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Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 1 Acústica e Psico-acústica.

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1 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 1 Acústica e Psico-acústica

2 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 2 Acústica nAcústica parte da física que estuda os sons, sua geração e sua interação com o ambiente nConceitos básicos absorção e reflexão reverberação eco ressonância modos de sala isolamento etc.

3 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 3 Reflexões nSom direto e som indireto (reflexões) Direto: viaja diretamente da fonte ao receptor Indireto: é refletido/absorvido nas paredes, teto, chão, etc. Grande parte do som é indireto mas ele é mais fraco nPode ser usado artisticamente para criar ambiência Filmes, tv, jogos, mixagem em estúdio, etc.

4 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 4 Ambiência nAmbiência Sensação de interação com a acústica do ambiente nPode-se ter vários efeitos de ambiência eco, reverberação, etc. nE eles dependem do... tempo de atraso das reflexões (tamanho da sala) quantidade de reflexões (absorção da sala)

5 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 5 Eco nEco Atraso significativo: repetição perceptíveis do som em salas menores, com paredes paralelas e perpendiculares também tem-se os flutter echos (ecos pequenos e rápidos)

6 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 6 Reverberação nReverberação série de reflexões muito densas percebidas como um contínuo decaimento no tempo, “prolongando” o som direto (múltiplos ecos) dão a sensação de ambiente e de localização, senão seria “seco” e “muito perto” aumentam em número quando decaem tempo de reverb. = queda de 60dB (ton de 500 Hz)

7 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 7 Materiais absorventes nAbsorção: cada material absorve bem numa faixa. Materiais porosos, fibrosos, tecido => altas Espaçamento entre material e parede => médio grave Bass traps => baixas nUsado para modelagem física de ambientes sound trace (equivalente a ray trace da comp. gráfica)

8 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 8 Materiais Enchimento (lã de vidro) parede Folha de madeira (1/4´ a 1/8´) Bass trap

9 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 9 modos Ressonância nRessonância: reforço de certas freqüências (em geral abaixo de 300Hz), chamadas modos da sala isto deve-se às ondas estacionárias: ondas que continuamente se reforçam ao refletirem nas paredes Depende da dimensão da sala nf = (N x 565)/D onde N é o modo e D a dimensão (em pés)

10 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 10 Ressonância nProblema descaracteriza o timbre e altera o som em geral, reforçando freqüências particulares Resposta em freqüência

11 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 11 Acústica em Computação nSoftware/hardware de processamento de som ex. síntese de som nSoftware criação dinâmica de ambiência ex. jogos de computadores, realidade virtual nSoftware de controle físico de ambiência em salas de concerto e estúdio ex. sala do IRCAM nSoftware/hardware de espacialização de som ex. LPE/CIC, CRCA netc.

12 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 12 Psico-acústica

13 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 13 Psico-acústica nPsicoacústica Ramo da psico-física, fundada por Helmholtz, que estuda a relação entre som, audição e psicologia mundo físico => percepção => compreensão nAlgumas questões Qual é a relação entre amplitude e intensidade? Em que condições uma freqüência pode ser percebida como tendo uma altura particular? Qual é a relação entre espectro e timbre? Com que acuidade percebemos altura, ritmo, intensidade, timbre, localização espacial, etc.? Certas reduções de dados sonoros afetam a percepção musical?

14 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 14 O ouvido nO sistema auditivo periférico divide-se em 3 partes nouvido externo capta e amplifica vibrações do ar nouvido médio: transforma estas vibrações em vibrações mecânicas nouvido interno: processa esta vibrações e transformando-as em sinais elétroquímicos que seguirão pelos nervos até o cérebro

15 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 15 O ouvido 4000 nerve fibers 5 hair-cells/fiber 16000Hz Hz... 62Hz (impulses)

16 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 16 Percepção de volume nVolume  Intensidade ou audibilidade (loudness) quanto maior o volume, maior a excitação dos “cílios” mas outras coisas também influenciam a percepção de intensidade... nA percepção de variação de intensidade depende da intensidade a percepção é exponencial e por isso se usa uma medida logarítmica  um pequeno incremento é perceptível só quando o som está fraco  ex. 90 p/ 91 dB (3859 vezes mais) 30 p/ 31 dB (3.86 vezes mais)

17 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 17 Percepção de volume nA percepção de intensidade depende da freqüência ouvimos melhor a faixa Hz (basta pouco para ouvirmos nas médias) quanto mais intenso, mais a resposta torna-se plana (ouve-se igualmente bem em todas as freqüências)

18 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 18 Curvas de audiblidade Phon = 1 dB a 1KHz (= 1000 Hz) Limiar de audibilidade Limiar da dor Mais plano Mais distorcido

19 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 19 Percepção de altura nFrequência  altura cada freqüência é mapeada em um lugar particular da cóclea em função das vibrações nFaixa audível: de 20 a 20KHz Abaixo de 60Hz ou acima de 5 KHz, o ouvido é muito impreciso (sequer capaz de identificar uma oitava) nO ouvido é capaz de fazer aproximações ex. escala temperada => escala justa

20 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 20 Banda crítica nBanda crítica região mínima da membrana basilar que é o limite de resolução para a percepção de freqüências nRelaciona-se com vários efeitos f1 e f2 mais distantes => percebe-se cada um isoladamente (com intensidades somadas) f1 e f2 menos próximos => sensação de dissonância (aspereza) f1 e f2 próximos, não dá a impressão de somarem suas intensidades: há fusão de f1 e f2 e houve-se uma f3 = |f1 - f2| chamada de batimento

21 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 21 Banda crítica Banda crítica: figura f1 f2 fusão freqüência suave áspero batimentos Limites de discriminação

22 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 22 Timbre nPercepção de timbre depende do espectro dinâmico (sobretudo) da ambiência nPercepção da fundamental várias freqüências harmônicas são percebidas como uma única freqüência: a fundamental isto ocorre mesmo quando a fundamental não está presente (fundamental ausente) nidentificação da fonte também é possível identificar um instrumento numa orquestra

23 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 23 Localização das fontes sonoras nEstereofonia funciona por diferença de intensidade e de tempo de chegada da onda nos dois ouvidos nLocalização pode ser recriada panorâmico: esquerda ou direita reverberação: longe ou perto nNota Home theater funciona baseado nestes princípios reverberação estereofonia

24 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 24 Duração e ritmo nA resolução é limitada pela “integração temporal” Sons muito próximos tendem ser percebidos como um único som (ex. reverberação) Resolução (banda): ms  ex. eco x reverberação

25 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 25 Mascaramento e tons subjetivos nA interação dos vários sons de uma música dá origem a vários efeitos: batimento, fusão, mascaramento, tons subjetivos, etc. nMascaramento um som “oculta” o outro depende da relação de freqüência e de volume entre eles nTons subjetivos dado f1 e f2, pode-se escutar vários outros tons inexistentes |f1 - f2|, 2 |f1 - f2|, |2f1 - f2|, etc.

26 Experimento (Wegel & Lane 1924) - tom primário f1 fixo (1200 Hz, 80 dB SPL) e secundário f2 - curva sólida: limiar de mascaramento ou audibilidade de f2 - f2 mais baixo (em freq) que f1, f2 facilmente mascarado - nos batimentos o mascaramento diminui - conforme intensidade de f2: mascaramento, tom de diferença, mistura,... - harmônicos de f1: distorção devido à não linearidade do ouvido

27 Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE 27 Referências Curtis Roads, The Computer Music Tutorial (Livro-texto), MIT Press Cap 23


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