa ouvir o tom de discagem quando tira seu telefone do gancho.

Se você estiver fazendo uma chamada para alguém conectado à mesma central, esta simplesmente cria uma conexão entre o seu telefone e o telefone da pessoa para a qual você ligou. Se for uma chamada interurbana, a sua voz será digitalizada e unida a milhões de outras vozes na rede de longa distância. Sua voz viaja normalmente por uma linha de fibra ótica até a central do receptor, mas também pode ser transmitida por satélite ou por torres de microondas (veja Como funciona uma ligação de longa distância - em inglês - para uma descrição mais detalhada).

Criando sua própria rede telefônica

A conexão entre os aparelhos e as companhias telefônicas também são um processo simples. Na realidade, você mesmo pode criar seu próprio sistema de comunicação interna usando dois telefones, uma bateria de 9 volts (ou alguma outra fonte de alimentação simples) e um resistor de 300 ohms que você pode comprar a um preço muito baixo. Você pode montá-lo da seguinte maneira:

Sua conexão com a companhia telefônica consiste em dois fios de cobre. Os fios geralmente são verdes e vermelhos. O fio verde é comum e os fios vermelhos fornecem ao seu telefone de 6 a 12 volts de corrente contínua a aproximadamente 30 miliamperes. Se você pensar em um microfone de grão de carvão, tudo o que ele faz é modular a corrente (deixando mais ou menos corrente passar, dependendo de como as ondas de som comprimem e relaxam os grãos) e o alto-falante "toca" este sinal modulado na outra ponta.

Movido à mão
Sabe a manivela dos telefones antigos? Ela era usada para gerar a onda de corrente do sinal de chamada e fazer tocar o telefone na outra ponta.
A maneira mais fácil de conectar uma rede de comunicação interna como essa é comprando um cabo telefônico de aproximadamente 30 metros. Corte o cabo, desencape os fios e prenda-os à bateria e ao resistor. A maioria dos cabos telefônicos baratos possui apenas dois fios, mas se o cabo que você comprar tiver quatro, utilize os dois fios do meio. Quando duas pessoas tiram o telefone do gancho ao mesmo tempo, podem se falar sem problemas. Esse tipo de sistema funcionará mesmo a vários quilômetros de distância um do outro.

A sua pequena rede interna só não poderá fazer com que o telefone toque para que a pessoa na outra ponta atenda. O sinal da "campainha" é uma onda de 90 volts de corrente alternada em 20 hertz (Hz).

Fazendo ligações

Se você voltar aos dias de comutação manuais, é fácil compreender como os grandes sistemas de telefonia funcionam. Nos tempos da central manual, havia um par de fios de cobre que iam de cada casa a uma central no meio da cidade. O operador da central manual sentava-se na frente de um painel com uma tomada para cada par de fios.

Cada tomada tinha uma pequena luz. Uma grande bateria fornecia corrente através de um resistor para cada par de fios (da mesma forma observada na seção anterior). Quando alguém tirava o telefone do gancho, o interruptor completava o circuito e deixava a corrente passar pelos fios, indo da casa à central. Isso acendia a lâmpada sobre o interruptor no painel. O operador conectava seu fone a este interruptor e perguntava para quem a pessoa gostaria de ligar. O operador enviava um sinal de chamada ao receptor e esperava que ele pegasse o telefone. Uma vez que o receptor tirava o telefone do gancho, o operador conectava as duas pessoas, como na rede de comunicação interna mostrada na seção anterior.

Tons

No sistema telefônico moderno, o operador foi substituído por um interruptor eletrônico. Quando você pega o telefone, o interruptor detecta o fim da comutação e emite um tom de discagem para que você saiba que o interruptor e o seu telefone estão funcionando. O tom de discagem é a combinação do tom de 350 hertz e do tom de 440 hertz (clique aqui para ouvir o tom de discagem).

Para mais informação sobre tons, veja Como funciona o violão.

