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Introdução. Som definição características Música conceitos fundamentais comparação com características do som . Som. Som forma de energia mecânica que se propaga causando compressão e rarefação das moléculas de um meio elástico e inercial (sólido. Líquido, gasoso)

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introdu o

Introdução

Som

definição

características

Música

conceitos fundamentais

comparação com características do som

slide2
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)
onda sonora
Onda sonora

rarefação

compressão

  • Características principais
    • amplitude, freqüência, comprimento, velocidade, fase, potência, etc.
amplitude

Pico +

Nível zero

Pico - (ou vale)

Amplitude
  • Amplitude a
    • Distância de um ponto da curva ao nível zero
    • Medida instantânea de energia
    • Quanto maior, mais forte o som
per odo e freq ncia

1 ciclo 1 ciclo 1ciclo

Período e Freqüência
  • 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 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
  • 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.
slide8

0º 90 º 180 º 270 º 360 º

Fase

90º

  • 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.

180º

270º

formas de onda
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

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
representa o temporal e espectral
Representação temporal e espectral

Onda dente de serra

Onda senoidal

tempo

Frequencia

envolt ria

ataque

decaimento

sustentação

amplitude

relaxamento

tempo

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
ru do
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
ru do tempo e freq ncia
Ruído: tempo e freqüência

Sinal musical

Ruído

pot ncia de uma onda sonora
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 -

Sound Pressure Level (dB-SPL)

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

din mica
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
m sica
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...

Música
altura
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
oitava

264 Hz

198 Hz

132 Hz

Freqüência

89 Hz

66 Hz

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)
oitavas circularidade

Lá1

Freqüência

Freqüência

Si1

Sol1

Dó2

Mi2

Ré2

Fá1

Dó1

Mi1

Ré1

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

------ 2ª oitava ------

------ 3ª oitava ------

------ 1ª oitava ------

Oitavas: Circularidade

dó# ré# fá# sol# la# sustenidos

réb mib solb láb sib bemóis

do re mi fa sol la si

do re mi fa sol la si

do re mi fa sol la si

porque estas notas e esta divis o

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

v

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

do re mi fa sol la si

do re mi fa sol la si

do re mi fa sol la si

escalas

Freqüência

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?
    • Série harmônica: fundamental + parciais geradas ao se vibrar uma corda
escala justa
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
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
tessitura extens o
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
intensidade
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)
faixas de freq ncia e intensidade
Faixas de freqüência e intensidade

O que os seres humanos escutam

dura o
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
envolt ria dos instrumentos
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)
timbre
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
tipos de instrumentos
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