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Tutoriais de Áudio e Acústica Estes tutoriais destinam-se a servir de apoio didático aos cursos na área de Música e Tecnologia do Departamento de Música da ECA-USP. O projeto está em andamento e qualquer contribuição no sentido de melhorar ou ampliar esse material será muito bemvinda! Exceto quando houver indicação ao contrário, os texto são de autoria de Fernando Iazzetta. O material contido nos tutoriais pode ser livremente utilizado desde que seja citada a fonte.

Índice ●

Acústica ❍ ❍ ❍ ❍ ❍

❍ ❍ ❍ ❍ ❍

Introdução O Som Comprimento de Onda Tabela de Frequências, Períodos e Comprimentos de Onda Propagação ■ Velocidade de Propagação Fase Decibéis Efeito Doppler Formantes Escalas ■ Escala Pitagórica ■ Escala Justa

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indice

Médio Tom Cálculo de Cents ■ Tabela Comparativa Percepção Binaural ■ ■

❍

●

Áudio ❍ ❍ ❍

●

MIDI ❍

●

Áudio Digital Filtros Efeitos

MIDI

Bibliografia

Copyright 2007 by MUSICAUDIO

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Introducao

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Introdução O som existe apenas quando determinados tipos de perturbações no meio físico agem sobre o sistema auditivo, desencadeando um complexo processo perceptivo, com diversos estágios que vão do ouvido externo ao córtex cerebral. O processo de produção sonora engloba três elementos: a) Fonte Geradora: pode ser um instrumento musical, um motor ruidoso, um cone de alto-falante, ou qualquer outro dispositivo capaz de transformar algum tipo de energia em ondas sonoras; três elementos são geralmente identificados em relação à fonte sonora: 1) fonte primária de energia (que vai gerar a excitação que causará a vibração - por exemplo, o pinçar de uma corda, o sopro no orifício de uma flauta, a corrente eletrica que movimenta o cone de um alto-falante); 2) o elemento vibrante (aquele que efetivamente vibra - por exemplo, uma corda de um violino, a coluna de ar dentro de um instrumento de sopro, o cone de um altofalante); 3) ressonador (corpo cuja função principal é converter de modo mais eficiente as vibrações do elemento vibrante em ondas sonoras - por exemplo, a caixa de um piano, o tampo de um violino) b) Meio Propagador: é o suporte que possibilita a propagação das ondas sonoras. Em princípio, qualquer material elástico (ar, água, metais, madeiras, etc.) está apto a permitir a propagação de ondas sonoras; existem também os obstáculos (paredes, vãos, superfícies, corpos, etc.) que interagem com o meio, alterando características das ondas sonoras; c) Receptor: é o sistema que recebe e decodifica o estímulo proporcionado pela onda. Pode ser representado pelo sistema auditivo, ou outros meios de captação e registro sonoro como microfones e gravadores.

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Som

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Som Som pode ser entendido como uma variação de pressão muito rápida que se propaga na forma de ondas em um meio elástico. Em geral, o som é causado por uma vibração de um corpo elástico, o qual gera uma variação de pressão corresponde no meio à sua volta. Qualquer corpo elástico capaz de vibrar rapidamente pode produzir som e, nesse caso, recebe o nome de fonte sonora. Em geral percebemos o som através de variações de pressão no ar que atingem nosso ouvido. Para que possamos perceber o som é necessário que as variações de pressão que chegam aos nossos ouvidos estejam dentro de certos limites de rapidez e intensidade. Se essas variações ocorrem entre 20 e 20.000 vezes por segundo esse som é potencialmente audível, ainda que a variação de pressão seja de alguns milionésimos de pascal. Uma onda sonora pode ser representada em um gráfico bidimensional onde o eixo horizontal representa a passagem do tempo e o vertical a variação de pressão. Esse tipo de gráfico pode fornecer várias informações sobre o som.

Gráfico de onda senóide O gráfico acima mostra dois ciclos completos de oscilação de uma onda senoidal. O eixo file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/acustica/introducao/som.html (1 of 2) [6/2/2007 18:23:28]

Som

horizontal representa a passagem do tempo enquanto que o vertical representa a variação de pressão em um determinado ponto do meio. Os sons que ocorrem no meio ou que são gerados por instrumentos musicais são geralmente complexos. Entretanto, para se entender a complexidade sonora torna-se útil partir de um caso mais simples e genérico: o som senoidal, chamado som puro porque é desprovido de harmônicos e cujo nome é deve-se ao fato de poder ser representado pelo gráfico de uma função seno. Esse tipo de som não é gerado por instrumentos tradicionais nem é encontrado na natureza, mas pode ser conseguido artificialmente através de um sintetizador eletrônico.

Escute:

Som senoidal de 100Hz

Som senoidal de 500Hz

Som Senoidal de 1.000Hz

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Som Senoidal de 10.000Hz

Comprimento de Onda

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Comprimento de Onda ( ) As ondas sonoras que se propagam pelo meio têm uma certa extensão ou comprimento de onda (

)

que pode ser definido como a distância mínima em que um padrão temporal da onda (ou seja, um ciclo) se repete. Compare com o período (

) que pode ser definido como o intervalo mínimo de tempo em

que um padrão de vibração se repete em um certo ponto no espaço. Ou seja, o comprimento de onda está relacionado ao tamanho de um ciclo da onda sonora que se forma no espaço, enquanto que o período diz respeito ao tempo que esse mesmo ciclo leva para se formar.

O gráfico acima é um "instantâneo" de uma onda senóide onde o eixo vertical indica a variação de pressão, ou amplitude da onda, e o eixo horizontal o espaço. Note-se que o gráfico acima demonstra o padrão espacial de oscilação da pressão que ocorre no meio, medido em metros. (Não confundir com o gráfico que mostra o período da onda no qual o eixo horizontal se refere ao tempo!).

file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/acustica/comprimento/comprim.html (1 of 3) [6/2/2007 18:23:29]

Comprimento de Onda

O padrão temporal da onda se move no espaço (com a velocidade de propagação). No tempo correpondente a um período (

), a onda terá se deslocado exatamente o seu comprimento. Se a

velocidade de propagação é dada pela distância percorrida dividida pelo tempo gasto, temos:

Por meio dessas relações podemos chegar a uma conexão quantitativa entre a representação espacial e temporal da onda, relacionando frequência (

), período (

) e comprimento de onda (

) de uma

corda numa mesma expressão:

Tabela de Comprimentos de Onda(

)

Frequência (Hz)

Comprimento de Onda (m) (vel. de propagação = 344 m/ s)

10

34,40

20

17,20

30

11,46

40

8,60

50

6,88

60

5,73

70

4,91

90

3,82

100

3,44

250

1,376

500

0,688

750

0,458

1000

0,344

1500

0,229

2000

0,172

2500

0,137

5000

0,0688

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Comprimento de Onda

7500

0,0458

10000

0,0340

15000

0,0229

20000

0,0172

Veja também: ●

Tabela de Frequências, Períodos e Comprimentos de Onda

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Tabela de Freqüências , Períodos e Comprimentos de Onda Referências: Velocidade do Som (v): 344 m/s Afinação: A = 440 Hz

Frequência:

Período:

Comprimento de Onda:

Frequência de intervalo:

N° Nota Frequência (Hz) Peroído (s) Comprimento de Onda (m) 0

C -1

16.351597

0.061156

21.037701

1

C# -1 17.323914

0.057724

19.856941

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2

D -1

18.354046

0.054484

18.74246

3

D# -1 19.445435

0.051426

17.690527

4

E -1

20.601725

0.04854

16.697632

5

F -1

21.826761

0.045815

15.760468

6

F# -1 23.124651

0.043244

14.875899

7

G -1

24.499718

0.040817

14.040977

8

G# -1 25.956537

0.038526

13.252921

9

A -1

0.036364

12.50909

10 A# -1 29.135233

0.034323

11.807011

11 B -1

0.032396

11.144332

27.5 30.867708

N° Nota Frequência (Hz) Peroído (s) Comprimento de Onda (m) 12 C 0

32.703194

0.030578

10.518849

13 C# 0 34.647823

0.028862

9.928473

14 D 0

36.708096

0.027242

9.371228

15 D# 0 38.890873

0.025713

8.845263

16 E 0

41.203442

0.02427

8.348817

17 F 0

43.653526

0.022908

7.880233

18 F# 0 46.249302

0.021622

7.43795

19 G 0

0.020408

7.020491

20 G# 0 51.91309

0.019263

6.62646

21 A 0

0.018182

6.254546

22 A# 0 58.270466

0.017161

5.903505

23 B 0

0.016198

5.572166

48.999424 55. 61.735416

N° Nota Frequência (Hz) Período (s) Comprimento de Onda (m) 24 C 1

65.40638

0.015289

5.259425

25 C# 1 69.295647

0.014431

4.964236

26 D 1

73.416199

0.013621

4.685615

27 D# 1 77.781746

0.012856

4.422632

28 E 1

82.406876

0.012135

4.174408

29 F 1

87.307053

0.011454

3.940117

30 F# 1 92.498604

0.010811

3.718975

file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/acustica/introducao/tabela1.html (2 of 6) [6/2/2007 18:23:32]

Untitled

31 G 1

97.998848

0.010204

3.510245

32 G# 1 103.82618

0.009631

3.31323

33 A 1

0.009091

3.127273

34 A# 1 116.540947

0.008581

2.951752

35 B 1

0.008099

2.786083

110. 123.470818

N° Nota Frequência (Hz) Período (s) Comprimento de Onda (m) 36 C 2

130.812775

0.007645

2.629713

C# 2

138.591324

0.007215

2.482118

38 D 2

146.832367

0.00681

2.342808

39 D# 2 155.563492

0.006428

2.211316

40 E 2

164.813782

0.006067

2.087204

41 F 2

174.614105

0.005727

1.970058

42 F# 2 184.997208

0.005405

1.859488

43 G 2

195.997711

0.005102

1.755122

44 G# 2 207.652344

0.004816

1.656615

45 A 2

0.004545

1.563636

46 A# 2 233.081848

0.00429

1.475876

47 B 2

0.00405

1.393042

37

220. 246.941635

N° Nota Frequência (Hz) Período (s) Comprimento de Onda (m) 48 C 3

261.625519

0.003822

1.314856

49 C# 3 277.182648

0.003608

1.241059

50 D 3

293.664734

0.003405

1.171404

51 D# 3 311.126984

0.003214

1.105658

52 E 3

329.627533

0.003034

1.043602

53 F 3

349.228241

0.002863

0.985029

54 F# 3 369.994385

0.002703

0.929744

55 G 3

391.995392

0.002551

0.877561

56 G# 3 415.304688

0.002408

0.828308

57 A 3

0.002273

0.781818

0.002145

0.737938

440.

58 A# 3 466.163788

file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/acustica/introducao/tabela1.html (3 of 6) [6/2/2007 18:23:32]

Untitled

59 B 3

493.883301

0.002025

0.696521

N° Nota Frequência (Hz) Período (s) Comprimento de Onda (m) 60 C 4

523.251099

0.001911

0.657428

61 C# 4 554.365234

0.001804

0.620529

62 D 4

587.329529

0.001703

0.585702

63 D# 4 622.253906

0.001607

0.552829

64 E 4

659.255127

0.001517

0.521801

65 F 4

698.456482

0.001432

0.492515

66 F# 4 739.988831

0.001351

0.464872

67 G 4

783.990845

0.001276

0.438781

68 G# 4 830.609375

0.001204

0.414154

69 A 4

0.001136

0.390909

70 A# 4 932.327576

0.001073

0.368969

71 B 4

0.001012

0.34826

880. 987.766602

N° Nota Frequência (Hz) Período (s) Comprimento de Onda (m) 72 C 5

1046.502075

0.000956

0.328714

73 C# 5 1108.730591

0.000902

0.310265

74 D 5

1174.659058

0.000851

0.292851

75 D# 5 1244.507935

0.000804

0.276414

76 E 5

1318.510254

0.000758

0.2609

77 F 5

1396.912964

0.000716

0.246257

78 F# 5 1479.977539

0.000676

0.232436

79 G 5

0.000638

0.21939

80 G# 5 1661.21875

0.000602

0.207077

81 A 5

0.000568

0.195455

82 A# 5 1864.654785

0.000536

0.184485

83 B 5

0.000506

0.17413

1567.981812 1760. 1975.533325

N° Nota Frequência (Hz) Período (s) Comprimento de Onda (m) file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/acustica/introducao/tabela1.html (4 of 6) [6/2/2007 18:23:32]

Untitled

84 C 6

2093.004395

0.000478

0.164357

85 C# 6 2217.460938

0.000451

0.155132

86 D 6

2349.318115

0.000426

0.146425

87 D# 6 2489.015625

0.000402

0.138207

88 E 6

2637.020264

0.000379

0.13045

89 F 6

2793.825928

0.000358

0.123129

90 F# 6 2959.955078

0.000338

0.116218

91 G 6

0.000319

0.109695

92 G# 6 3322.4375

0.000301

0.103538

93 A 6

0.000284

0.097727

94 A# 6 3729.30957

0.000268

0.092242

95 B 6

0.000253

0.087065

3135.963135 3520. 3951.066895

N°

Nota Frequência (Hz) Período (s)

Comprimento de Onda (m)

96

C7

4186.008301

0.000239

0.082179

97

C# 7 4434.921875

0.000225

0.077566

98

D7

0.000213

0.073213

99

D# 7 4978.03125

0.000201

0.069104

4698.636719

100 E 7

5274.040039

0.00019

0.065225

101 F 7

5587.651367

0.000179

0.061564

102 F# 7 5919.910645

0.000169

0.058109

103 G 7

0.000159

0.054848

104 G# 7 6644.875

0.00015

0.051769

105 A 7

0.000142

0.048864

106 A# 7 7458.621094

0.000134

0.046121

107 B 7

0.000127

0.043533

N°

6271.92627 7040. 7902.131836

Nota Frequência (Hz) Período (s) Comprimento de Onda (m)