Você disca o número usando um teclado de discagem de tom. Os diferentes sons de discagem são produzidos a partir de pares de tons, como mostrado aqui:


1.209 Hz
1.336 Hz
1.477 Hz
697 Hz
1
2
3
770 Hz
4
5
6
852 Hz
7
8
9
941 Hz
*
0
#

O número que você disca no teclado do telefone soa assim:

Se o número estiver ocupado, você ouvirá um sinal de ocupado composto de um tom de 480 hertz e de um tom de 620 hertz, com um ciclo de meio segundo ligado e meio segundo desligado:

Largura de banda

A fim de permitir que mais chamadas interurbanas sejam transmitidas, as freqüências são limitadas a uma largura de banda de aproximadamente 3.000 hertz. Todas as freqüências abaixo de 400 hertz e acima de 3.400 hertz da sua voz são eliminadas. É por isso que a voz das pessoas soa de forma diferente ao telefone. Compare as duas vozes abaixo:

Você pode comprovar que este tipo de filtragem realmente acontece usando os seguintes arquivos de som:

Ligue para alguém que você conhece e toque o arquivo de 1.000 hertz em seu computador. A pessoa poderá ouvir claramente o tom. Ela também conseguirá ouvir os tons de 2.000 e 3.000 hertz. Entretanto, terá problemas em ouvir o tom de 4.000 hertz e não irá ouvir os tons de 5.000 e de 6.000 hertz. Isso acontece porque a companhia telefônica corta completamente esses tons.

Para mais informações sobre telefones, redes telefônicas e tecnologias relacionadas, confira os links na próxima página.

Mais informações

Artigos relacionados

Mais links interessantes (em inglês)

Como funcionam os telefones sem fio
por Craig C. Freudenrich, - traduzido por HowStuffWorks Brasil

Introdução


Foto cedida por Amazon.com
V-Tech 2528 2.4 GHz
Os telefones sem fio são uma da maiores invenções da vida moderna: com um telefone sem fio, você pode falar enquanto se move livremente por sua casa ou seu jardim. Muito antes de os telefones celulares ficarem tão baratos a ponto de qualquer um poder comprá-los, os telefones sem fio davam a todos a liberdade de andar e conversar com privacidade em seus próprios lares.

Os telefones sem fio têm muitos dos recursos dos telefones padrão, e há muitos modelos disponíveis. Neste artigo, vamos examinar como funcionam esses telefones e entender por que há tantos tipos diferentes no mercado, hoje.

Os princípios básicos

Um telefone sem fio é basicamente uma combinação de telefone e transmissor/receptor de rádio (veja Como funcionam os telefones e Como funciona o rádio para detalhes sobre essas duas tecnologias). Um telefone sem fio possui dois componentes principais: a base e o aparelho de mão, ou handset.
  • A base é conectada à tomada de telefone por meio de uma conexão de fio telefônico normal. No que diz respeito ao sistema telefônico, ela se parece com um telefone normal. A base recebe a chamada (como um sinal elétrico) através da linha telefônica, converte-a em um sinal de rádio FM e transmite este sinal.
  • O aparelho de mão recebe o sinal de rádio proveniente da base e o converte em um sinal elétrico que é enviado para o alto-falante, onde é convertido no som que você ouve. Quando você fala, o aparelho de mão transmite sua voz por meio de um segundo sinal de rádio FM que volta para a base. A base recebe seu sinal de voz e o converte em eletricidade para ser enviado através da linha telefônica para a outra pessoa.
A base e o aparelho de mão operam em um par de freqüências que permite falar e ouvir ao mesmo tempo, chamado de freqüência duplex.


O diagrama mostra como a unidade de base e o aparelho de mão do telefone sem fio falam um com o outro: cada cor representa uma freqüência diferente

Uma breve história

Os telefones sem fio surgiram por volta de 1980 e os primeiros aparelhos operavam em uma freqüência de 27 MHz. Eles tinham os seguintes problemas:
  • alcance limitado;
  • qualidade de som insatisfatória - sons ruidosos e cheios de estática porque as paredes e os eletrodomésticos interferiam nos sinais;
  • segurança precária - as pessoas podiam interceptar facilmente os sinais de outro telefone sem fio devido ao número limitado de canais.
Em 1986, a Comissão Federal de Comunicações dos EUA (FCC) concedeu a faixa de freqüências de 47 a 49 MHz para o telefone sem fio, o que diminuiu seu problema de interferência e reduziu a potência necessária para seu funcionamento. Entretanto, os telefones ainda possuíam um alcance limitado e qualidade de som precária.

Como a freqüência de 43 a 50 MHz dos telefones sem fio estava se tornando cada vez mais lotada, a FCC concedeu a faixa de freqüências de 900 MHz em 1990. Essa freqüência mais elevada permitiu que o telefones sem fio tivessem som mais nítido, transmitissem a maiores distâncias e tivessem mais canais para escolher. No entanto, eles ainda eram muito caros - cerca de US$ 400.

