Introdução Som Música definição características conceitos fundamentais comparação com características do som

Som Som Quatro elementos forma de energia mecânica que se propaga causando compressão e rarefação das moléculas de um meio elástico e inercial (sólido. Líquido, gasoso) decai radialmente com o quadrado da distância da fonte emissora Quatro elementos fonte excitadora (ex. dedos + cordas) superfície vibratória (ex. caixa do violão) meio de propagação (ex. ar) receptor (ex. ouvido)

Onda sonora Características principais rarefação compressão Características principais amplitude, freqüência, comprimento, velocidade, fase, potência, etc.

Amplitude Amplitude a Distância de um ponto da curva ao nível zero Pico + Pico - (ou vale) Amplitude a Distância de um ponto da curva ao nível zero Medida instantânea de energia Quanto maior, mais forte o som

Período e Freqüência Período T Freqüência f 1 ciclo 1 ciclo 1ciclo Período T Tempo (em segundos) de duração de um ciclo Freqüência f Número de ciclos por segundo: Hertz (hz) Inverso do período (f = 1/T) Quanto maior a freqüência, mais agudo o som Ouve-se de 20 a 20.000 Hz

Comprimento e Velocidade Comprimento de onda  Semelhante ao período, só que mede a distância física (milimetros) de um ciclo  = c/f onde c é a velocidade do som e f a freqüência inversamente proporcional à freqüência som agudo => pequeno comprimento som grave => grande comprimento Observações graves são dificilmente “localizáveis”

Velocidade Velocidade de propagação: c = f Efeito Doppler Observações diretamente proporcional `a freqüência e ao comprimento de onda depende do meio e da temperatura 344 m/s no ar 1500 m/s na água 5000 m/s no aço Efeito Doppler mudança de velocidade causando mudança de freqüência ex.ambulância passando Observações importante nos efeitos de eco, reverberação, etc.

Fase Fase importância depende do instante em que a onda começou 90º 0º 90 º 180 º 270 º 360 º 180º 0º 270º Fase depende do instante em que a onda começou medida em graus, sendo 360 º o ciclo completo importância cancelamento:microfones, alto-falantes efeitos: chorus, flaging, etc.

Formas de onda Simples (senoidal): Não existe na natureza! x(t) = A sen (ft + ) A = amplitude f = freqüência  = fase inicial Complexa (composta de senoidais): Serie de Fourier f(t) = ak + a0senf0t0 + a1senf1t1 + ... + ansenfntn f0 é chamada de freqüência fundamental as outras são chamadas de parciais harmônico = parcial múltiplo de f0

Onda complexa: exemplo Fundamental 2° harmônico 3° harmônico resultado O conteúdo harmônico é um dos responsáveis pelo timbre de um instrumento é chamado Resposta em Freqüência ou Espectro Síntese aditiva: Toda onda pode, teoricamente, ser obtida a partir de senoidais Instrumentos percussivos tem parciais não harmônicas

Representação temporal e espectral Onda senoidal Onda dente de serra tempo Frequencia

Envoltória Envoltória: Indica como a energia do som se distribui no tempo Segundo elemento marcante na definição do timbre. Cada instrumento tem o seu Existe uma envoltória para cada parcial tempo amplitude ataque decaimento sustentação relaxamento

Ruído Faixas de freqüência Ruído Tipos Sinal não desejado com espectro de freqüência pouco harmônico. Tipos Inerente aos equipamentos de áudio Externo Faixas de freqüência Ruído rosa: predominante na faixa musical (baixas) Ruído Branco: igual em todas faixas

Ruído: tempo e freqüência Sinal musical Ruído

Potência de uma onda sonora Volume (nível de audio): decibel (dB) 1 dB = menor mudança de volume perceptível É uma medida relativa entre tensões, correntes, potências ou pressões acústicas dB = 10  log10 (nível/nível de referência) Existem vários níveis de referência dBm: 1 miliwatt dBu ou dBv: 0.775 volt dBV: 1 volt dB SPL: 10-12 watt/cm2 (limiar da audição)

Sound Pressure Level (dB-SPL) 160 - 150 - 140 - 130 - 120 - 110 - 100 - 90 - 80 - 70 - 60 - 50 - 40 - 30 - 20 - 10 - 0 - Turbina de avião, caixa da bateria a 10cm Cantor de rock gritando no microfone Chimbal a 15 cm (limiar da dor) Pico de um piano 94 dB SPL, teste de sensibilidade de microfones Violão dedilhado a 30cm 74 dB SPL, teste de sensibilidade de microfones Bate papo normal Cochicho Nível de gravação de um estúdio Limiar da audição para jovens 10-12 watt/cm2

Dinâmica Dinâmica Em uma gravação Relação sinal-ruído (NSR) variação de volume Em uma gravação é muito importante capturar a dinâmica mais larga possível orquestra: 60 a 110 dB respeitando os limites do meio (fita) para evitar distorções (medida a 80 dB, 1 KHz) pensando em não deixar o som ser mascarado pelo ruído Relação sinal-ruído (NSR) deve ser a maior possível Fita cassete NSR = 50 dB CD NSR = 90 dB

Música Qual é a relação entre os parâmetros físicos do som e da música? A nota tem 4 parâmetros básicos: altura (dó, re´, ...) = freqüência (Hz) intensidade (ff, p, ...) = potência (dB) duração (semínima,...) = duração (seg) timbre (violão, flauta, ...) = espectro, envoltória...