108 C 8

8372.016602

0.000119

0.041089

109 C# 8 8869.844727

0.000113

0.038783

110 D 8

0.000106

0.036606

9397.270508

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Untitled

111

D# 8

9956.063477

0.0001

0.034552

112 E 8

10548.083008

0.000095

0.032613

113 F 8

11175.301758

0.000089

0.030782

114 F# 8 11839.820312

0.000084

0.029054

115 G 8

0.00008

0.027424

116 G# 8 13289.748047

0.000075

0.025885

117 A 8

0.000071

0.024432

118 A# 8 14917.242188

0.000067

0.023061

119 B 8

0.000063

0.021766

N°

12543.855469 14080. 15804.263672

Nota Frequência (Hz) Período (s) Comprimento de Onda (m)

120 C 9

0.00006

0.020545

121 C# 9 17739.6875

0.000056

0.019392

122 D 9

18794.542969

0.000053

0.018303

19912.125

0.00005

0.017276

124 E 9

21096.166016

0.000047

0.016306

125 F 9

22350.605469

0.000045

0.015391

126 F# 9 23679.640625

0.000042

0.014527

127 G 9

0.00004

0.013712

128 G# 9 26579.496094

0.000038

0.012942

129 A 9

0.000036

0.012216

130 A# 9 29834.4863280

0.000034

0.01153

131 B 9

0.000032

0.010883

123

D# 9

16744.033203

25087.710938 28160. 31608.527344

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Propagacao de Ondas

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Propagação de Ondas Se um distúrbio é gerado em algum ponto do meio, as partes que se movimentam atuam sobre as partes vizinhas, transmitindo parte desse movimento e fazendo com que essas partes se afastem temporariamente de sua posição de equilíbrio. Dessa maneira, o distúrbio é transmitido para novas porções do meio, gerando uma propagação do movimento. As ondas sonoras se propagam em um meio material -- sólido, líquido ou gasoso. Esse meio pode ser unidimensional, como uma corda esticada; bidimensional, como a membrana de um tambor; ou tridmensional como a atmosfera. É importante notar que o que se propaga é o movimento e não as particulas do meio, já que estas apenas oscilam próximas às suas posições de respouso. Uma das propriedades interessantes de uma onda é que ela pode transportar energia ou informação de um lugar a outro do meio, sem que o meio seja transportado. No gráfico abaixo, está representada um onda que se propaga da esquerda para a direita nos instantes t1, t2 e t3. No entanto, uma partícula qualquer p localizada no espaço (representado pelo eixo horizontal) permanece aproximadamente na mesma posição e não se propaga com a onda.

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Propagacao de Ondas

Veja também: Animação de Propagação de Ondas

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Propagacao de Ondas

A figura acima mostra um conjunto de esferas conectadas por meio de molas e seu comportamento em momentos sucessivos. Ao se aplicar uma força em uma das esferas, haverá um deslocamento na direção da força aplicada que se propagará pelas outras esferas. A velocidade da propagação dependerá da massa (densidade) das esferas e da rigidez (elasticidade) da mola. Neste caso, o movimento se propaga na mesma direção da força aplicada sendo portanto chamado de propagação longitudinal. Ao se dedilhar uma corda esticada de um instrumento musical, geram-se ondas que se propagam pela corda a partir do ponto em que se aplicou o impulso na direção de suas extremidades. Nesse caso as ondas se propagam transversalmente à força aplicada (propagação transversal). No gráfico abaixo, o cone de um alto-falante se movimenta alternadamente para frente e para trás produzindo sucessivos pulsos de compressão e rarefação de ar, que se propagam em forma de onda:

Graficamente, esse movimento de compressão e rarefação pode ser representado por uma onda, onde a parte acima do eixo horizontal representa a compressão e a parte abaixo do eixo representa a rarefação:

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Propagacao de Ondas

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Velocidade de Propagacao

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Velocidade de Propagação de Ondas A velocidade da propagação da onda depende de duas características do meio: ●

●

Densidade: refere-se à quantidade de massa existente em uma porção unitária do meio. É medida em kg/ m, kg/m2, ou kg/m3. Elasticidade: toda vez que uma parte do meio é deslocada de sua posição de equilíbrio ou repouso por um agente externo, surge uma força que tende a trazer essa parte para a posição inicial.

Numa corda, a velocidade de propagação de uma onda é proporcional à raiz quadrada da tensão e inversamente proporcional à raiz quadrada da densidade. Ou seja, aumentando-se a tensão, aumenta-se a velocidade da propagação e aumentando-se a densidade da corda, a velocidade diminui. Para uma corda, a velocidade de propagação é dada por:

Em uma superfície, se o meio é homogêneo e a velocidade de propagação é igual em todas as direções, as ondas serão circulares e suas frentes (wave fronts) estarão separadas por um comprimento de onda (

).

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Velocidade de Propagacao

Propagação em uma Superfície homogênea

Para um gás, a velocidade pode ser dada por p é a presão(newton/m2) e

, onde

é uma constante (1,4 para o ar);

a densidade(kg/m3).

A uma temperatura de 0° celsius, e pressão de 1.013x105 newtons/m2 a velocidade de propagação do som é de 331,5 m/s. Quando a temperatura sobe, o gás se expande, a pressão se mantém e a densidade diminui e portanto a velocidade aumenta. Esse aumento é aproximadamente da ordem de 0,6 metros por segundo para cada grau centígrado. Por exemplo, para se achar a velocidade a uma temperatura de 20°, soma-se (0,6x20) à tempratura a 0°: (0,6x20) + 332 = 344 m/s

A relação

em um gás ideal é proporcional à temperatura absoluta tA definida como: (graus Kelvin), onde tC é a temperatura centigragrada.

Embora o ar não seja um gás ideal, pode-se expressar a velocidade das ondas sonoras pela expressão:

A variação de pressão não influencia a velocidade, apesar da equação

levar a pressão em

conta. Isso porque quando a pressão aumenta, a densidade (e a elasticidade) aumenta proporcionalmente (se a temperatura permanece constante). Nos líquidos, a velocidade é muito maior porque o aumento de densidade é compensado por um aumento na elasticidade.

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Velocidade de Propagacao

Veja também: ●

Propagação de Ondas

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Fase

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Fase Uma onda senoidal pode ser entendida como um movimento circular que se propaga ao longo de um eixo, o qual pode representar uma distância ou tempo, por exemplo.

A relação desse movimento com um ponto de referência é chamada de fase. Por exemplo, na figura abaixo as duas senoides estão defasadas em 90º.

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Fase

Quando duas ondas são superpostas suas amplitudes são somadas algebricamente e a onda resultante dessa soma depende da fase. Assim, duas ondas de mesma freqüência e amplitude A começando seus ciclos em zero grau, quer dizer em fase, vão resultar numa onda com mesma freqüência e amplitude igual a duas vezes A. Mas se essas ondas estiverem defasadas, essa relação de amplitude é modificada. Para duas ondas de mesma frequência e amplitude, mas defasadas em 180º, as amplitudes estão exatamente opostas, cancelando-se totalmente:

Dizemos que diferenças de fase entre duas ondas geram interferências construtivas - quando a onda resultante tem amplitude maior que a das ondas individuais - ou interferências destrutivas - quando a amplitude da onda resultante é menor que a das ondas individuais. Isso quer dizer que quando ondas sonoras interagem no ambiente elas estão se reforçando (interferência construtiva) ou cancelando (interferência destrutiva). On sons que ouvimos no ambiente à nossa volta têm um comportamento complexo e raramente teremos um cancelamento total de uma determinada frequência devido às diferenças de fase. As mesmas relações dadas para ondas senoidais de mesma frequência e amplitude são aplicadas também para a interação de outros tipos de onda com freqüências e amplitudes diferentes. Deve-se notar que os harmônicos e parciais que compõem um som complexo também podem ter fases diferentes. Embora essas diferenças determinem a forma da onda, nosso aparelho auditivo é pouco sensível a essas variações. De modo geral, somos bastante sensíveis a variações de frequência e amplitude, mas as relações de fase são pouco perceptíveis, a não ser indiretamente. Por exemplo, duas senoides de frequência muito próxima, digamos 500Hz e 503Hz, entrarão e sairão de fase numa taxa de três vezes por segundo. Isso causa uma interferência periódica de reforço e cancelamento de amplitude. Esse fenômeno é chamado "batimento" e, nesse caso, a frequência do batimento é de 3 Hz. A sensação auditiva causada pelo batimento pode auxiliar na afinação de instrumentos de cordas, por exemplo. Quanto mais próxima a finação de duas cordas soando juntas na mesma nota, menor a frequência do batimento gerado, que file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/acustica/fase/fase.html (2 of 6) [6/2/2007 18:23:38]

Fase

deverá desaparecer por completo quando elas estiverem perfeitamente afinadas.

Escute: Formato .aif (576 Kb) Formato .mp3 (104 kb) Batimento gerado pela superposição de dois sons senoidais de 500 Hz e 503 Hz

Se considerarmos a situação de uma sala em que um som é difundido por dois alto-falantes, a interação entre os sons emitidos por cada um deles ocorrerá de modo diferente em cada ponto da sala. Dessa maneira, ouvintes localizados em pontos distintos ouvirão resultados sonoros diferentes. Um ouvinte posicionado de modo eqüidistante dos dois alto-falantes ouvirá o som em fase. Em qualquer outra posição haverá defasagem entre as duas fontes sonoras já que o som deverá percorrer distâncias diferentes até atingir o ouvinte. Assim, as interações de fase influenciam na qualidade acústica dos ambientes. Uma situação em que o controle de fase deve ser levado em conta é na captação sonora. Imagine uma gravação feita por dois microfones, um localizado a 0,5m e outro a 1m da fonte sonora. Como o som se propaga a uma certa velocidade (aproximadamente 344 m/s), as ondas sonoras chegarão atrasadas no microfone mais distante em relação ao microfone mais próximo da fonte. Quando os sinais dos microfones forem somados, algumas freqüências sofrerão cancelamento de fase enquanto outras serão reforçadas, modificando as características timbrísticas da fonte sonora. Para que haja cancelamento total da energia sonora para uma determinada frequência, é necessário que duas ondas estejam defasadas em 180º. Em situações práticas, no entanto, as diferenças de fase não são diretamente medidas em termos de ângulos, mas sim em relação ao tempo (por exemplo, atraso entre duas fonte sonoras) ou espaço (distância entre duas fontes). Quando dizemos que duas ondas têm uma diferença de fase de 180º, significa que uma onda está 1/2 período atrasada (se pensarmos em termos de tempo) ou que há um deslocamento de 1/2 comprimento de onda entre as duas (se pensarmos em temos de espaço). Assim é fácil deduzir que para uma diferença, temporal t ou espacial s, quaisquer, haverá um cancelamento máximo (180º) para uma frequência que tiver um período ou um comprimento de onda equivalente a a duas vezes essa diferença.

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Fase

Assim, para dois sinais sonoros idênticos que chegam a um ouvinte com 0,005 segundo de atraso, o cancelamento de fase será total para uma frequência cujo período seja 2 vezes esse atraso:

Analogamente, duas fontes sonoras distantes, respectivamente a 0,50 metro e 2.22 metros de um microfone tenderão a ter um cancelamento máximo na frequência cujo comprimento de onda é 2 vezes a diferença entre as distancias:

Como já foi dito, duas ou mais ondas sonoras estão sempre interagindo e a onda resultante depende da diferença de fases entre elas. Ainda que a defasagem seja diferente de 180º graus para uma determinada frequência, pode estar ocorrendo uma interferência destrutiva. Para fins práticos devemos evitar a faixa de defasagem que vai de 120º a 240º. Isso porque nessa faixa a soma de duas ondas de mesma frequência e amplitude A, resulta numa onda de amplitude sempre menor do que A. O cálculo da amplitude referente à soma de duas semoides de mesma frequência é dado pela fórmula:

file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/acustica/fase/fase.html (4 of 6) [6/2/2007 18:23:38]

Fase

onde A1 e A2 são as amplitudes respectivas das duas ondas, Atotal a soma resultante e

é

o ângulo de defasagem. Se considerarmos que as duas ondas têm a mesma amplitude A, temos que: para

= 0º

Atotal =

2xA

para

= 90º

Atotal =

1.414 x A

para

= 120º

Atotal =

1xA

para

= 180º

Atotal =

0

para

= 240º

Atotal =

1xA

para

= 270º

Atotal =

-1.414 x A

para

= 360º

Atotal =

2xA

Portanto, deve-se evitar a região entre 120º e 240º de defasagem, pois aí ocorrerão os maiores cancelamentos de amplitude em função da diferença de fase:

Para saber se o atraso em relação a uma determinada frequência encontra-se nessa zona de cancelamento destrutivo de fase, pode-se utilizar a seguinte fórmula:

onde t é o atraso em segundos, o qual pode ser calculado como a distância entre as fonte sonoras divida pela velocidade do som:

Se o ângulo estiver no intervalo entre 120º e 240º, haverá um cancelamento razoável para aquela frequência. file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/acustica/fase/fase.html (5 of 6) [6/2/2007 18:23:38]

Fase

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Decibéis

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Decibéis A percepção do volume está relacionada à variação de pressão gerada por uma onda sonora e, portanto, à sua intensidade. Nosso sistema auditivo tem dois limites de audibilidade: - limiar de audibilidade (mínima intensidade audível) - limite de dor (máximo nível de intensidade audível sem danos fisiológicos ou dor)

A gama entre os 2 limites é muito grande. Para uma frequência pura de 1000 Hz, esses limites vão de 10watt/m2 a 1 watt/m2, ou seja, uma razão de 1 trilhão para 1.