Em 1994 foram lançados os telefones sem fio digitais na faixa de freqüência de 900 MHz (em inglês). Os sinais digitais permitiram que os telefones fossem mais seguros e diminuiu a espionagem. Em 1995, a DSS, distribuição de espectro digital (em inglês), foi introduzida nos telefones sem fio. Esta tecnologia possibilitou que as informações digitais fossem espalhadas por diversas freqüências entre o receptor e a base, tornando assim quase impossível espionar as conversas nos telefones sem fio.

Em 1998, a FCC liberou a faixa de 2,4 GHz para uso dos telefones sem fio. A freqüência em questão aumentou a distância ao longo da qual um telefone sem fio pode operar, além de tirá-lo da faixa de freqüência da maioria dos rastreadores de rádio, aumentando ainda mais a segurança.

Anatomia de um telefone sem fio

Para ilustrar as partes de um telefone sem fio, vamos mostrar o interior deste aparelho da General Electric (GE). Ele foi fabricado em 1993 e funcionava na faixa de 43 a 50 MHz.


Telefone sem fio GE, com aparelho de mão e unidade de base

Como mencionado acima, todos os telefones sem fio possuem uma base e um aparelho de mão. Vamos ver estas peças individualmente.

Base
A unidade de base do telefone sem fio é conectada à tomada telefônica de sua parede.


Componentes da unidade de base

Se você abrir a base, expondo a placa de circuito, verá diversos componentes que efetuam as funções da base:

  • interface da linha telefônica: envia e recebe os sinais telefônicos através da linha telefônica;
  • rádio
    • amplifica os sinais que partem da interface de linha telefônica e também os que vão para ela, os controles do usuário e o viva-voz (se equipado);
    • transmite e recebe os sinais para e do aparelho de mão;
  • Alimentação elétrica: fornece energia em baixa voltagem para os circuitos e recarrega a bateria do aparelho de mão.


Placa de circuito na base do telefone sem fio GE

Interface de linha telefônica
Os componentes da interface de linha telefônica fazem duas coisas. Primeiro, enviam o sinal de toque para a campainha (se o aparelho estiver na base) ou para os componentes de rádio que o transmitirão para o aparelho de mão. Isso permite que você saiba que há uma chamada. Segundo, recebem e transmitem, em mão dupla, pequenas alterações na corrente elétrica da linha telefônica de e para os componentes de rádio da base. Quando você fala, causa pequenas mudanças na corrente elétrica da linha telefônica que são enviadas para a pessoa do outro lado da linha. O mesmo acontece quando a outra pessoa fala com você.

Componentes do rádio
Os componentes do rádio recebem os sinais elétricos da interface de linha telefônica e dos controles do usuário (teclados, botões). Eles também convertem os sinais em ondas de rádio, que são transmitidas pela antena. Os componentes do rádio usam cristais de quartzo para efetuar o ajuste das freqüências de rádio de envio e recepção dos sinais. Há dois cristais de quartzo, um para o envio de sinais e o outro para sua recepção. Lembre-se que a base e o aparelho de mão operam em um par de freqüências que permite falar e ouvir ao mesmo tempo (duplex). Os componentes do rádio incluem um amplificador de áudio que aumenta a intensidade dos sinais elétricos recebidos.

Componentes da alimentação elétrica
Uma fonte transformadora alimenta a baixa voltagem requerida pelos componentes elétricos na placa de circuito. Os componentes de alimentação elétrica, na placa de circuito, funcionam com a fonte para fornecer a corrente necessária ao recarregamento da bateria do aparelho de mão.

Além dos componentes acima, algumas bases possuem amplificadores de áudio para acionar os alto-falantes do recurso de viva-voz, teclado para fazer a ligação, telas de cristal líquido (LCDs) para o identificador de chamadas, diodos emissores de luz (LEDs) para os indicadores de alimentação/carga e uma memória de estado sólido para os recursos de secretária eletrônica ou retorno de chamada (callback).

Aparelho de mão


Você pode carregar o aparelho de mão por toda a casa ou fora dela, desde que esteja dentro da faixa de alcance do transmissor da base. O aparelho de mão possui todo o equipamento de um telefone padrão (alto-falante, microfone, teclado de discagem) mais o equipamento de um transmissor/receptor de rádio FM.