Altura Correspondência Em música: Altura toda altura corresponde a uma freqüência (a fundamental) exemplo: Lá 4 = 440 Hz Em música: Altura nome (Dó, Ré, Mi, Fá, Sol, Lá, Si) acidente (#, b, bb, duplo sustenido e bequadro) oitava (0,1,2,...,9) Em MIDI: alturas são codificadas de 1 a 127 teclas

Oitava Se nem toda freqüência corresponde a uma nota, como explicar o mapeamento freq-nota? Oitava dobro da freqüência sensação de “repetição” Dividiram a oitavas em um número fixo de alturas (notas) 264 Hz Freqüência 198 Hz 132 Hz 89 Hz 66 Hz

Oitavas: Circularidade Freqüência Dó2 Ré2 Mi2 Dó1 Ré1 Mi1 Fá1 Sol1 Lá1 Si1 Freqüência dó# ré# fá# sol# la# sustenidos réb mib solb láb sib bemóis v do re mi fa sol la si do re mi fa sol la si do re mi fa sol la si ------ 1ª oitava ------ ------ 2ª oitava ------ ------ 3ª oitava ------

Porque estas notas e esta divisão? Intervalo: distância entre duas notas ou razão de freqüências intervalo(dó, ré) = tom intervalo(mi, fá) = semi-tom intervalo(mi, fa#) = tom intervalo (dó,mi) = 2 tons v do re mi fa sol la si do re mi fa sol la si do re mi fa sol la si

Escalas Escala musical: De onde vem esta convenção? conjunto de notas que se separam por certos intervalos Ex. Escala maior tom, tom, semi-tom, tom, tom, tom, semi-tom dó =(tom)=> ré =>(tom)=> mi =(semi-tom)=> fá... ré =(tom)=> mi =>(tom)=> fá# =(semi-tom)=> sol... De onde vem esta convenção? Série harmônica: fundamental + parciais geradas ao se vibrar uma corda Freqüência

Escala justa Escala justa: Respeita as relações encontradas na série harmônica problema: para cada tonalidade seria preciso construir um teclado (intervalo do-sol  ré-la)

Escala temperada e outros solução da engenharia musical a divisão igual por doze: semitom 21/12 o ouvido faz a correção naturalmente Conceitos correlatos Tonalidade Centro de atração. Escala à qual pertencem a “maioria” das notas Acorde Tres ou mais notas, pertencentes a uma escala, soando juntas

Tessitura (extensão) Tessitura: Faixa entre a mínima e máxima altura (freqüência fundamental) Clarinete: Mib3 (~160Hz) a Sol6(1568Hz) violão  80 a 760 Hz violino  200 a 3000 Hz piccolo  500 a 3800 Hz piano  220 a 4000 orgão de tubo  180 a 8000 Hz voz soprano  240 a 1000 Hz voz contralto  200 a 750 Hz voz tenor  160 a 500 Hz voz barítono  120 a 380 Hz

Resposta em freqüência de alguns instrumentos Obs: inclui todos as parciais!

Intensidade Em música Em acústica: Em MIDI ppp, p, mf, f, ff... Energia empregada ao tocar Em acústica: potência/volume dB (Faixa 0-120 dB) Em MIDI velocity (1-127)

Faixas de freqüência e intensidade O que os seres humanos escutam

Duração Duração: tempo em que o som permanece audível Em música: figura (mínima, semínima, etc.): unidade de tempo relativa andamento: numero de unidades de tempo por minuto ex. 120 (120 seminimas por minuto) Em acústica milisegundos Depende da forma da envoltória

Envoltória dos instrumentos Instrumentos percussivos têm rápido ataque e decaimento, e não tem sustentação A duração (forma da envoltória) pode também se alterar segundo a maneira de tocar (ex. pizzicato)

Exemplos de duração/envoltória

Timbre O timbre (tone quality) Caracteriza-se por: é o que diferencia um instrumento de outro. Caracteriza-se por: resposta em freqüência envoltória dos harmônicos (e inarmônicos) faixa de intensidade Pode variar segundo outros fatores modo de excitação (maneira de tocar) acústica (ambiance da sala) tipo do instrumento

Tipos de instrumentos Cordas Sopro Percussão dedilhadas (ex. harpa) tocadas com arco (ex. violino) percutidas (ex. piano) Sopro “Embocadura livre” (ex. flauta) Palheta simples (ex. clarineta) Palheta dupla (ex. oboé) “Bocal” (ex. Trompete) Percussão Altura definida Altura indefinida Elétricos, eletrônicos e sintetizados por software