12

Intensidade (watt/m2)

Volume (referência = 1000Hz)

1

Limite de dor

10-3

fff

10-4

ff

10-5

f

10-6

mf

10-7

p

10-8

pp

10-9

ppp

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Decibéis

10-12

Limite de audibilidade

Numericamente, a referência em watt/m2 não é confortável. Para isso foi introduzida uma razão de compressão logarítmica, o decibel (dB). DECIBEL é uma relação logaritmica entre duas potências ou intensidades. dB = 10 log10 (I1/I2)

Relação exponencial e logarítmica:

N=Be --> logBN=e

xy*xz = xy+z -->

log a*b = log a + log b

xy/xz = xy-z -->

log a/b = log a - log b

(xy)z = xy*z -->

log ab = b log a

NÍVEL DE INTENSIDADE SONORA: toma-se o limiar de audibilidade como referência (10-12 watt/m2):

limiar de audibilidade

10 log (10-12/10-12) = 10 log 1 = 0 dB

limite de dor

10 log (1/10-12) = 10 log 1012 = 120dB

A cada 3dB a Intensidade dobra: I + I --> 10 log (2/1) = 10* 0,301= 3dB

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Decibéis

Logarítmos log 1 = 0

log 7 = 0.845

log 2 = 0.301

log 8 = 0.903

log 3 = 0.477

log 9 = 0.954

log 4 = 0.602

log 10 = 1

log 5 = 0.698

log 100 = 2

log 6 = 0.778

log 1000 = 3

Relação de Intensidade/ Potência (dBm ou dB SPL)

Relação de Pressão/ Voltagem (dBV ou dBu)

0dB = 1* I

0dB = 1* V

1dB = 1.25* I

2dB = 1.25 * V

2dB = 1.6* I

4dB = 1.6 * V

3dB = 2* I

6dB = 2* V

4.8dB = 3 * I

9.5dB = 3 * V

6dB = 4* I

12dB = 4* V

7dB = 5 * I

14dB = 5 * V

7.8dB = 6 * I

15.6dB = 6* V

8.5dB = 7 * I

16.9dB = 7 * V

9dB = 8* I

18dB = 8* V

9.5dB = 9 * I

19.1dB = 9 * V

10dB = 10* I

20dB = 10* V

12dB = 16* I

24dB = 16* V

15dB = 32* I

30dB = 32* V

18dB = 64* I

36dB = 64* V

20dB = 100* I

40dB = 100* V

30dB = 1.000* I

60dB = 1.000* V

40dB = 10.000* I

80dB = 10.000* V

Potência máxima de alguns instrumentos

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Decibéis

Instrumento Potência Máxima (watt)

Decibéis

clarinete

0,05

86

violoncelo

0,16

92

piano

0,27

94

trompete

0,31

94

trombone

6,0

107

bombo

25,0

113

dBm (Z)

referencia é 1mW=0,001W = 10-

10 * log P/0.001 W

3W

m = miliwatt - Z = impedância (geralmente 600 Ohms)

dBW referencia é 1 W

dBV

1W = 0dBW = 30dBm

referencia é 1 Volt Decibel em relação à tensão P = U2/Z (U)

dB = 10 log P1 / P2 = 10 log (U2/Z)1* (U2/Z)2 = 10 log (U2) 1/(U

2)

2

= 10 log (U1/U2)2 = 20 log (U1/U2) = dBV dBu

referencia é 0,775 V ou 775 mV

dBm = dBW + 30

dBW = dBm - 30

dBV = dBu - 2.21

dBu = dBV + 2.21

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Decibéis

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Efeito Doppler

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Efeito Doppler Quando uma fonte sonora ou seu receptor estão se movendo ocorre uma alteração aparente na frequência percebida do som que é denominada Efeito Doppler. Suponhamos que uma fonte A emite 100 ondas por segundo. Um observador O perceberá a passagem de 100 ondas a cada segundo. Entretanto, se o observador se move na direção da fonte A, o número de ondas que ele encontra a cada segundo aumenta proporcionalmente à sua velocidade e a frequência aparente será dada por:

onde ƒA é a frequência da fonte, vo a velocidade do observador, e v a velocidade do som. Assim a frequência aparentemente aumenta enquanto o observador se move em direção à fonte. Quando o observador passa pela fonte A, a frequência cai abruptamente, já que a ele passa a se afastar da fonte (nesse caso, vo deve ser subtraida de v).

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Efeito Doppler

O mesmo efeito ocorre se a fonte estiver em movimento, como no caso de uma ambulância que passa com a sirene ligada por um observador. A figura abaixo mostra que as ondas produzidas se assemelham a esferas cujos centros se deslocam na direção do movimento da fonte.

Neste caso a frequência aparente será:

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Efeito Doppler

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Formantes

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Formantes Os formantes podem ser definidos como picos de energia em uma região do espectro sonoro. Desse modo, os parciais que se encontram nessa região de ressonância serão realçados. Os formantes são um fator importante na caracterização do timbre de certos instrumentos. Enquanto o espectro de cada nota de um instrumento pode variar consideravelmente com a altura, as regiões dos formantes permanecem estáveis, seja qual for a frequência da nota. Portanto, os formantes funcionam como uma espécie de assinatura de uma determinada fonte sonora. A caixa de ressonância de instrumentos como o piano e a maioria dos instrumentos de corda possuem regiões de formantes específicas que modulam as vibrações geradas pelas cordas alterando assim o espectro do instrumento. A figura abaixo representa um instrumento de corda hipotético, onde o gráfico a) representa o espectro da corda que será modulado (multiplicado) pelo formante da caixa de ressonância do instrumento, representado no gráfico b). O espectro do som resultante desse instrumento está representado no gráfico c).

Os formantes são particularmente importantes na determinação da fala. De certo modo, a formação das vogais se dá praticamente pela alteração das regiões formânticas do aparelho fonador.

Freqüências dos 2 primeiros Formantes (em Hz) para alguns instrumentos de sopro file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/acustica/formantes/formantes.html (1 of 2) [6/2/2007 18:23:42]

Formantes

Instrumento 1.o Formante 2.o Formante Flauta

800

-

Oboé

1400

3000

Corn inglês

930

2300

Clarinete

1500-1700

3700-4300

Fagote

440-500

1220-1280

Trompete

1200-1400

2500

Trombone

600-800

-

Tuba

200-400

-

Trompa

400-500

-

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Escalas

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Escalas O ouvido chega a discriminar diferenças de altura que correspondem a aproximadamente 0,03 de um semitom, o que nos daria a possibilidade de perceber 30 alturas diferentes no intervalo de um semitom. Uma sequência de alturas selecionadas entre essas possibilidades é chamada de escala e cada altura dessa escala é chamada de nota. A razão entre duas notas é chamada de intervalo. Por exemplo, o intervalo entre uma nota de 150Hz e uma nota de 100Hz tem uma razão de 3 para 2 (150/100 = 3/2). Em música alguns intervalos que correspondem às alturas de uma escala recebem nomes específicos. Assim a relação de 1/1 é chamada de uníssono, de 2/1 é chamada de oitava, 3/2 de quinta justa, 4/3 de quarta justa. Em geral, a oitava é tida como intervalo de referência na formação das escalas e os outros intervalos são subdivisões da oitava. Quando dois intervalos somados resultam em uma oitava, eles são inversões, como no caso de uma quinta mais uma quarta, ou uma terça menor mais uma sexta maior. Alguns lembretes matemáticos úteis para se calcular a formação de escalas: ● ● ●

para somar dois intervalos, basta multiplicar suas razões: IV+V = (4/3)*(3/2) = (2/1) = oitava; para subtrair, basta dividir suas razões; para achar a inversão, basta multiplicar o valor menor por 2: inversão de uma quarta = (4/3)*(1/2) = (2/3) = quinta.

Veja também: Escala Pitagórica Escala Justa Escala Médio Tom Escala Temperada Cálculo de Cents Tabela Comparativa

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Escalas

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Escala Pitagorica

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Escala Pitagórica Sua construção é baseada na superposição de quintas (e suas inversões, as quartas). Por exemplo, partindo do intervalo de oitava dado pelas frequências fo e 2*fo pode-se formar a escala pitagórica da seguinte maneira: ●

●

●

●

●

●

Tomando fo como Dó, sobe-se uma quinta que é um Sol: 1*(3/2) = (3/2); Descendo uma quarta abaixo de Dó oitava acima temos Fá: 2/(3/2) = (4/3); Baixando uma quarta a partir de Sol chega-se a Ré: (3/2)/(4/3) = (9/8); Quinta acima de Ré nos dá Lá: (9/8)*(3/2)=(27/16); Quarta abaixo de Lá nos dá Mi: (27/16)/(4/3)= (81/64); Quinta acima de Mi nos dá Si: (81/64)*(3/2)= 243/128);

Esses valores são relativos aos intervalos entre fo (aqui chamada de Dó) e as outras alturas da escala. Mas é importante saber quais são os intervalos entre cada altura. O intervalo entre Mi e Ré é dado por: (81/64) / (9/8) = (9/8). O intervalo entre Fá e Mi é de: (4/3)/(81/64) = (256/243). Essas notas Dó, Ré, Mi, Fá, Sol, Lá, Si formam a chamada escala diatônica de sete notas.Se calcularmos os intervalos entre todas as alturas da escala diatônica teremos apenas dois valores: (9/8) e (256/243), chamados respectivamente de tom pitagórico diatônico e semitom pitagórico diatônico.

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Escala Pitagorica

Se continuarmos o ciclo de quintas e quartas teremos todas outras notas representadas com sustenidos e bemois. Por exemplo, uma quarta abaixo de Si nos dá Fá#: (243/128) / (4/3) = (729/512). Uma quinta abaixo de Fá nos dá Sib: (4/3) / (3/2) * 2 = (16/9). O intervalo entre Sol e Fá# é um semitom diatônico: (3/2) / (729/512) = (256/243). Mas o intervalo entre Fá# e Fá é: (729/512) / (4/3) = (2187/2048). Esse intervalo é chamado semitom cromático pitagórico. Se tomamos uma nota qualquer, como Fá por exemplo, e subirmos 12 quintas acimas chegaremos a um Mi# sete oitavas acima do Fá inicial. Esse Mi# é chamado enharmônico de Fá e num sistema temperado corresponde, de fato, ao Fá. Porém se subirmos 12 quintas (3/2)2 e descermos 7 oitavas (2)7, ao invés de chegarmos novamente ao Fá (1/1) teremos: (3/2)2 / (2)7 = (531441/524288). Este E# é um pouco mais alto que Fá e o mesmo fenômeno irá ocorrer como outros sons enharmônicos da escala pitagórica. A razão (531441/524288) é a diferença entre um semitom cromático e um semitom diatônico (2187/2048) / (256/243) e é chamada de coma pitagórica (23,5 cents). Na escala pitagórica, os intervalos de terça e sexta nao são justos. A diferença entre terças e sextas pitagóricas e justas é dada pela razão (81/80) (equivalente a 21,5 cents) e é chamada de coma sintônica. A aritmética baseada em ciclos de intervalos de quintas da escala pitagórica leva portanto à existência de semitons de tamanhos diferentes e de notas enharmônicas que não são equivalentes.

Veja também: ●

Escalas

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Escala Pitagorica

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Escala Justa

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Escala Justa Intervalos justos são aqueles baseados em razões inteiras do tipo 3/2 (quinta), 4/3 (quarto), 2/1 (oitava), 5/4 (terça maior) e 6/5 (terça menor). Se juntarmos um intervalo de terça maior justa com um intervalo de terça menor justa temos a proporção 4/5/6. Quaisquer 3 frequências que tenham essa proporção formam uma tríade maior, base do sistema tonal. A construção de uma escala justa se dá pela superposição das tríades maiores justas (baseadas na proporção 4/5/6) Fá-Lá-Dó, Dó-Mi-Sol e Sol-Si-Ré.

Subindo as notas Fá e Lá um oitava acima e baixando o Ré uma oitava abaixo temos a escala diatônica completa:

Além das 3 tríades maiores, temos também 2 tríades menores: Mi-Sol-Si = (5/4) / (3/2) / (15/8) = 10:12:15 Lá-Dó-Mi = (5/3) / 2 / (5/2) = 10:12:15

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Escala Justa

(Note que 10/12 = 5/6 (terça menor) e 12/15 = 4/5 (terça maior). Embora a essa escala tenha 3 tríades maiores e 2 menores, todas com intervalos justos, existem problemas em relação aos outros intervalos. Por exemplo, a quinta Ré-Lá tem uma razão de (27/40), uma coma sintônica abaixo de um quinta justa. O intervalo Ré-Fá (27/32) é uma terça menor pitagórica e não uma terça menor justa. Portanto a tríade Ré-Fá-Lá está desafinada. Pela figura acima nota-se que o semitom justo tem a a razão (16/15), mas existem dois intervalos diferentes de tom, um com uma razão de (9/8) como na escala pitagórica e outro com a razão (10/9). Isso gera diferenças acentuadas nas notas enharmônicas impossibilitando a realização de mudanças de tonalidade ou modulações. Embora a escala justa tenha sido considerada como a escala natural seu uso prático torna-se muito difícil em função dos desvios gerados por alguns intervalos.