Diagrama de blocos dos componentes do aparelho de mão

Quando você abre o aparelho de mão, pode ver estes componentes:

  • alto-falante: converte os sinais elétricos no som que você ouve;
  • microfone: capta sua voz e a transforma em sinais elétricos;
  • teclado: entrada para a discagem;
  • cigarra ou campainha: permite que você saiba que tem uma chamada;
  • componentes de rádio:
    • amplificam os sinais elétricos que partem do e vêm para o microfone e os alto-falantes;
    • enviam e recebem as freqüências de rádio FM;
  • visores de LCD ou LED: luzes indicadoras;
  • bateria recarregável: fornece energia elétrica para o aparelho de mão.


Peças do aparelho de mão do telefone sem fio GE, mostrando a parte frontal das placas de circuito


Peças do aparelho de mão do telefone sem fio GE, mostrando a parte posterior (traseira) das placas de circuito, o alto-falante, microfone, campainha e bateria

Alto-falante
O alto-falante recebe os sinais elétricos do amplificador de áudio dos componentes do rádio e converte-os em som. Quando você remove a tampa do alto-falante, vê um grande ímã permanente com um furo no meio e uma grande ranhura que circunda o furo. Dentro dessa ranhura está uma bobina de fio fino de cobre que é presa a uma membrana plástica. A membrana plástica recobre o ímã e a bobina.


Imagem detalhada do alto-falante no aparelho de mão do telefone sem fio GE


Close do alto-falante com a tampa removida


Close do alto-falante com a membrana plástica removida.
O grande disco metálico é o ímã.


Close da membrana plástica do alto-falante com a bobina do fio de cobre

Para gerar som, os seguintes eventos ocorrem nos alto-falantes:

  1. os sinais elétricos vêm dos componentes do rádio;
  2. estes sinais se deslocam pela bobina de fio de cobre;
  3. os sinais elétricos induzem correntes magnéticas na bobina, transformando-a em um eletroímã;
  4. a bobina eletromagnética se movimenta para dentro e para fora da ranhura presente no ímã permanente;
  5. a bobina move a membrana plástica (pulsa-a fortemente para dentro e para fora) nas mesmas freqüências que as alterações nas correntes elétricas.
  6. os movimentos da membrana movem o ar nas mesmas freqüências, criando ondas sonoras que você pode ouvir.

Microfone
O microfone transforma as ondas sonoras de sua voz em sinais elétricos que são enviados para o amplificador de áudio dos componentes de rádio. Um microfone é um alto-falante que funciona ao contrário. Quando as ondas sonoras de sua voz movem a membrana, geram minúsculas correntes elétricas por meio do movimento de uma bobina dentro de um ímã ou da compressão da membrana contra carbono em pó (veja Como funcionam os microfones e por que existem tantos tipos diferentes? para detalhes).


Close da placa de circuito do teclado do aparelho de mão com o microfone e a cigarra fixados

Teclado
O teclado permite que você disque um número. Ele converte a pressão da ponta de seu dedo sobre determinada tecla em um sinal elétrico que é enviado para os componentes de rádio. Abaixo do teclado de borracha existe uma placa de circuito com material condutor preto sob cada botão (veja acima). O teclado funciona como um controle remoto. Quando você pressiona um botão, ele faz um contato com o material preto e altera sua condutância elétrica. A condutância envia um sinal elétrico para os componentes de rádio indicando que você selecionou aquele número.

Cigarra ou campainha
Quando os componentes de rádio do aparelho de mão recebem o sinal da campainha proveniente da base, enviam sinais elétricos para a cigarra. A cigarra transforma estes sinais elétricos em som, mais ou menos como faz o alto-falante. Você ouve o som da cigarra e sabe que alguém está chamando. Em alguns telefones, o próprio alto-falante faz o som da campainha, não sendo necessário um componente à parte.

Componentes do rádio

Exemplo de duplex
Base:
  • transmissor de 44,32 MHz
  • receptor de 49,28 MHz
Aparelho de mão:
  • transmissor de 49,28 MHz
  • receptor de 44,32 MHz
Os componentes de rádio do aparelho de mão são como os da base: convertem os sinais elétricos do microfone em sinais de rádio FM e os transmitem na mesma freqüência que o cristal receptor da unidade de base. Os componentes do rádio também recebem sinais de rádio na mesma freqüência que o cristal de transmissão da base, converte-os em sinais elétricos e os envia para o alto-falante e/ou cigarra (campainha).

