Introdução

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

2. 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)

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

4. 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

5. 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

6. 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”

7. 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.

8. 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 0º 270º

9. 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

10. 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

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

12. 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

13. 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

14. Ruído: tempo e freqüência Sinal musical Ruído

15. 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)

16. 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

17. 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

18. 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

19. 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

20. 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)

21. 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

22. 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

23. 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

24. 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)

25. 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

26. 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

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

28. 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)

29. Faixas de freqüência e intensidade O que os seres humanos escutam

30. 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

31. 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)

32. Exemplos de duração/envoltória

33. 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

34. 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