Veja também: ●

Escalas

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Escala Mesotonica

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Escala Mesotônica (meantone) À medida em que os intervalos de terça vão ganhando presença na música ocidental, surgem vários tipos de afinações de escalas com o intuito de resolver eventuais problemas causados por esses intervalos. As terças maiores pitagóricas soavam altas demais e as menores muito baixas. A terça Dó-Mi é obtida subindo 4 intervalos de quinta e descendo duas oitavas. Se cada uma dessas quintas é abaixada em um quarto de coma sintônica (uma coma sintônica = 21,5 cents), chegamos a uma terça justa (ou seja, uma coma abaixo da terça pitagórica). Os intervalos Dó-Ré e Ré-Mi são tons pitagóricos abaixados em uma coma. Desse modo, Ré está no "meio" de Dó e Mi, e daí o nome de escala mesotônica (meantone). Os números indicam quantas comas sintônicas cada nota foi abaixada ou elevada em relação à escala pitagórica. Se considerarmos que 1/4 de coma equivale a pouco mais de 5 cents, nota-se que os intervalos têm um desvio relativamente pequeno em relação à escala pitagórica.

A escala mesotônica pode ser gerada a partir de um ciclo de quintas abaixadas em 1/4 de coma (5,38 cents). Assim, a razão do intervalo de quinta é 1,4953 (enquanto a razão da quinta temperada é 1,5). Por meio desse ciclo de quintas abaixadas pode-se achar os outros intervalos da escala (sustenidos e bemois). A escala fornece bons intervalos, desde que não se afaste muito da tonalidade (3 sustenidos ou 2 bemois). No caso dos enharmônicos Sol# e Láb temos a seguinte situação: Sol# é 2 comas (44 cents) mais baixo que o Sol# pitagórico e o Láb uma coma (22 cents) mais alto. Além disso, o Sol# pitagórico é 24 cents mais alto que o Láb pitagórico. Portanto, a diferença entre o Sol# e o Láb na escala de médio tom é: 44 + 22 - 24 = 42 cents. Essa diferença de 42 cents, chamada diesis, é quase metade de um semitom. Como resultado, o intervalo Sol#-Mib, que no sistema temperado seria pensado como uma quinta é 697 + 42 = 739 cents, pouco mais que um terço de semitom mais alto do que a quinta temperada. Esse intervalo é chamado quinta do lobo e deve ser evitado dentro do sistema tonal.

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Escala Mesotonica

Veja também: ●

Escalas

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Cents

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Cálculo de Cents Para facilitar a comparação entre diferentes intervalos de diferentes escalas é necessário introduzir uma sub-divisão padronizada da oitava chamada cents. A base da divisão em cents é a escala temperada em que a oitava é dividida em 1200 partes iguais. Assim, um cent equivale a 1/100 de um semitom. Uma quinta temperada equivale a 700 cents, uma quarta 500, uma terça maior 400. Uma vez que o intervalo é definido pela razão entre duas frequências, para se calcular o valor de um cent (c), divide-se um semitom em 100 partes iguais. Assim, um semitom temperado é igual a c100. A razão de um intervalo de um cent é dada por: c = 21/1200 Da mesma forma, a razão de um intervalo de n cents é dada por: cn = 2n/1200 Para achar o valor em cents de qualquer razão intervalar R temos: 2n/1200 = R Daí, n = 1200 * (log R / log 2) = 3986 log R Por exemplo, para se achar o valor em cents para os intervalos de quarta (4/3) e quinta (3/2) justas temos: 3986 log (4/3) = 498 cents 3986 log (3/2) = 702 cents Os intervalos em cents têm a vantagem de poderem ser somados ou subtraídos diretamente: quarta justa + quinta justa = 498 + 702 = 1200 cents = oitava. file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/acustica/escalas/cents.html (1 of 2) [6/2/2007 18:23:47]

Cents

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tabela.html

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Tabela Comparativa .

Escala Temperada

Escala Pitagórica

Escala Justa

Escala Mesotônica

.

Razão Intervalar

Cents

Razão Intervalar

Cents

Razão Intervalar

Cents

Razão Intervalar

Cents

DO

1,000

0

1,000 (1/1)

0

1,000 (1/1)

0

1,000

0

DO#

1,059

100

1,068 (2187/2048)

112

1,041 (25/24)

71

1,045

76

RÉb

1,059

100

1,053 (256/253)

90

1,067

112

1,070

117

RÉ

1,122

200

1,125 (9/8)

204

1,125 (9/8)

204

1,118

192

RÉ#

1,189

300

1,201 (19683/16384)

317

.

.

1.167

268

MIb

1,189

300

1,185 (32/27)

294

1,200 (6/5)

316

1,196

311

MI

1,260

400

1,265 (81/64)

408

1,250 (5/4)

386

1,250

386

FÁ

1,335

500

1,333 (4/3)

498

1,333 (4/3)

498

1,337

503

FÁ#

1,414

600

1,424 (729/512)

612

1,406 (45/32)

590

1,398

579

SOLb

1,414

600

1,404 (1024/729)

588

.

.

1,422

610

SOL

1,498

700

1,500 (3/2)

702

1,500 (3/2)

702

1,496

697

SOL#

1,587

800

1,602 (6561/4096)

817

1,5625 (25/16)

773

1,562

772

LÁ

1,587

800

1,580 (128/81)

792

1.600 (8/5)

814

1,600

814

LÁ

1,682

900

1,687 (27/16)

906

1,667 (5/3)

884

1,672

889

LÁ#

1,782

1000

1,802 (59049/32768)

1019

1,778

996

1,746

965

file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/acustica/escalas/tabela.html (1 of 2) [6/2/2007 18:23:48]

tabela.html

SIb

1,782

1000

1,778 (16/9)

996

1,800 (9/5)

1017

1,789

1007

SI

1,888

1100

1,898 (243/128)

1109

1,875 (15/8)

1088

1,869

1083

DO

2,000

1200

2,000 (2/1)

1200

2,000 (2/1)

1200

2,000

1200

Veja também: ●

Escalas

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Percepcao Binaural

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Percepção binaural A percepção de direção está ligada tanto à relação de fase do som ao chegar nos ouvidos quanto a intensidade relativa. Em frequências mais altas, o ouvido que está na faixa de sombra do som recebe uma intensidade relativamente menor já que as ondas não podem dar a volta na cabeça. Nas frequências médias, existe uma diferença de fase devida ao tempo para dar essa volta, o que combinado com a diferença de intensidade proporciona uma localização aproximada do som. Em frequências graves, a onda circunda o ouvido e a diferença de fase é mínima o que dificulta a percepção de direção (acima de 300Hz sofre o efeito de sombra do ouvido; abaixo e 300Hz, diferença de tempo na chegada do som). A sensibilidade do ouvido é tão fina que podemos perceber a direção também no plano vertical, onde diferenças de fase e intensidade são mínimas (exceto no plano vertical de indiscriminação). Pequenas movimentações da cabeça também ajudam na percepção de direção sonora. Isso, aliado à influência que a localização visual exerce sobre nossa percepção auxilia na discriminação de direção das fontes sonoras no cotidiano. Percepção do Ambiente A percepção do ambiente acústico envolve um número grande de variáveis (tamanho, forma, materiais, posição da fonte, posição do ouvinte, etc) e por isso seu estudo se dá através de conclusões estatísticas. Cada ambiente altera as características do som e isso pode ajudar a inferir sobre as qualidades espaciais de um ambiente pela audição. Uma característica importante é a ressonância, relacionada ao tamanho e forma das salas, em que certas frequências tendem a ser acentuadas em certas localições. Frequências mais graves cujo comprimento de onda coincide com as dimensões da sala tendem a ser acentuadas. Dois fatores são importantes em relação à ressonância : file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/acustica/espaco/binaural.html (1 of 3) [6/2/2007 18:23:50]

Percepcao Binaural

1) a sensação de ressonância muda em diferentes posições da sala; 2) próximo a paredes e outras superfícies reflexivas, tende-se a ouvir as ressonâncias com maior intensidade. Outro aspecto importante são as primeiras reflexões (early reflections), especialmente em salas pequenas e médias. O ouvido tende a integrar as reflexões que chegam nos primeiros 25 ou 30 milisegundos após o sinal original, ouvindo-as como um único som. Essas reflexões somadas podem ter uma amplitude maior que a do som original e desempenham um papel muito importante na percepção de características espaciais do ambiente. A reverberação combinada coma ressonância nos dá uma idéia intuitiva do som. Existem vários fatores que constituem a reverberação, mas a idéia mais importante pode ser identificada com a sua duração. O tempo de reverberação, conhecido como RT60 para uma sala particular á o tempo em que o nível de um som demora para baixar em 60dB depois que a fonte sonora deixou de emiti-lo. Isso depende do tamanho da sala, da reflexão das superfícies e das frequências que compõem o som. Dummy head synthesis Simula através da gravação, diferenças interaurais de amplitude e tempo recriando as modificações espectrais causadas pelo ouvido externo, cabeça, ombros e torso. Essas mudanças estão relacionadas à HRTF (head-related transfer function).

Dummy Head Neuman - KU 100 file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/acustica/espaco/binaural.html (2 of 3) [6/2/2007 18:23:50]

Percepcao Binaural

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Comprimento de Onda

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Áudio Digital As ondas sonoras se propagam de modo contínuo no tempo e no espaço. Para que sejam representadas no meio digital, seu comportamento analógico (contínuo) tem que ser convertido numa série de valores discretos (descontínuos). Esses valores são números (dígitos) que representam amostras ( samples em inglês) instantâneas do som. Isso é realizado por meio de um conversor analógico/ digital (CAD). Se quisermos ouvir novamente o som, torna-se necessário que os sinais digitais representados por números binários sejam reconvertidos em sinais analógicos por meio de um conversor digital/analógico (CDA). Amostragem A conversão do sinal analógico para o digital é realizada por uma seqüência de amostras da variação de voltagem do sinal original. Cada amostra é arredondada para o número mais próximo da escala usada e depois convertida em um número digital binário (formado por "uns" e "zeros") para ser armazenado.

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Taxa de Amostragem As amostras são medidas em intervalos fixos. O números de vezes em que se realiza a amostragem em uma unidade de tempo é a taxa de amostragem, geralmente medida em Hertz. Assim, dizer que a taxa de amostragem de áudio em um CD é de 44.100 Hz, significa que a cada segundo de som são tomadas 44.100 medidas da variação de voltagem do sinal. Dessa maneira, quanto maior for a taxa de amostragem, mais precisa é a representação do sinal, porém é necessário que se realize mais medições e que se utilize mais espaço para armazenar esses valores. Teorema de Nyquist A taxa de amostragem dever ser pelo menos duas vezes a maior frequência que se deseja registrar. Esse valor é conhecido como frequência de Nyquist. Ao se tentar reproduzir uma frequência maior do que a frequência de Nyquist ocorre um fenômeno chamado alising (ou foldover ), em que a frequência é "espelhada" ou "rebatida" para uma uma região mais grave do espectro. A figura abaixo representa uma onda de 25.725 Hz (em amarelo) digitalizada com uma taxa de amostragem de 44.100 Hz. Cada amostra é representada pelos pontos verdes. A onda em azul é a onda resultante do efeito de aliasing .

A figura abaixo apresenta o efeito de aliasing (ou foldover) descrito acima:

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Assim, como ouvimos numa faixa que vai aproximadamente de 20 a 20kHz, uma taxa de amostragem deveria ser de pelo menos 40khz para que todas as freqüências audíveis pudessem ser registradas. Taxas maiores permitem o uso de filtros com decaimentos mais suaves que causam menos distorções de fase, especialmente nas freqüências mais agudas.

Resolução Refere-se ao número de bits usados para representar cada amostra. Uma amostra representada por apenas um bit poderia receber apenas dois valores: "0" ou "1". Já uma representação com 3 bits poderia receber 8 valores diferentes (32 = 8): 000, 001, 010, 100, 110, 101, 011, 111. Um CD tem uma resolução de 16 bits o que permite uma resolução binária com 65.534 (216) valores.

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No gráfico acima, a digitalização com uma taxa de amostragem e resolução muito baixas gera uma representação muito distorcida do sinal original.

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Com o aumento da taxa de amostragem e da resolução, a onda representada se aproxima cada vez mais da forma de onda do sinal original. Faixa de Extensão Dinâmica Cada bit acrescentado na resolução dobra o número de passos (ou valores) usados para representar a variação de amplitude da onda e com isso adiciona 6dB na escala de dinâmica que pode ser representada. Resoluções mais altas oferecem também maior relação sinal ruído.

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Relação Sinal/Ruído É a diferença, em dB, entre o nível máximo de amplitude que pode ser representado numa determinada resolução e o ruído do sistema. Quanto maior a resolução, ou seja, quanto mais bits são usados para representar a amplitude do som, maior será a diferença entre o nível mais alto de reprodução e o ruído.

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Embora sistemas com 16 bits sejam suficientes para representar áudio com boa qualidade, às vezes é desejável ter alguns bits extras. Na realidade o sistema nunca usa todos os bits para a representação da amplitude do sinal. Num conversor de 16 bits são gerados de 3 a 6 dB de ruído, o que já "rouba" 1 bit da resolução e diminui a faixa de dinâmica usável de 96 dB para 90dB. Se o material musical tem uma média de 78dB com picos ocasionais em 90dB, na maior parte do tempo o sinal não estará usando toda a faixa dinâmica possível, reduzindo em um ou dois bits (6 a 12dB) o outro extremo da escala. Na melhor das hipóteses, boa parte do tempo o sistema estará utilizando apenas 13 ou 14 bits de resolução disponível. Deve-se notar também que quando o áudio é processado, são realizadas operações matemáticas em cada uma das amostras ( samples ) digitalizadas. Como os números que representam essas amostras são finitos, a cada operação é introduzido um pequeno erro. Quando o sinal passa por sucessivas transformações ou por transformações que envolvem operações complexas, esses erros vão se acumulando e passam a ser audíveis na forma de ruído. Quanto maior a resolução de amostragem, menores (e menos audíveis) serão esses erros. Erro de quantização Quando é feita a amostragem do sinal, o valor medido é aproximado (quantizado) para o patamar file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/audio/a_digital/a_digital.html (7 of 9) [6/2/2007 18:23:56]

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mais próximo na escala de amplitude gerando pequenos desvios em relação ao valor do sinal original. Esses desvios, chamados erros de quantização modificam o sinal original introduzindo ruído nas freqüências mais altas. Pode-se minimizar os erros de quantização com o aumento da resolução em bits.