Lembre-se de que a base e o aparelho de mão operam em um par de freqüências duplex que permite falar e ouvir ao mesmo tempo.

Visores LCD ou LED
A maioria dos aparelhos de mão possui um ou mais diodos emissores de luz (LEDs) para indicar processos, como quando o telefone está com a linha aberta ou quando a bateria tem pouca carga.


Luz indicadora de LED no aparelho de mão do telefone sem fio GE

Alguns aparelhos de mão têm uma tela LCD que pode exibir recursos como o identificador de chamadas, da mesma forma que um telefone celular. A LCD pode ser refletora ou com luz traseira, de modo que você possa enxergá-la sob pouca luz.

Bateria
A bateria do aparelho de mão fornece a alimentação para todos os seus componentes elétricos. Todos os aparelhos de mão dos telefones sem fio possuem uma bateria recarregável (de níquel-cádmio, hidreto metálico de níquel ou lítio). Quando a bateria está se esgotando, geralmente se acende ou pisca uma luz indicadora no aparelho de mão geralmente se acende ou pisca. Em alguns telefones, pode soar um som de "bip" que também indica uma bateria com pouca carga. Você recarrega a bateria na base do telefone sem fio.

O telefone sem fio da GE que examinamos era de 1993. Os mais modernos possuem as mesmas funções e boa parte do hardware em comum. No entanto, muitos dos circuitos eletrônicos que eram feitos com transistores, resistores e capacitores foram substituídos por circuitos integrados. Esse avanço permite que o aparelho de mão seja menor com as mesmas funções, ou do mesmo tamanho mas com mais funções.

Resumindo, um telefone sem fio é uma combinação de um telefone e um transmissor/receptor de rádio FM. Como ele é um transmissor de rádio, transmite sinais para o ar e não apenas entre a base e o aparelho de mão.


Muitas conversas em telefone sem fio podem ser captadas facilmente por meio de rastreadores de rádio

Devido a essa transmissão aberta, é possível que outras pessoas escutem sua conversa ao telefone usando um rastreador de rádio. Um recurso importante a se procurar em um telefone sem fio é a segurança: o DSS (em inglês) oferece a melhor proteção contra a espionagem.

Recursos

Os telefones sem fio têm muitos dos recursos de um telefone padrão e há muitos modelos que oferecem recursos diferentes.

Principais recursos
Lembre-se de que um telefone sem fio é uma combinação de um telefone e um transmissor/receptor de rádio. Como ele é um transmissor/receptor de rádio, você tem as seguintes preocupações (não existentes caso fosse um telefone comum com fio):

  • alcance
  • qualidade de som
  • segurança
O alcance é a distância a que o aparelho de mão pode ficar da base. A qualidade de som pode ser afetada pela distância, pela maneira como a informação no sinal de rádio é transmitida e pela interferência de estruturas como paredes e eletrodomésticos. A segurança é uma preocupação porque os sinais de rádio tanto do aparelho de mão quanto do receptor se propagam para o ar livre, onde podem ser captados por outros dispositivos (outros telefones sem fio, babás eletrônicas (em inglês), rastreadores de rádio).

As preocupações acima se relacionam com os seguintes recursos de seu telefone sem fio:

Freqüência
Como seu telefone sem fio é um transmissor/receptor de rádio, ele opera em diversas freqüências de rádio - estabelecidas nos EUA pela Comissão Federal de Comunicações (FCC) - como qualquer outro rádio. Os telefones sem fio operam em três bandas de freqüência principais (a base e o receptor usam duas freqüências intimamente relacionadas mas separadas dentro da banda, de modo que você pode falar e ouvir ao mesmo tempo):

  • 43 a 50 MHz
  • 900 MHz
  • 2,4 GHz
  • 5,8 GHz

A banda de 43 a 50 MHz era comum nos primeiros telefones sem fio e ainda está disponível em modelos de baixo custo. Por causa da baixa freqüência, esses telefones possuem curto alcance (cerca de 330 m) e uma qualidade de som inferior (devido à interferência de estruturas e eletrodomésticos). Os sinais de telefone de 43 a 50 MHz também podem ser captados facilmente em scanners de rádio e em babás eletrônicas que estejam próximas.

A banda de 900 MHz (em inglês), que na verdade vai de 900 a 928 MHz, é a freqüência mais comum para os telefones sem fio hoje. A freqüência mais elevada proporciona um alcance maior (1.500 a 2.100 m) e uma melhor qualidade de som. No entanto, os sinais de 900 MHz podem ser captados facilmente pela maioria dos rastreadores de rádio disponíveis no mercado.

