Introdução
 Som
• definição
• características
 Música
• conceitos fundamentais
• comparação com características do som
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Som
 Som
• 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)
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Onda sonora
rarefação
compressão
 Características principais
• amplitude, freqüência, comprimento, velocidade, fase,
potência, etc.
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3
Amplitude
Pico +
Nível zero
Pico - (ou vale)
 Amplitude a
• Distância de um ponto da curva ao nível zero
• Medida instantânea de energia
• Quanto maior, mais forte o som
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Período e Freqüência
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
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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”
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Velocidade
 Velocidade de propagação: c = f
• 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.
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Fase
90º
180º
0º
0º
90 º
180 º
270 º
360 º
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.
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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
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Onda complexa: exemplo
 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
Fundamental
2° harmônico
3° harmônico
resultado
Representação temporal e espectral
Onda dente de serra
Frequencia
Onda senoidal
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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
ataque
decaimento
sustentação
relaxamento
tempo
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Ruído
 Ruído
• 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
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Ruído: tempo e freqüência
Sinal musical
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Ruído
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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)
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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
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Dinâmica
 Dinâmica
• 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
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Música
 Qual é a relação entre os parâmetros físicos do som
e da música?
 A nota tem 4 parâmetros básicos:
•
•
•
•
altura (dó, re´, ...)
intensidade (ff, p, ...)
duração (semínima,...)
timbre (violão, flauta, ...)
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= freqüência (Hz)
= potência (dB)
= duração (seg)
= espectro, envoltória...
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Altura
 Correspondência
• 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
altura
freqüência
Midi note
Do2
132
Re2 Mi2
148,5 165
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Fa2
176
Sol2
198
La2
220
Si2
247
Do3
264
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Oitava
 Se nem toda freqüência corresponde a uma nota, como
explicar o mapeamento freq-nota?
 Oitava
264 Hz
198 Hz
132 Hz
Freqüência
• dobro da freqüência
• sensação de “repetição”
• Dividiram a oitavas em um número fixo de alturas (notas)
89 Hz
66 Hz
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20
Si1
Freqüência
Oitavas: Circularidade
Lá1
Sol1
Dó2
Ré2
Dó1
Ré1
dó# ré#
réb mib
fá# sol# la#
solb láb sib
v v
v v v
Mi2
Fá1
Mi1
sustenidos
bemóis
v v
Freqüência
v v v
v v
v v 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 -----Geber Ramalho & Osman Gioia - UFPE
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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 v
v v v
v v
v v v
v v
v v v
do re mi fa sol la si do re mi fa sol la si do re mi fa sol la si
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Escalas
 Escala musical:
• 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?
Freqüência
• Série harmônica: fundamental + parciais geradas ao se
vibrar uma corda
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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)
Dó
Ré
Mi
Fá
Sol
Lá
Si
Dó
1
9/8
5/4
4/3
3/2
5/3
15/8
2
Mi
Fá
Dó
Ré
9/8
10/9
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16/15
Sol
9/8
10/9
Lá
Si
9/8
Dó
16/15
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Escala temperada e outros
 Escala temperada
• 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
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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
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Resposta em
freqüência de
alguns
instrumentos
Obs: inclui todos as parciais!
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Intensidade
 Em música
• ppp, p, mf, f, ff...
• Energia empregada ao
tocar
 Em acústica:
• potência/volume
• dB (Faixa 0-120 dB)
 Em MIDI
• velocity (1-127)
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Faixas de freqüência e intensidade
O que os seres humanos escutam
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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
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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)
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Exemplos de duração/envoltória
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Timbre
 O timbre (tone quality)
• 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
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Tipos de instrumentos
 Cordas
• 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
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