Alguns sistemas introduzem um processo chamado dithering que é a adição de ruído aleatório ao sinal para distribuir os erros e minimizar os efeitos auditivos causados por eles. Clipping Uma vez que a extensão dinâmica do áudio digital é determinada pelo número de bits utilizados, não é possível representar valores acima de um determinado limite. O valor mais alto que pode ser representado geralmente é expresso como sendo 0 dB. Se a amplitude da onda ultrapassa esse valor, ocorre um corte ( clipping ) da crista da onda, mudando sua forma original e ocasionando uma distorção do som.

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Tamanho de Arquivos Resoluções e taxas de amostragem maiores implicam em arquivos maiores e que precisam de mais espaço para serem armazenados, mais tempo para serem transmitidos e mais poder de processamento para que sejam processados. Para se calcular o tamanho em bytes de uma arquivo pode-se usar a seguinte fórmula: TA * R/8 * C * t Onde: ● ● ● ●

TA = taxa de amostragem em Hz R = resolução em bits (como queremos o valor em bytes e cada byte tem 8 bits, é preciso dividir por 8) C = número de canais de áudio t = tempo em segundos

Assim, num CD em que o áudio é armazenado com 44,1 kHz/16 bits, em dois canais (estéreo), um minuto de música ocuparia aproximadamente 10Mb de espaço: (44.100 Hz) X (16 bits / 8) x (2 canais) x (60 segundos) = 10.584.000 bytes, ou aproximadamente 10 Mb.

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Filtros

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Filtros A princípio, qualquer operador ou dispositivo que modifique um sinal de áudio pode ser considerado um filtro. De um modo mais explícito, um filtro atenua a quantidade de energia presente em certas frequências ou faixas de frequências de áudio. Desse modo, superfícies ou quaisquer obstáculos presentes no meio de propagação de uma onda sonora podem atuar como filtros mecânicos, uma vez que, ao proporcionarem a reflexão ou absorção de certas faixas de frequência, alteram as características das ondas sonoras. Do mesmo modo, os botões que controlam a quantidade de "graves" e "agudos" presentes em aparelhos de som são filtros elétricos. Sistemas mais sofisticados são implementados em equalizadores nos quais pode-se controlar com maior precisão as faixas de frequências que serão afetadas na filtragem. Filtros digitais podem também ser implementados na forma de algoritmos em computadores e outros aparelhos digitais. Existem muitos tipos de filtros, com características e aplicações bastante diferentes. De modo geral, esses filtros podem se enquadrar num dos tipos a seguir:

Passa Alta e Passa Baixa: Como os próprios nomes indicam, são filtros que permitem a passagem do sinal de áudio acima (Passa Alta, High Pass, ou Low Cut) ou abaixo (Passa Baixa, Low Pass, ou High Cut) de uma determinada frequência, chamada frequência de corte ou frequência de sintonia (de fato, a frequência de corte situa-se no ponto onde há uma atenuação de 3dB em relação ao sinal que não está sendo filtrado). Esses filtros são comuns em alguns consoles de mixagem usados em estúdios de gravação, em processadores de efeito e diversos outros dispositivos de áudio.

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SLOPE: Note que nesses filtros não ocorre um corte abrupto, mas sim progressivo a partir da frequência de corte. A inclinação da curva, a partir da frequência de corte, define o parâmetro chamado slope. Quanto mais abrupta a queda de energia a partir da frequência de corte, maior o slope; quanto mais suave, menor o slope. Os valores do slope são dados geralmente em dB/8va, ou seja, a quantidade de decibéis atenuados a cada oitava além da frequência de corte. Às vezes o slope é referido também por seu número de "ordem", sendo que cada ordem equivale a 6 dB/8va, conforme a tabela abaixo. Como regra geral, quanto maior a ordem do filtro, mais preciso o controle que ele oferece. Entretanto, filtros de ordem alta são mais caros e difíceis de serem implementados.

Passa Banda: É uma combinação dos filtros Passa Alta e Passa Baixa em que se pode definir uma frequência de corte inferior e outra superior. É utilizado nos divisores de frequências (crossovers) de caixas acústicas e sistemas de som.

Shelving: Este filtro opera em todas as frequências a partir da frequência de corte de maneira plana. Ou seja, ele cria uma transição entre uma região extrema (no extremo grave ou no extremo agudo) do espectro de áudio e a região central, conforme o gráfico abaixo. Esse é o tipo de filtro que se encontra em aparelhos de som caseiros nos controles de graves e agudos.

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Peak: Geralmente encontrado nos equalizadores gráficos e consoles de mixagem, permitem um maior controle das faixas de frequências a serem filtradas. Três parâmetros definem sua atuação: frequência de corte; quantidade de atenuação; Q (quality), as vezes referido como ressonância do filtro. Filtros que permitem o controle desses três parâmetros são chamados paramétricos; aqueles que possuem as frequências de corte fixas são chamados semi-paramétricos.

O fator Q pode ser entendido como a ressonância do filtro. Quando Q é alto, a curva de ressonância do filtro é estreita atuando numa faixa limitada de frequências. Quando Q é baixo, a curva de ressonância é mais larga e o filtro atua numa faixa maior do espectro de frequências. Q pode ser definido como a razão entre a frequência de corte e a largura da banda da curva de ressonância (essa largura é definida pelos dois pontos que estão 3 dB abaixo da frequência de corte):

Notch: São filtros capazes de rejeitar uma faixa bastante estreita de frequências. Sua utilização é recomendada quando o sinal a ser atenuado é bem definido. Pelo fato de atuar em faixas reduzidas de frequências, filtros notch interferem pouco na qualidade do sinal.

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Efeitos Podem ser divididos em 7 categorias principais: 1 2 3 4 5 6 7

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delay; phase; flange; chorus; reverb; pitch shifiting/harmony; amplitude

Todos eles, com exceção de efeitos de pitch shift e amplitude, são resultado de variações temporais (delays). A figura abaixo mostra os efeitos gerados para cada tempo de delay.

Figura: Tempos de Delay

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1 - Delay

Descrição: Geralmente gerado pelo armazenamento do sinal de áudio em um buffer eletrônico por um certo período de tempo para depois ser reenviado para a saída de áudio. O efeito mais simples é conseguido pela soma do sinal original com o sinal atrasado. Delays múltiplos podem ser gerados pela reinserção repetida do sinal atrasado. Multitap delays são gerados a partir de um único e longo delay que é repetido em intervalos diferentes, gerando múltiplas repetições. Ping-pong delays são obtidos pelo direcionamento alternado de cada repetição para os canais esquerdo e direito da saída de áudio.

Figura: Diagrama de Efeito Delay Parâmetros: Delay time: controla quanto tempo o buffer vai atrasar o som, ou seja, quanto tempo vai decorrer entre o sinal original e as repetições. Feedback : controla a quantidade de sinal atrasado que vai ser reinjetada na entrada do efeito. Aumentar o feedback significa aumentar o número de repetições e a o tempo de decaimento do efeito. Filtro passa-baixa : Em ambientes acústicos reais, as freqüências mais altas são atenuadas nos sons atrasados, e essa atenuação aumenta proporcionalmente ao número de repetições. Para simular esse efeito usa-se um filtro passa-baixa a cada repetição do sinal. Tap-tempo: alguns aparelhos oferecem um botão onde se pode "clicar" em um determinado andamento para programar o tempo de delay. Aplicações: -

transformar um som mono em estéreo, tornando-o mais "cheio" looping "dobra" de vozes (20 a 40 ms) ecos

2 - Phase

Os períodos das oscilações em ondas sonoras na faixa audível (20Hz - 20kHz) varia entre 50ms e 0,05ms. Portanto, defasagens nessa faixa de tempo irão interferir nas oscilações de freqüências periódicas (cancelamento de fase). Esse atraso relacionado às freqüências sonoras é a base para 3 tipos file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/audio/efeitos/effx.html (2 of 7) [6/2/2007 18:24:03]

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de efeito: phase, flange, chorus (a diferença entre eles está ligada ao tempo de delay). Descrição: O efeito de phase emprega atrasos muito curtos na faixa de 1 a 10 ms. Quando o sinal original é atrasado em relação ao sinal repetido ocorre um efeito conhecido por comb filter no qual as freqüências cujos períodos estão diretamente relacionados ao tempo de atraso são atenuadas e reforçadas devido ao cancelamento de fase. Efeitos de phase utilizam um determinado número de filtros para gerar o efeito comb. Usando um modulador (LFO) para mover esse filtro dentro de uma determinada região do espectro causa um cancelamento de fases variável dependente das frequências usadas. Esse efeito é conhecido como phase. Parâmetros: Rate (ou speed ): determina a velocidade com o que o modulador irá varrer ciclicamente a faixa de espectro determinada. Range : determina essa faixa do espectro a ser varrida pelo modulador. Outros : filtros, feedback loop. 3 - Flange: Descrição: Esse efeito é semelhante ao phase e foi usado pela primeira vez em uma gravação pelo inovador guitarrista Les Paul. O efeito era alcançado com dois gravadores magnéticos contendo o mesmo material sonoro fazendo com que um dos gravadores diminuísse ocasionalmente a rotação para gerar uma diferença de fase entre os sinais. Nos sistemas digitais, o flanger é obtido de modo semelhante ao phaser, com atrasos de 1 a 20ms e um modulador que varia o atraso (regular ou randomicamente). A diferença entre phase e flange é que neste último a atenuação e o reforço das freqüências ocorrem em intervalos regulares enquanto que no phase isso depende da disposição dos filtros. Além disso, no phase o espaçamento, a largura e a intensidade (depth) podem ser variáveis. Em geral, flange tem um efeito no campo das alturas mais pronunciado que o phase.

Figura: Diagrama de Efeito Flanger Parâmetros: Delay: Controla o tempo de delay file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/audio/efeitos/effx.html (3 of 7) [6/2/2007 18:24:03]

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Feedback: Controla a quantidade de sinal processado que é reinjetada no efeito. Alguns permitem determinar se o feedback é positivo (em fase, acentua harmônicos pares, som mais metálico) ou negativo (fora de fase, acentua harmônicos ímpares, som mais "quente"). Rate : Controla a velocidade com que o modulador varia a o delay. Por exemplo, Rate= 0.1 Hz significa que o efeito fará uma varredura de um ciclo a cada 10 segundos. Depth: Em geral expresso como uma razão, especifica a relação entre o delay mínimo e máximo. Por exemplo, 6:1 pode gerar uma varredura de 1 a 6 ms ou de 3 a 18ms. Outros : tipo de onda moduladora 4 - Chorus: Descrição: Atua introduzindo pequenas variações de afinação no sinal através de um delay gerando o efeito de "dobra" dos sons. Geralmente são produzidos em estéreo, utilizando delays mais longos que o flanger (10 a 30ms) e muitas vezes sem feedback (o que introduz um caráter artificial no som). Existem várias implementações de chorus. Geralmente, são empregados dois delays variáveis modulados pelo mesmo oscilador, mas a saída de um oscilador é invertida antes de ir para um dos delays o que elimina mudanças mais acentuadas de afinação.

Figura: Diagrama de Efeito Chorus Parâmetros: Rate : o mesmo que em flanger. file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/audio/efeitos/effx.html (4 of 7) [6/2/2007 18:24:03]

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Depth: o mesmo que em flanger.

5 - Reverb

Descrição: Sem dúvida o tipo de efeito mais utilizado em processamento de áudio, o reverb simula o espaço acústico no qual o som é produzido. Em um ambiente qualquer, as ondas sonoras são refletidas ao encontrarem uma superfície refletora. Essas primeiras reflexões (early reflections) são seguidas de outras reflexões menos intensas e mais atrasadas em relação ao sinal inicial. A soma de todas essas componentes cria o efeito de reverberação.

Figura: Early Reflections Efeitos de reverb são alcançados pela utilização de uma série complexa de delays de um mesmo sinal que diminuem em amplitude e clareza de modo a simular o comportamento acústico de um espaço real. Geradores de reverb são classificados em relação ao tipo de espaço simulado (room type). Os mais comuns são room, hall, plate e spring.