Em 1998, a FCC liberou a faixa de 2,4 GHz para uso dos telefones sem fio. Um telefone sem fio de 2,4 GHz ou 5,8 GHz pode operar a uma distância maior e está acima das freqüências que podem ser captadas pela maioria dos rastreadores disponíveis comercialmente. Por isso ele é mais seguro do que os modelos de freqüências mais baixas.

Analógico x digital
A tecnologia analógica é comum em telefones sem fio, especialmente nos modelos baratos. Os sinais analógicos tendem a ser mais ruidosos ou propensos à interferência com relação à qualidade de som. Além disso, eles são captados e interpretados facilmente pelos scanners de rádio.

Diferentemente, a tecnologia digital, como aquela encontrada em um CD, permite que os sinais do telefone soem com mais clareza. Além disso, os sinais digitais são mais seguros. Em 1995, a distribuição de espectro digital (em inglês) foi introduzida nos telefones sem fio. A tecnologia DSS possibilitou que as informações digitais fossem espalhadas por diversas freqüências entre o receptor e a base, tornando assim quase impossível espionar as conversas nos telefones sem fio.

Canais
Cada banda de freqüência (43 a 50 MHz, 900 MHz, 2,4 GHz ou 5.8 GHz) pode ser subdividida em diferentes incrementos ou canais. Por exemplo: em alguns modelos, quando você está falando em seu telefone de 900 MHz, a base procura por um par de freqüências (canais) dentro daquela faixa que ainda não esteja em uso para se comunicar com o aparelho de mão. Assim, se a base for capaz de procurar mais incrementos, ela poderá encontrar mais facilmente um par de freqüências que esteja livre de interferências, proporcionando melhor qualidade de som. O número de canais de telefone sem fio pode variar da seguinte forma:

  • 10 a 25 canais: telefones de 43 a 50 MHz, alguns telefones baratos de 900 MHz ;
  • 20 a 60 canais: a maioria dos telefones de 900 MHz;
  • 50 a 100 canais: telefones de alta tecnologia de 900 MHz e de 2,4/5,8 GHz.

A hora da compra

Telefones sem fio populares
Eis alguns dos modelos de telefone sem fio mais vendidos:


Panasonic KX TG2750S
2,4 GHz com chamada em espera e identificador de chamadas

ATandT 5840
5,8GHz com DSS

Panasonic KX-TG5050
5,8 GHz com identificador de chamadas

Panasonic KX TG2730
Multi-Talk 2,4GHz

Cuidados
Há vários aspectos a se considerar na hora de comprar um telefone sem fio, como veremos nessa seção.

Segurança
Lembre-se: como seu telefone sem fio é um transmissor de rádio, ele transmite sinais para o ar livre e não apenas entre a base e o aparelho de mão. Assim, é possível que outras pessoas escutem sua conversa telefônica usando um rastreador de rádio. Os telefones digitais são melhores do que os analógicos neste caso, mas o DSS (em inglês) oferece a melhor proteção contra os espiões. Os telefones analógicos de baixo custo de 43 a 50 MHz e 900 MHz não são seguros. De fato, a maioria das babás eletrônicas pode captar as conversas mantidas nos telefones sem fio de 43 a 50 MHz. Os telefones analógicos de 2,4 GHz são raros (a maioria dos telefones de 2,4 GHz é digital), mas oferecem algum grau de proteção porque a maioria dos scanners de rádio disponíveis comercialmente não se estende a essa freqüência de rádio.

Se o seu telefone sem fio não possui DSS, sua conversa está longe de ser privativa. Tome cuidado quando divulgar informações particulares em um telefone sem fio.

Pense sobre o tipo de bateria
Todos os aparelhos de mão dos telefones sem fio possuem uma bateria recarregável (de níquel-cádmio, hidreto metálico de níquel ou lítio). As baterias de níquel-cádmio estão sujeitas a um efeito de memória (em inglês), então é melhor deixar que elas se descarreguem completamente antes de recarregá-las na base. As baterias de hidreto metálico de níquel e de lítio não possuem esse problema.

Mais informações

Artigos relacionados

Mais links interessantes (em inglês)

Guias do comprador

Referência

Como funcionam os modens
por Marshall Brain - traduzido por HowStuffWorks Brasil

Introdução


Se você está lendo este artigo em seu computador na sua casa, ele provavelmente chegou via modem.

