Audio Basico

2. A Natureza do som

“Se uma árvore caísse na floresta e não houvesse ninguém lá para ouvir, ela faria barulho...?” Esta é uma velha pergunta que nunca obteve uma resposta definitiva. Quer dizer, até agora, porque em sua definição mais completa, o som deve ter três elementos essenciais: geração, propagação (ou transmissão) e recepção. Então se uma árvore cair e não houver ninguém para ouvir, o terceiro elemento essencial (recepção) não ocorreu, portanto não houve som. Todos os três elementos são importantes e a compreensão de cada é essencial para um entendimento completo de amplificação de música e som. Para que o som seja gerado, algo deve por o ar em movimento. Isto significa que qualquer coisa que vibre pode gerar som seja ela cordas de um violão, a palheta de um oboé ou suas próprias cordas vocais.

2.1. O que é uma onda?

O mundo está cheio de ondas: ondas sonoras, ondas de luz, ondas d’água, ondas de rádio, raios X e outras. A sala onde você está sentado está sendo “bombardeada” de ondas de luz, de rádio, ondas sonoras de diferentes freqüências; as ondas de baixa freqüência se propagam inclusive através das paredes. Praticamente todos os meios de comunicação dependem de ondas de todos os tipos. Embora as ondas sonoras sejam muito diferentes das ondas de rádio e das ondas do mar, todas as ondas possuem certas propriedades comuns. Uma das primeiras propriedades notadas nas ondas é que elas podem transportar energia e informações de um lugar para outro, em um meio, sem transportar o meio. Um distúrbio é passado de um ponto a outro quando a onda se propaga. No caso das ondas de luza mudança ocorre na eletricidade e no caso de ondas de rádio o distúrbio é magnético. Nas ondas sonoras há mudança na pressão e densidade. Mas em qualquer caso o meio volta ao estado de repouso após a onda passar.

As ondas sonoras possuem certas coisas em comum. Por exemplo, elas podem se refletir, refratar ou difratar. As ondas possuem velocidades diferentes de acordo com o tipo e o local onde se propagam. As ondas de luz e rádio viajam a uma velocidade de aproximadamente 3x108 metros por segundo (m/s) e as ondas sonoras aproximadamente a 344 m/s. As ondas de luz e de rádio podem viajar no espaço, no entanto as ondas sonoras precisam de algum meio material (gás, liquido ou sólido) para poderem se propagar.

2.2. Freqüência

Um ciclo é o movimento completo que a onda dá em torno do seu eixo. Assim que ela começar a se repetir é que começará o 2º ciclo. Então quanto mais ciclos por segundo mais alta é a freqüência. E conseqüentemente mais agudo o som. A forma mais simples de representar um som é através do gráfico da relação freqüência x tempo. Observe a figura a seguir:

O ouvido humano possui uma limitação na percepção do número de vezes em que o som se repete em função do tempo (segundo). Teoricamente o mínimo possível de se escutar é 20Hz e o máximo 20000Hz ou 20KHz. Quando a onda vibra abaixo de 20Hz dizemos que a freqüência é infra-som e quando a onda vibra acima de 20KHz dizemos que a freqüência é ultra-som.

Sons graves Sons agudos

20Hz 20 Kz

Infra-sons sons perceptíveis pelo homem ultra -sons

A freqüência sonora é medida em Hertz (Hz) em homenagem ao cientista alemão estudioso do assunto, Henritch Hertz.

2.3. Amplitude ou loudness

A amplitude da onda, ou seja, o quão mais alto ela atinge no gráfico, determina o nível de volume do som. Então, quanto mais alto ela chegar mais forte será o som. Observe as duas ondas abaixo.

amplituide da onda

2.4. Fase

Quando duas ondas ocorrem ao mesmo tempo, elas interagem uma com a outra e cria uma nova forma de onda. A fase refere-se ao efeito que uma onda tem sobre outras. Soma de ondas de mesma fase

Duas ondas que se iniciam simultaneamente com a mesma amplitude e mesma freqüência roduzirão uma nova onda com a mesma freqüência, porém de amplitude maior. Veja figura abaixo. A mplitude será a soma das amplitudes em cada onda. Diz-se que estas duas ondas estão em fase.

Se duas ondas com mesma amplitude e freqüência iniciarem em fase oposta a onda gerada será cancelada. Diz-se que as ondas estão em fase invertida.

Soma de ondas em fase invertidas

2.5. Timbre

Um tom complexo pode ser caracterizado como duas ou mais ondas tendo relação de freqüência, amplitude e fase diferentes. Ondas que têm freqüências relacionadas por números inteiros são chamados harmônicos. Estes harmônicos podem ser adicionados a tons puros por meio eletrônicos ou podem ser inerentes ao próprio instrumento (forma do instrumento, tipo de material de que é feito etc).

Se uma mesma nota for tocada em um piano e em um violino podemos perceber facilmente a diferença entre um e outro. O motivo pelo qual um piano soa diferente de um violino é que são gerados pelos dois instrumentos harmônicos naturais diferentes. Vistos de outra forma, harmônicos são tons “fantasmas” que são gerados como resultado da forma de tocar ou da estrutura do instrumento.

Harmônicos de uma fundamental

Quanto uma nota é o dobro da freqüência de outra, musicalmente ela está uma 8 acima. À medida que os harmônicos se distanciam da fundamental, a intensidade do som tende a diminuir. Na figura abaixo podemos observar um som com a mesma freqüência (mesma nota), mesma amplitude (mesmo volume), porém com timbre diferentes.

. Diferentes formas de onda (timbres diferentes)

Na figura a seguir podemos observar o espectro de alguns exemplos