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Figura: Esquema de reverberação Parâmetros: Size : Determina o tamanho da sala que está sendo simulada pelo efeito, usualmente dado em volume cúbico. Predelay : Regula um dos parâmetros mais importantes do reverb: o tempo que decorre entre o sinal original e as primeiras reflexões. Isso é muito importante para criar um ambiente natural, já que numa sala real as primeiras reflexões chegam depois do sinal original. O tempo de predelay (em geral, abaixo de 50ms) ajuda a determinar o tamanho da sala. quer dizer, um predelay curto dá impressão de um ambiente menor, e um predelay longo dá a impressão de um ambiente maior. Densidade: Trata da quantidade de reflexões e está ligada a quantidade de superfícies difusoras da sala. Quanto maior a irregularidade dessas superfícies, maior o número de reflexões e, portanto, maior a densidade da reverberação. Difusão: Usado em conjunto (e muitas vezes confundido) com o parâmetro densidade, a difusão trata do modo de decaimento das reflexões, estando ligada portanto às propriedades acústicas das superfícies da sala. Diz respeito aos tempos de reflexão: salas com grande difusão apresentam reflexões em intervalos muito irregulares, enquanto que em salas de baixa difusão os intervalos tendem a ser mais regulares. 6 - pitch shifiting/harmony Descrição: Entre os efeitos (especialmente os realizados em tempo real), esses são os que exigem os algoritmos mais sofisticados, e até recentemente, os resultados não eram convincentes. Eles funcionam comprimindo ou expandindo o sinal que está sendo processado. Para transpor um som para cima, o sinal é tocado mais rápido, o que o torna mais curto. Então é preciso copiar segmentos do sinal processado e adicioná-lo ao sinal resultante para eliminar essa diferença temporal. Para tornar um som mais grave, o sinal é reproduzido mais lentamente, o que requer o corte de algumas seções do sinal para diminuir sua duração. Ou seja, pitch shifters estão constantemente cortando ou colando pequenas porções do áudio a ser processado. Delays e feedbacks são freqüentemente adicionados para criar uma defasagem em relação ao sinal original e não deixar o som muito artificial e uniforme. file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/audio/efeitos/effx.html (6 of 7) [6/2/2007 18:24:03]

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Parâmetros: Transposição: Esse é o parâmetro básico. Em geral existem dois controles: a) um harmônico, que permite transposições em passos de um semitom; b) um ajuste fino, que permite um ajuste em passos menores (geralmente, centésimos de tom). Outros: Muitas vezes os efeitos de pitch shifiting são usados em combinação com outros efeitos, exigindo outros controles como feedback, delay e modulação. 7 - Efeitos de Amplitude Descrição: Midificam a amplitude do sinal criando efeitos como tremolo e panning. É uma das poucas categorias de efeito que não empregam algoritmos baseados em transformações temporais. Geralmente um modulador é aplicado à amplitude do sinal que é direcionado para o(s) canal(ais) de saída. Parâmetros: Taxa de modulação : Determina a frequência da modulação. Depth: Determina o quanto o sinal vai ser modulado.

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MIDI - Introducao

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MIDI Musical Instrument Digital Interface por Theophilo Augusto Pinto MIDI é um padrão de comunicação entre instrumentos musicais, com duas organizações que a administram: MMA - Midi Manufacturers Association e JMSC - Japanese Midi Standards Comitee. Histórico Criado a partir de um acordo entre fabricantes de instrumentos musicais eletrônicos japoneses e americanos, este padrão pretende fazer a princípio, que uma tecla tocada num teclado possa disparar a sua correspondente em um outro teclado, não importa a marca de nenhum dos dois. Além disso, outras mensagens foram incorporadas, como pitch-bend, program change, e outras. Os primeiros teclados fabricados com essa interface e interligados foram o Prophet-600 (fabricante: Sequential Circuits) e um JP-6 (fabricante: Roland) em 1983. Logo, o padrão tornou-se mundialmente aceito e até hoje é um dos raros exemplos de acordos entre vários fabricantes de equipamentos diversos que deu certo. Importante: Midi não transmite áudio. Apenas mensagens que comandam aparelhos que sejam capazes de entendê-las. É como se fosse um controle remoto muito sofisticado. Nada mais. O fato de se ligar um sintetizador em MIDI não faz com que ele tenha uma maior polifonia, ou se torne sensitivo quando não é, ou este se "apropria" das características do teclado que o está comandando. Apenas podemos tocálo à distância, e, como se trata de informação digital, o uso de um computador é natural. Vamos fazer uma descrição do padrão do ponto de vista mais exterior e aos poucos aprofundando o assunto, dividindoo em quatro seções:

A - MIDI visto por fora B - Ligações mais comuns

● ●

Teclado com teclado Teclado com computador

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MIDI - Introducao

C - MIDI ajustado pelo painel

● ●

O Parâmetro LOCAL MIDI modes

D - Tipos de mensagens MIDI

●

Como as mensagens aparecem para o músico?

E - Midi ao nível "quântico"

●

Tabela de comandos MIDI

F - Problemas e limitações do padrão MIDI

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Bibliografia

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Bibliografia Comentada Esta bibliografia tem a função de indicar alguns textos importantes nas áreas de áudio e acústica, mas está longe de estar completa. Os comentários destinam-se a orientar informalmente eventuais interessados em consultar os textos e não devem ser tomados como um julgamento final. Sugestões, críticas e comentários sobre esta bibliografia serão muito bem-vindos.

- Arakawa, Hidetoshi (1995). Afinação e Temperamento: Teoria e Prática. Campinas-SP: Edição do Autor. O senhor Arakawa, embora hostilizado por alguns setores acadêmicos brasileiros, dá uma prova do que é dedicação e pesquisa séria. Nesse livro editado e publicado por ele mesmo, o autor desvenda os processos de formação de escalas e diferentes tipos de afinação de maneira prática. Uma das melhores exposições sobre o assunto que eu conheço. Como o livro não deve ser distribuído comercialmente, tomo a liberdade de divulgar o telefone do autor para contatos: (19) 287-4825. - Backus, J. (1977). The Acoustical Foundations of Music (2 ed.). New York/Londom: W. W. Norton & Company. Excelente panorama sobre as questões mais significativas da acústica musical. Expõe os conceitos de maneira objetiva. A Parte IV aborda a produção sonora nos diversos tipos de instrumento. É um livro básico em uma bibliografia sobre acústica musical. - Barrièrre, J. C. (1991). Le timbre, métafore pour la composition. Paris: Christian Bourgois Éditeur / I.R.C.A.M. Provavelmente a melhor compilação de textos sobre o timbre já realizada. São 28 textos com abordagens que vão das questões técnicas às reflexões sobre o papel do timbre na estética e composição musical. A lista de autores inclui os nomes dos compositores e pesquisadores mais representativos da atualidade. Entre eles: Jean-Claude Risset, David Wessel, Stephen McAdams, Kaija Saariaho, Fred Lerdahl, Gérard Grisey, Jonathan Harvey e Pierre Boulez. Como era de se esperar file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/biblio/biblio.html (1 of 4) [6/2/2007 18:24:06]

Bibliografia

em um livro editado pelo IRCAM, boa parte deles são franceses ou atuaram naquele importante Instituto. - Cook, P. R. (Ed.). (1999). Music, Cognition, and Computerized Sound: an introduction to psychoacoustics. Massachusetts: The MIT Press. Cobrindo uma vasta gama de assuntos e foi pensado como um livro-texto para um curso envolvendo acústica musical e psicoacústica em 23 capítulos. Alguns textos como os 4 de Max Mathews e os 6 John Pierce são claros, mas não muito didáticos, abordando os assuntos de modo superficial e não linear. Os textos de Perry Cook (sobre voz) e de Roger Shepard (sobre percepção) são bastante interessantes e cumprem o papel a que se propõem. Vale ressaltar os dois textos assinados por Brent Gillespie sobre Haptics (alguém sabe como traduzir isso para o português?) abordando as relações do toque (tato) e sinestesia em música; são bem interessantes. É um livro com altos e baixos. Acompanha um CD com exemplos sonoros de vários tópicos do livro (embora falte uma descrição mais clara sobre o que é cada exemplo e sua relação com o texto) e códigos-fonte em linguagem C (Macintosh, Windows e Unix) para gerar diversos efeitos e experimentos sonoros. Os apêndices A e B trazem sugestões para a realização de experimentos em psicoacústica e uma série de questões e problemas que podem ser propostos em uma situação de aula. - Dodge, C., & Jerse, T. A. (1985). Computer Music: Synthesis, Composition, and Performance. New York: Schirmer Books. Um dos primeiros livros a cobrir o assunto "computer music" de maneira mais extensa, ainda é uma referência, embora tenha sido escrito a 15 anos atrás. Entre os pontos fortes estão as receitas para implementar uma séria de algoritmos para síntese sonora e composição musical. - Helmholtz, H. (1954). On the sensations of Tone as a Physiological Basis for the Theory of Music (Alexander J. Ellis, Trans.). New York: Dover Publications, Inc. Dispensa apresentações, esse livro do cientista alemão Herman Helmholtz escrito em 1863 é até hoje referência para os estudos de acústica musical. Um clássico! - Matras, J.-J. (1991). O Som (Edilson Darci Heldt, Trans.). São Paulo: Martins Fontes. Um livro pequeno e introdutório sobre o som escrito originalmente para a coleção francesa Que saisje? (semelhante à coleção O Que é? editada pela Brasiliense no Brasil). Entre tantos livros sobre o assunto pode-se perguntar porque a Editora Martins Fontes resolveu traduzir justamente este (aliás, a tradução deixa muito a desejar). Apesar disso, o livro tem duas vantagens imbatíveis: está em português e custa barato. - Miranda, Eduardo. R. (1998). Computer Synthesis for the Electronic Musician. Oxford: Focal Press. Um bom livro que descreve diversos tipos de síntese. Embora esteja em inglês, o livro foi escrito por um brasileiro que vem desenvolvendo um grande trabalho de pesquisa na área de computer music. Acompanha um CD com vários programas de síntese para Macintosh e IBM-PC. Grande trabalho! - Moscal, T. (1994). Sound Check: The Basics of Sounds and Sound Systems. Milwaukee: Hal Leonard Corporation. file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/biblio/biblio.html (2 of 4) [6/2/2007 18:24:06]

Bibliografia

Como o título diz, este livro aborda os temas básicos dos sistemas de áudio. É sintético e objetivo, mas muito claro. Entre os temas abordados estão: A natureza do som, eletricidade básica, altofalantes, mixagem, microfones, sistemas de P.A. - Olson, H. F. (1967). Music, Physics and Engineering ((1st. Edition, 1952), 2nd. ed.). New York: Dover Publications, Inc. Outro clássico publicado pela Dover escrito por um engenheiro norte-americano. Tem uma linguagem um tanto quanto técnica que às vezes se torna in acessível para o músico. - Pierce, J. R. (1992). The Science of Musical Sound (Revised Edition ed.). New York: W. H. Freeman and Company. John Pierce é um desses sujeitos que conseguem transitar por diversas áreas com desenvoltura. Fez contribuições importantes em campos como as telecomunicações, acústica, teoria da comunicação e música eletrônica. A escrita de Pierce não é muito linear, mas sua linguagem é quase coloquial e suas explicações são muito claras. Esse livro é na verdade uma reedição de uma publicação de 1983 feita pela editora da revista Scientific American. Naquela edição (que ganhou também uma versão em espanhol) o livro era acompanhado por um fantástico disquinho de plástico com exemplos sonoros muito bem bolados. Sem dúvida a edição atual fica um pouco empobrecida sem eles. - Roads, C. (1996). The Computer Music Tutorial. Cambridge, MA: The MIT Press. Virtualmente qualquer assunto ligado à geração eletrônica de sons esta coberto nas 1234 páginas desse livro. Embora Roads não vá a fundo na maioria deles, esta é uma obra de referência importantíssima e única. - Roederer, J. G. (1998). Introdução à Física e Psicofísica da Música. São Paulo: Edusp. Esse livro vem suprir uma lacuna no mercado editorial brasileiro. Aborda as questões básicas ligadas à acústica musical numa linguagem que pode ser entendida pelos músicos. O destaque fica pela abordagem das questões voltadas à percepção e descrição (sucinta) dos processos neurológicos envolvidos na percepção e decodificação da informação sonora. - Stark, S. H. (1996). Live Sound Reinforcement. Emeryville: MixBooks. Embora voltado para área de reforço sonoro, o livro aborda diversos aspectos importantes para o áudio. Ilustrações, gráficos e tabelas e um texto claro escrito para músicos tornam o livro uma referência bastante útil. - Sundberg, J. (1987). The Science of the Singing Voice. Illinois: Northern Illinois University Press. Excelente para quem quer compreender os mecanismos de produção vocal. - Talbot-Smith, M. (Ed.). (1995). Sound Engineer's Poket Book. Oxford, Boston, et al.: Focal Press.

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Bibliografia

Esse pequeno livro (157 pp.) de capa dura quase cabe no bolso e é bastante útil para quem trabalha com áudio. Tabelas de conversão, gráficos, unidades de medida, e referências técnicas podem ser facilmente encontradas nesse livrinho. Lá você pode encontrar dados como o índice de absorção acústica para diferentes tipo de material (importante para estimar o tempo de reverberação de uma sala, por exemplo) ou a descrição técnica de diversos tipos de microfones. - Valle, S. d. (1997). Microfones: Tecnologia e Aplicação. Rio de Janeiro: Editora . Esse livro do engenheiro de áudio Solón do Valle ensina o básico sobre microfones e técnicas de microfonação. Vale a pena prestigiar essa publicação nacional. - Lazzarini, Vitor. (s/d). Elementos de Acústica. Manuscrito. Disponível em: http://www.may. ie/academic/music/vlazzarini/papers/Elementos_de_Acustica.doc. Apostila muito bem realizada disponível para download em formato MS-Word no endereço acima. Contém textos básicos sobre acústica e psicoacústica. Vale a pena consultar. - Menezes, Flo (Org.) (1996). Música Eletroacústica: História e Estéticas. São Paulo: Edusp. Textos clássicos sobre a música Eletroacústica. Embora a maioria deles trate de questões mais ligadas à história e estética, alguns apontam para temas mais "técnicos", como o clássico " A Síntese de Espectros Sonoros Complexos por meio de Modulação de Frequência" de J. Chowning, ou o texto de Jean-Claude Risset "Síntese de Sons por meio de Computadores".