Neste artigo, vamos explicar como o modem traz páginas de internet até você. Começaremos com os modems originais de 300 bauds e vamos percorrer todo o caminho até as configurações ADSL.

Nota: caso bits, bytes e códigos de caracteres ASCII não sejam familiares para você, ler Como funcionam bits e bytes vai fazer com que você netenda melhor este artigo.

Vamos começar com uma breve recapitulação de como o modem surgiu.

A origem dos modems

A palavra "modem" é uma contração das palavras modulador-demodulador. O modem é usado para enviar dados digitais através de uma linha telefônica.

O modem que envia modula os dados em um sinal compatível com a linha telefônica, e o modem que recebe demodula o sinal de volta aos dados digitais. Modems sem fio convertem dados digitais em sinais de rádio e vice-versa.

Os modems foram criados na década de 60 como uma forma de permitir aos terminais conectarem-se a computadores através de linhas telefônicas. Veja abaixo um arranjo típico:


Em uma configuração como essa, um terminal burro (explicado abaixo) de um escritório fora do prédio ou de uma loja poderia "discar" para um computador central e acessá-lo. Os anos 60 foram a era dos computadores de tempo compartilhado: a empresa comprava tempo de computador de um fornecedor de tempo compartilhado e conectava-se a ele via modem de 300 bits por segundo (bps).

Um terminal burro nada mais é do que um teclado e uma tela. Um terminal burro muito comum, que se tornou padrão na época, foi o chamado DEC VT-100 (imortalizado em emuladores de terminais pelo mundo todo). O VT-100 mostrava 25 linhas de 80 caracteres cada. Quando o usuário digitava um caractere no terminal, o modem enviava o código ASCII do caractere para o computador. O computador então enviava o caractere de volta ao computador para que aparecesse na tela.

Quando os computadores pessoais começaram a aparecer, no final da década de 70, os sistemas de boletins informativos (BBS) tornaram-se objeto de desejo. Uma pessoa configurava um computador com um ou dois modems e algum software BBS, e outras pessoas discavam e conectavam-se ao boletim informativo. Os usuários rodavam emuladores de terminal em seus computadores para emular um terminal burro.

As pessoas lidaram com os 300 bps por bastante tempo. A razão pela qual esta velocidade era tolerável na época é porque os 300 bps representam cerca de 30 caracteres por segundo, ou seja, muito mais caracteres que uma pessoa consegue digitar ou ler em um segundo. Mas quando as pessoas começaram a transferir programas e imagens grandes de e para sistemas de boletins informativos, os 300 bps tornaram-se impraticáveis. As velocidades dos modems avançaram uma série de passos em intervalos de aproximadamente dois anos:

  • 300 bps - década de 60 até por volta de 1983
  • 1200 bps - tornou-se popular em 1984 e 1985
  • 2400 bps
  • 9600 bps - surgiu entre o fim de 1990 e o início de 1991.
  • 19,2 kilobits por segundo (Kbps)
  • 28,8 Kbps
  • 33,6 Kbps
  • 56 Kbps - tornou-se padrão em 1998
  • ADSL - teoricamente com velocidade máxima de até 8 megabits por segundo (Mbps) - tornou-se popular em 1999

Confira Como funciona a tecnologia DSL e Como funcionam os modems a cabo para mais informações sobre o progresso da tecnologia dos modems e as velocidades atuais.

Modems de 300 bps

Nós começaremos pelos modems de 300 bps porque são extremamente fáceis de entender. Um modem de 300 bps é um aparelho que utiliza chaveamento de mudança de freqüência (FSK) para transmitir informação digital através de uma linha de telefone. No chaveamento de mudança de freqüência, um tom diferente (freqüência) é usado para os diferentes bits (veja Como funcionam os violões para uma discussão sobre tons e freqüências).

Quando o modem de um terminal disca para o modem de um computador, o modem do terminal é chamado de modem de destino. Ele transmite um tom de 1.070 hertz para cada 0 e um tom de 1.270 hertz para cada 1. O modem do computador é chamado de modem de resposta e transmite um tom de 2.025 hertz para cada 0 e um tom de 2.225 hertz para cada 1. Como os modems de origem e de destino transmitem tons diferentes, podem usar a linha simultaneamente. Esta operação é conhecida como full-duplex. Modems que transmitem em apenas uma direção por vez são chamados de modems half-duplex e são raros.