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A - MIDI visto por fora por Theophilo Augusto Pinto Se vamos ligar dois aparelhos via MIDI, eles deverão obedecer este padrão. Precisamos saber, entre outras coisas, o seguinte:

0. A conexão entre equipamentos MIDI se dá sempre com cabos cujas pontas têm plugs DIN de 5 pinos do

tipo "macho". Cabe ao aparelho ter o plug tipo "fêmea". Só há três tipos de portas MIDI: In, Out e Thru. A porta In recebe toda e qualquer informação que se pretende mandar ao aparelho. A porta Out envia informação do aparelho. A porta Thru é um "espelho" da In. Todos os dados que chegam pela In são enviados pela Thru tal como estão., isto é, não há processamento por parte do instrumento.

1. Um cabo MIDI sempre tem a informação transmitida em "mão única". Ela sempre entra por uma ponta

do cabo e sai pela outra. Para haver "ida e volta" da informação entre dois instrumentos, é preciso ligar dois cabos, portanto. 2. Tamanho máximo dos cabos 50 pés (aproximadamente 15 metros — e isso com um cabo MIDI de qualidade)

3. O Plug Din usa os pinos 2 e 4, isto é, por enquanto não se usa os pinos 1, 3 e 5. (Cá entre nós, o

pino central é aterrado no plug Out fêmea, mas a mensagem MIDI se dá sem problemas somente com os pinos 2 e 4 ligados)

4. Cada cabo consegue transmitir até 16 canais MIDI diferentes. 5. Todo equipamento com implementação MIDI deve obedecer rigorosamente à especificação.

Informações recebidas não suportadas por ele (por exemplo, a velocidade da nota num teclado não-sensitivo) é simplesmente ignorada. ( No caso, ele toca a nota, mas com o seu som padrão interno; apenas a velocidade é ignorada).

6. De um modo geral, qualquer mensagem MIDI que um instrumento não saiba interpretar é ignorada. Isso file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/midi/midi2.htm (1 of 2) [6/2/2007 18:24:08]

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é bom, pois evita que os sintetizadores sejam desprogramados por acidente por receberem informação que era destinada a outro aparelho. Para se conseguir programar (ou desprogramar, como se queira...) um instrumento, é necessário que se queira e faça-se todos os ajustes necessários para tal coisa. Em tempo: não se tem notícia até hoje de um ‘vírus’ MIDI...

7. O padrão MIDI, ao contrário de vários programas para computador, ainda está na versão 1.0, isto é,

desde 1983 até aqui, qualquer dispositivo pode ser ligado a qualquer outro e os dois funcionarão, no que depender do padrão. Dadas as enormes dificuldades em se conseguir reunir todas as empresas hoje envolvidas em projetos MIDI (desde Microsoft até Hollywood, passando por dezenas de fabricantes de teclados, reverbs, mesas de som, etc.) para mais uma vez discutir um novo padrão, é muito difícil que haja uma versão 2.0 ou semelhante nos próximos anos.

8. Por outro lado, o padrão, apesar de fixo em seu caráter básico, vem tendo várias adições ao longo dos anos, fazendo-o cada vez mais abrangente e capaz de lidar com as mais diversas características de instrumentos que venham a implementar MIDI, de simples teclados até sistemas de iluminação, passando pela indústria cinematográfica, além dos mais modernos controladores musicais, muitos até mesmo sem teclado.

Veja Também: MIDI

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B - Ligações mais comuns: por Theophilo Augusto Pinto a. Teclado com teclado:

Esta foi a primeira coisa que se pensou quando se criou o padrão MIDI. Usar um teclado para tocar outro. Vão algumas considerações práticas: ●

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O teclado que vai comandar vai enviar as informações; portanto ligamos o cabo no conector MIDI OUT deste, e MIDI IN no teclado que vai receber as informações e ser comandado. Como o padrão MIDI só envia comandos, para ouvir o som de cada teclado devemos ligar a saída de som de cada um e operá-las individualmente. O fato de termos o segundo teclado ligado em MIDI não impede que ele toque sozinho. Caso façamos isso, ele responderá tanto pelo seu próprio teclado bem como as mensagens MIDI provenientes do primeiro teclado. O único limite é a sua própria polifonia. Caso o primeiro teclado tenha sequencer, com este tocando vários canais independentes de instrumentos, o segundo teclado tem de estar no modo Omni off, modo muitas vezes chamado de "Multi". Atualmente este modo é padrão nos teclados. O segundo teclado não afetará em nada o funcionamento do primeiro. Aliás, o primeiro teclado não tem como saber se existe outro teclado ligado ou não na saída MIDI. Ele apenas manda o

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comando, independente de estar conectado. ●

Lembre-se que mesmo se o primeiro teclado tiver uma polifonia restrita, isto não o impedirá de enviar comandos de notas tantos quanto forem requisitados. O padrão MIDI não depende da polifonia interna de quem o está gerando. Por exemplo, se tocarmos 30 notas e o teclado gerar apenas oito, ele enviará as 30 assim mesmo, e deixará soando as 8 notas internamente conforme seu critério de prioridade de nota.

b. Teclado com computador:

Não é muito diferente do que foi visto acima, porém assumindo que o computador não tem som interno, precisamos: ●

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Ligar os dois cabos MIDI, um para mandar comandos para o computador, outro para que ele mande de volta para o teclado. Se quisermos apenas que o computador toque o teclado, então bastaria um cabo (out no computador, in no teclado) O que se passa no computador depende de que programa estamos usando. No caso do programa ser um sequencer, provavelmente vamos colocar nossas mãos mais tempo no teclado do computador no que o do synth. Isso porque o programa pode fazer diversas tarefas automáticas, como selecionar o canal MIDI que desejamos trabalhar, aumentar ou diminuir o volume do timbre daquele canal, mudar a quantidade de efeitos, pan, etc. Lembre-se, porém que a maioria destas tarefas pode ser feita pelo painel do próprio teclado. O uso do computador não fará do synth algo a mais que ele não é, apenas poderá tornar o trabalho repetitivo mais ágil (isso depois de estarmos bem familiarizados com o computador e seus programas). Por fim, digo que a maioria dos programas para computador normalmente é bem mais eficiente do que o seu equivalente interno nos teclados. Isso é verdade especialmente com sequencers, que ficam restritos à memória do synth, seu visor normalmente pequeno, em oposição à tela do computador, e à velocidade

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de processamento, que sempre são maiores mesmo no mais lento dos computadores. O investimento inicial na computa de um computador é bem grande, daria para comprar outro teclado. Porém, ultrapassada esta dificuldade, e com o sistema funcionando, são grandes os benefícios proporcionados ao músico.

Veja Também: ●

MIDI

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MIDI Ajustado pelo painel

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C - MIDI ajustado pelo painel por Theophilo Augusto Pinto Depois de ligados os instrumentos, às vezes é necessário algum ajuste em controles que se referem à comunicação MIDI. Além de ver se o volume do instrumento está num bom nível, veja que: No caso de se tocar o primeiro teclado, lembre-se que ele vai enviar as informações por um canal MIDI, e que o outro deve estar "sintonizado" a receber as informações neste mesmo canal. Se o aparelho que recebe é um módulo, pode ser que ele esteja preparado para receber mensagens em qualquer canal. Apenas tome cuidado para que o painel mostre o mesmo canal, senão você acabará editando uma parte do módulo que não está tocando! Pode acontecer também que o instrumento que recebe esteja no modo Omni On (discutido adiante), e aí não fará diferença qual canal ele está sintonizado. O parâmetro LOCAL Este parâmetro conecta ou desconecta o som interno do instrumento. Note, portanto, que ele só existe em instrumentos em que colocamos a mão para tocar, e têm som próprio (estão fora, portanto, módulos, computadores e controladores MIDI). Podemos ligá-lo ou desligá-lo. Quando Local=ON, o teclado (ou outro sistema controlador, como as cordas de uma guitarra MIDI, ou pads de uma bateria eletrônica) produz som e manda os comandos MIDI, que é o modo normal de se operar um sintetizador. Quando Local=OFF, o teclado manda apenas os comandos MIDI, mas não aciona o sintetizador interno, isto é, ele fica desligado deste circuito. Em que contexto usamos LOCAL=OFF? - Muitos programas de computador fazem da sua MIDI OUT uma MIDI Thru, para que aquilo que seja mandado possa ser monitorado por esta saída. No caso, ele mandará de volta o comando recebido pelo synth. Neste caso, o teclado do synth deveria apenas mandar os comandos MIDI sem acionar o som interno do próprio synth. Na situação descrita acima, deixamos Local=OFF, de modo que estaremos ainda ouvindo o som, mas via MIDI, sendo bastante prático na hora de tocar junto com o gravador. Observação: este controle (LOCAL) é ajustado normalmente na página GLOBAL ou MIDI do sintetizador. Midi Modes Estes modos têm a ver com o aparelho que recebe as mensagens, e definem a maneira com que ele as manipula. Note que, dependendo do aparelho, um dos modos é usado, podendo ser trocado por um file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/midi/midi4.html (1 of 2) [6/2/2007 18:24:11]

MIDI Ajustado pelo painel

ajuste no painel. ●

OMNI ON / POLY (MODE 1)

Este modo é muito usado quando se quer conectar um synth a outro e não se preocupar em qual canal o synth está sintonizado. O receptor toca qualquer canal MIDI, polifonicamente. Porém no caso de uma música seqüenciada com uso de vários timbres no mesmo aparelho, este modo caiu em desuso. ●

OMNI ON/ MONO (MODE 2)

Semelhante ao modo acima, só que responde monofonicamente. ●

OMNI OFF / POLY (MODE 3)

Este é o modo usado para que um mesmo teclado seja usado em conjunto com um sequencer ou computador. Cada parte responde a um único canal MIDI, polifonicamente. A maioria dos módulos MIDI também opera assim, bem como os sintetizadores multitimbrais. ●

OMNI OFF / MONO (MODE 4)

Este é o modo usado em instrumentos como guitarras MIDI. Nessas guitarras, cada corda (que, aliás, produz apenas uma nota) usa um canal MIDI distinto, e o aparelho receptor - que está no modo 4 irá produzir o som. Note que, mais importante do que o timbre, neste caso, é a articulação de cada corda que pode ser diferenciada das outras.

Veja Também: ●

MIDI

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MIDI - Tipos de Mensagens

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D - Tipos de mensagens MIDI por Theophilo Augusto Pinto Midi é um conjunto de mensagens para tocarmos instrumentos musicais. Que tipo de mensagens seria preciso para isso? Algumas devem ser óbvias, como tocar uma nota, ou parar de tocá-la. Deve haver controles para o pedal de volume, e o sustain do piano. Poderíamos também mudar o timbre do instrumento, mas também o padrão deve prever algum jeito de um sequencer andar em sincronismo com outro. Vamos mostrar cada uma por grupos, começando por: Mensagens que dependem de canal MIDI São as mensagens que, quando enviadas, afetam apenas o canal MIDI selecionado. São elas: Note On comando para tocar uma determinada nota, com uma determinada velocidade velocidade, que na prática significa intensidade. Note Off comando para desligar a nota que está sendo tocada. Também há dentro do comando a velocidade de desligamento da nota, mas poucos teclados a usam, e são mais raros os sequencers que deixam que manipulemos estes dados. Muito comum, porém, é usar o comando Note On com velocidade zero para desligar a nota. Porque? Para economizar alguns bytes, num processo chamado running status, que veremos adiante. Aftertouch - um comando que disparamos ao colocarmos pressão na tecla em que tocamos. Note que, para cada tecla pode ser colocada uma pressão diferente, gerando, portanto, mensagens diferentes. Control Change comandos que podem controlar diversas partes do teclado, como o volume (control 7) e o pedal de sustain (control 64). Basicamente, há 128 comandos para serem usados, sem contar algumas combinações por exemplo, o Control 0 e Control 32 em conjunto formam, poderíamos dizer, um Control 129. É por causa dessa enorme possibilidade de combinações de controles que o padrão MIDI não ficou obsoleto, como veremos adiante, num capítulo em separado. Program Change (patch) o comando que muda de um timbre para outro, dos que estão dentro do instrumento. Este comando tem um alcance de, no máximo, 128 timbres. file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/midi/midi5.html (1 of 7) [6/2/2007 18:24:14]

MIDI - Tipos de Mensagens

Channel Pressure Outra forma de Aftertouch, mas que é monofônica, isto é, atua indistintamente para todas as notas do teclado. Por ser mais barato de se construir, é a forma de aftertouch mais comum nos teclados mais baratos, e também nos que têm peso, isto é, imitam a ação do piano acústico. Pitch Wheel uma mensagem específica para a rodinha que normalmente está do lado esquerdo do teclado e muda a sua afinação. Por incrível que pareça, são apenas essas as mensagens que o padrão MIDI usa para tocar o instrumento. Existem algumas outras, que têm mais relação com o contexto em que esse instrumento deve ser tocado. São elas: Mensagens que não dependem de Canal MIDI System Exclusive Muitas vezes queremos mandar outro tipo de informação ao instrumento mudar a velocidade do vibrato, ou mesmo mandar um timbre inteiramente novo que pegamos na Internet e não havia no teclado neste caso é usada uma mensagem system exclusive, que transmite essas e outras informações mais exotéricas. A única coisa que uma mensagem exclusive tem em comum com outra são os bytes de começo e fim. Elas podem ter qualquer tamanho. Praticamente todo o aparelho MIDI tem seu código exclusive, e, como uma impressão digital, é único para cada modelo de instrumento. Desta forma, não há chance de uma mensagem destinada a um instrumento ser interpretada por outro. Exclusive pode ser acessado normalmente por um computador, mas por assumir formas tão diversas de aparelho para aparelho, é uma das mensagens mais difíceis de se dominar. Existem algumas mensagens exclusive que não são tão exclusivas assim, pois a maioria dos instrumentos atuais responde a elas, e são estas: GM System Enable/Disable Um comando exclusive que põe o instrumento receptor no modo GM (discutido adiante). Master Volume Não confundir com a mensagem control change, que controla o volume de cada canal MIDI. Este controla o volume global do instrumento, com todos os seus canais de uma vez. Mensagens transparentes São mensagens que normalmente não são manipuladas pelo músico, mas que existem para controle de diversos sistemas: Midi Clock mensagem usada para que dois sequencers andem no mesmo andamento. Basicamente, há 24 delas para cada semínima. Numa música de andamento constante, elas irão aparecendo também a uma velocidade constante. Mas num ralentando, por exemplo, elas irão ter um espaçamento maior entre uma e outra. A maior disvantagem dessa mensagem é, depois de grava uma música com sincronismo baseado em Midi Clock, qualquer alteração de andamento será impossível. Hoje em dia, ela quase não é mais usada, em favor de outra mensagem: Midi Time Code mensagem que carrega em si o tempo absoluto da música. Isto quer dizer que ela vai aparecendo a intervalos regulares, independente do andamento da música. A sua grande vantagem é que, se quisermos mudar esta andamento depois, ela não atrapalhará em nada, pois estava file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/midi/midi5.html (2 of 7) [6/2/2007 18:24:14]