Digamos que os dois modems de 300 bps estejam conectados, e que o usuário no terminal digite a letra "a". O código ASCII para esta letra é 97 (decimal) ou 01100001 (binário) (veja Como funcionam bits e bytes para mais detalhes sobre binários). Um dispositivo dentro do terminal chamado UART (receptor/transmissor assíncrono universal) converte o byte em seus respectivos bits e os transmite um por vez através da porta RS-232 do terminal (também conhecida como porta serial). O modem do terminal está conectado à porta RS-232, então recebe os bits, um por vez, e sua função é enviá-los através da linha telefônica.

Modems mais rápidos

Para criar modems mais rápidos, os engenheiros tiveram que usar técnicas muito mais sofisticadas do que o chaveamento de mudança de freqüência. Primeiro usaram chaveamento de mudança de fase, e chegaram à modulação de amplitude em quadratura (QAM). Tais técnicas permitiam que uma quantidade inacreditável de informações se amontoasse nos 3 mil hertz de banda disponíveis em uma linha telefônica convencional de voz. Os modems de 56K - que na realidade conectam a cerca de 48 Kbps, mas somente em linhas absolutamente perfeitas - representam o limite dessas técnicas (veja os links no final deste artigo para mais informações).

Um modem de 56K típico é assim:


Todos esses modems de alta velocidade incorporam o conceito de redução gradual, o que significa que eles podem testar a linha telefônica e cair para velocidades menores se a linha não comportar a velocidade mais alta do modem.

O passo seguinte na evolução do modem foi representado pelos modems de linha de assinatura digital assimétrica (ADSL). A palavra assimétrica é usada porque eles enviam dados mais rápido em uma direção do que em outra. O modem ADSL tira vantagem do fato de que qualquer casa, apartamento ou escritório tem um cabo de cobre dedicado entre eles e o multiplexador ou central do provedor de telefonia mais próximos. O cabo de cobre dedicado consegue transportar muito mais dados que o sinal de 3 mil hertz necessário para o canal de voz do seu telefone. Se a central telefônica e sua casa forem equipados com modems ADSL na sua linha, então o cabo de cobre entre a sua casa e a companhia telefônica pode funcionar puramente como um canal de transmissão digital de alta velocidade. A capacidade gira em torno de 1 milhão de bits por segundo (Mbps) entre a casa e a companhia telefônica (upstream) e 8 Mbps entre a telefônica e a casa (downstream) em condições ideais. A mesma linha pode transmitir uma conversa telefônica e os dados digitais.

O princípio do modem ADSL é bem simples. A largura de banda entre 24 mil hertz e 1 milhão e cem mil hertz da linha telefônica é dividida em bandas de 4 mil hertz, e um modem virtual é designado para cada banda. Cada um destes 249 modens virtuais testa sua banda e aproveita, da melhor maneira possível, sua fatia de largura de banda. A união dos 249 modems virtuais é a velocidade total da banda.

Para mais informações sobre as tecnologias DSL mais recentes, veja Como funciona a tecnologia DSL.

Protocolo Ponto a Ponto

Hoje ninguém mais usa terminais burros ou emuladores de terminal para conectar-se a um computador individual. Ao invés disso, usamos modems para nos conectar a um provedor de acesso à Internet (ISP), e o provedor nos conecta à internet. A internet nos permite conectar a qualquer máquina no mundo (veja Como funcionam os servidores da Web para mais informações). Devido à relação entre seu computador, o provedor e a internet, enviar caracteres individuais não funciona mais. Ao invés disso, seu modem roteia pacotes TCP/IP entre você e o seu provedor.

A técnica padrão para o roteamento desses pacotes através do modem é chamada de Protocolo Ponto a Ponto (PPP). A idéia básica é simples: a pilha TCP/IP do seu computador forma os datagramas TCP/IP normalmente, mas então os datagramas são entregues ao modem para transmissão. O provedor recebe cada datagrama e o roteia apropriadamente pela Internet. O mesmo processo ocorre para pegar dados do provedor e trazê-los para o seu computador. Veja esta página (em inglês) para mais informações sobre PPP.

Se você quer saber mais sobre modems, protocolos e, principalmente, se quiser se aprofundar em assuntos como chaveamento de mudança de fase (PSK) e modulação de amplitude em quadratura (QAM), dê uma olhada nos links da próxima página.

Mais informações

Artigos relacionados

Mais links interessantes (em inglês)