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apenas marcando o tempo, e o sequencer poderá se mover livremente por cima dessa marcação. Seu uso mais comum é em conjunto com o padrão SMPTE, de sincronismo de vídeo. Song Position Pointer Quando temos dois sequencers funcionando juntos por exemplo, um computador e uma bateria eletrônica com o ritmo programado internamente, essa mensagem faz com que, ao tocarmos uma música no meio dela no sequencer mestre, o outro comece a tocar sua parte no mesmo compasso daquele. Como as mensagens aparecem para o músico? Vamos a alguns exemplos práticos. As figuras que usei foram extraídas do sequencer Cakewalk. Se você tiver outro, poderá notar que as diferenças são apenas cosméticas. Os dados sempre se apresentam dessa forma, como os que estão abaixo: ●

1. Notas

Você não vai ter que administrar os comandos de notas on e off separadamente. Ao invés disso, a maioria dos sequencers mostra a nota, que lugar que ela começa (em termos de compasso, tempo e a subdivisão de tempo, chamada tick) e quanto esta nota dura (também em termos de compasso, tempo e ticks). Suponha que tenha tocado:

É óbvio, mas veja como o sequencer deveria entender: o do no primeiro tempo, o mi no segundo e finalmente um acorde de três notas que dura dois tempos. Veja como estaria escrito no sequencer: (só para informação: o sequencer está trabalhando com uma resolução de 120 divisões por semínima, isto é, entre um tempo e outro existe uma grade de 120 buraquinhos para que ele possa colocar algum evento)

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Vamos olhar da direita para a esquerda. A primeira coluna da direita tem sempre três valores: o nome da nota, a velocidade e finalmente sua duração. O primeiro do então dura 119 espaços, praticamente igual a uma semínima, bem como o mi. A coluna à esquerda desta mostra com que tipo de evento estamos lidando, no caso notas. Seguindo à esquerda temos o canal MIDI em que esses comandos estão gravados, e além disso temos a coluna que indica em que lugar da música, em termos de compasso, tempo do compasso e tick. (no exemplo, uma nota no começo do primeiro tempo, uma no começo do segundo e três no terceiro tempo). A coluna seguinte mostra em termos de tempo de relógio, isto é, horas, minutos, segundos e frames, quando as notas aparecem. Por fim, a última coluna nos diz que tudo isto está apenas no track 1 do sequencer. ●

2. Channel Pres.

Suponha que, ao tocar o acorde eu aperto mais o teclado gerando um aftertoutch. Isto ficaria registrado mais ou menos assim:

Após o acorde, vários comandos de aftertoutch são registrados, já que este tipo de modulação é feito de modo contínuo. Perceba que apesar de a modulação continuar após o espaço que há na janela, file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/midi/midi5.html (4 of 7) [6/2/2007 18:24:14]

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a modulação não passou nem do terceiro tempo do compasso! Modulações assim contínuas gastam muita memória, geralmente. ●

3. Progam Change

Suponha que eu quisesse mudar o som do instrumento na hora em que fosse tocar o acorde: isso se faz com o comando program change. No exemplo, mudei o timbre para o número 2 (que neste teclado corresponde ao som chamado Celesta) No caso, o acorde estaria soando com o som chamdo Celesta (que pode ser parecido, ou não, com o som do instrumento acústico em questão, mas isto é um outro problema...) ●

4. Control Change

Vamos abaixar um pouco esse som? Como? Usando o Control Change. Na coluna que identifica o tipo de mensagem está especificado contrl, ou seja control change. Temos o

em seguida sua identificação (n 7, ou seja, volume) seguida do valor. No caso, o volume está no máximo e sendo abaixado.

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5. Pitch Wheel

Semelhantemente ao caso anterior, as mensagens contínuas são colocadas seguidamente. Temos aqui um exemplo de um glissando para o grave do acorde.

Veja Também: ●

MIDI

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MIDI - Tipos de Mensagens

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Midi ao nível quântico

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E - Midi ao nível quântico por Theophilo Augusto Pinto Daqui para frente, vamos ver como as máquinas entendem todas estas mensagens, isto é, vamos ver como são os bytes enviados e recebidos pelo protocolo. Isso será útil em algumas situações, especialmente quando se dominar razoavelmente o funcionamento macroscópico do padrão. Veja a tabela abaixo. Na terceira coluna estão todos os comandos MIDI existentes. A quarta coluna mostra quantos bytes compõem cada comando (cada < > representa um byte).

Voice

CHANNEL

Mode

Common

Note On



Note Off



Poly Key Pressure



Channel Pressure



Program Change



Control Change



Pitch Bend Change

<MSB>

Local Control

<122><0/127>(off/on)

All Notes Off

<123><0>

Omni Mode Off

<124><0>

Omni Mode On

<125><0>

Mono Mode On

<126><0 a 16>

Poly Mode On

<127><0>

Song Position Pointer

242> <pointer LSB> <pointer MSB>

Sont Select

<243> <song number>

Tune Request

<246>

EOX

<247>

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Midi ao nível quântico

SYSTEM Real Time

Timing Clock

<248>

Start

<250>

Stop

<252>

Continue

<251>

Active Sensing

<254>

System Reset

<255>

System exclusive messages

<240> <manufacturer ID> *** <247>

Dois tipos de bytes Todas as mensagens MIDI só tem dois tipos de bytes: o status e o data. Numa mensagem MIDI, o primeiro byte sempre distingue qual a mensagem que está sendo transmitida, e os demais levam os valores desta mensagem. Este primeiro byte é o chamdo status byte. Imagine que você fosse capaz de ver de alguma forma todos aqueles bytes passando pelo fio. Será que você saberia quando um byte é o começo de uma mensagem? Ou será que ele não é o fim ou meio da mensagem anterior? Agora imagine um teclado ou computador, como é que ele sabe? O que ele sabe é que o primeiro byte de uma mensagem é diferente dos demais. Como? Na verdade o primeiro byte (chamado de status byte) é sempre maior que 127. Ou seja, naquele monte de "0" e "1", o primeiro bit é sempre "1". Com isso, ele não tem de "pensar" muito se aquele byte é o começo ou meio de mensagem. Todo byte de mensagem (Data byte) é menor que 127, ou seja, o primeiro bit é "0". Ficamos, portanto, com a configuração: Status Bytes (MSB 1XXXXXXX) -> isto é, o número é maior que 127 (Em outras palavras, pode ser um número entre 128 até 255). Lembre-se que 10000000 em binário é o equivalente a 128 em decimal. Estes bytes são aqueles que identificam qual o tipo de mensagem que será enviada. O padrão (e por consequencia, os teclados e computadores que operam com ele) diz que qualquer número maior que 127 tem a ver com uma nova mensagem, e não é confundido como sendo uma parte da mensagem anterior. Data Byte (MSB 0XXXXXXX) -> isto é, o número não é maior que 127 (isto é, entre 0 e 127), e é usado para transmitir o conteúdo da mensagem, caso haja algum. Por esse motivo o número 128 é redondo em MIDI: temos 128 notas, 128 timbres possíveis com Program Change, 128 velocidades para uma determinada nota, e assim por diante. Temos, portanto, que para ligar uma nota num teclado, transmitimos 3 bytes: o status, dizendo: Ligue a uma nota do canal MIDI x. O segundo byte, data diz qual nota será e o terceiro diz a sua velocidade. Simples assim. Taxa de transmissão MIDI transmite dados a uma velocidade de 31.25 Kbaud (31250 bits por segundo, precisando 10 bits file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/midi/midi6.html (2 of 3) [6/2/2007 18:24:16]

Midi ao nível quântico

para cada porção de informação. Uma nota tem três bytes para tocar, portanto consegue-se mais ou menos 1000 notas por segundo, para se ter uma idéia). E qual foi a cartola que tiraram o número 31.25? Na verdade, ele é a divisão exata de 1/32 megahertz. Na época que MIDI foi criado, 1 MHz era a velocidade de clock básica usada pela primeira geração de microprocessadores, fazendo dele também um número redondo. Na prática, cada nota demoraria pelo menos 1ms para ser transmitida. Conseguiríamos, portanto, ter entre 50 a 150 mensagens MIDI por segundo (dependendo do tamanho da mensagem). Parece um tempo mínimo, mas ainda assim estamos pensando em uma situação ideal, onde o sintetizador seja rápido o suficiente para responder a todos os comandos MIDI nos 16 canais, o que ainda está longe de ser verdadeiro. Running status Toque uma nota no sintetizador. Conforme foi dito, ele transmitirá 3 bytes. Se você ainda transmitir outra nota, sem mexer em mais nada, o teclado irá transmitir apenas mais dois bytes data sem o status byte. O aparelho que estiver recebendo, por sua vez, irá entender que aqueles dois bytes seguintes não são outra coisa além de mais uma nota. Como ele sabe disso? Por uma convenção chamada running status. Com ela, o aparelho receptor presume que bytes data (que ele conhece por serem menores que 128) sem o status são do mesmo tipo que a última mensagem recebida. Num acorde de quatro notas, portanto, serão transmitidas 9 bytes (tres bytes para a primeira nota e dois para cada uma das outras três notas), e não 12 - uma economia de 25%. Em certas situações este tipo de comportamento permite um tráfego de informação bem menos congestionado.

Veja Também: ●

MIDI

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MIDI - Prblemas e Limitacoes

F - Problemas e limitações do padrão MIDI por Theophilo Augusto Pinto Existem pelo menos três pontos fracos do protocolo MIDI: ●

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Limitação na quantidade de informação simultânea. Apesar de rápida, a informação MIDI é transmitida por um cabo uma a uma, e se a densidade de notas for muito grande, isso poderá ser percebido. No ataque de um grande acorde, por exemplo, temos a tendência de ouvirmos um arpejo, ainda que rápido. Dependendo do propósito musical, isso pode ser inaceitável. Mesmo uma única nota pode causar um rápido congestionamento do sinal, se estivermos simultaneamente mexendo em algum controle contínuo, como a pitch wheel ou um pedal de volume. Usando-se vários canais MIDI num teclado apenas estes problemas têm maior chance de aparecer. O ideal seria trabalhar com cada canal MIDI sendo transmitido por um cabo independente, para diversos teclados. Uma situação financeiramente cara, decerto. Se fizermos isso, veremos a segunda desvantagem do sistema: Limitação na confecção de conexões. Sendo simples como é, MIDI pode vir a se tornar um sistema com vários cabos, interfaces e outros dispositivos intermediários, necessários quando o sistema se torna muito grande. Na prática, ligar dois teclados é bem fácil; mas ligar três já torna a questão bem mais complicada. Como hoje em dia é comum ter módulos baratos que respondem aos 16 canais MIDI, fica fácil tornar o que era uma simples instalação numa complexa rede de ligações entre computador, uma interface com várias saídas MIDI e uma macarronada de fios no meio disso. No tempo em que MIDI foi criado, sistemas alternativos, como LAN eram caríssimos, mas não é mais assim. Esses sistemas, hoje em dia, são baratos e oferecem uma série de vantagens em relação ao protocolo MIDI, se as ligações atingirem um mínimo de complexidade. Muitos dizem que é questão de tempo para este tipo de instalação se tornar um padrão alternativo. Limitação na Representação de um Instrumento Musical. MIDI foi projetado por firmas que desenvolvem instrumentos comerciais para tocar músicas comerciais. Por músicas comerciais, entenda-se música ocidental, tonal, e que tem por referência, grosso modo, a estética dos instrumentos acústicos, por assim dizer. Parece que o principal problema está na falta de controle sobre o timbre. Como pôde ser visto, as mensagens MIDI disparam timbres relativamente prontos, e mudá-los em tempo real (na amplitude, conteúdo harmônico ou afinação) demanda uma enorme quantidade de informação a ser transmitida.

Como conclusão, o padrão MIDI tem limitações mas, pelo menos na música comercial, ele tem sido usado satisfatoriamente, até o dia de hoje. Não quer dizer que ele não sirva file:///C|/Documents%20and%20Settings/Bruno/Desktop/site_new/dicas/audio_acustica/midi/midi7.html (1 of 2) [6/2/2007 18:24:17]

MIDI - Prblemas e Limitacoes

para outros tipos de música. A seu favor está seu uso e aceitação mundial, a um custo baixíssimo, se comparado com sistemas construídos exclusivamente para poucos usuários. Como ele vem sendo atualizado constantemente, sua vida útil tem se estendido, e a criação de um novo padrão - e todas as dores de cabeça que isso traria tem sido deixado de lado, pelo menos por enquanto.

Veja Também: ●

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