ouvido humano - Participa.br
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1 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização OUVIDO HUMANO CONHECIMENTO BÁSICOS Sem dúvida nenhuma, o ouvido é a coisa mais importante para o profissional do Áudio. O ouvido, é basicamente dividido em três partes: Ouvido Externo Pavilhão Auditivo Meato Acústico Ouvido Médio Tímpano 3 ossículos: Martelo, Bigorna e Estribo Ouvido Interno Cóclea O Ouvido é capaz de perceber freqüências que variam entre 20 hertz a 20.000 hertz. As curvas de audibilidade dizem como o ouvido humano percebe estas freqüências de acordo com os níveis de pressão sonora. E-mail.: [email protected] 2 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização PSICOACÚSTICA A Psicoacústica é a ciência que une as leis físicas com a percepção so som pelo ser humano, e a mais de cem anos a audição é estudada, e até hoje ainda não está totalmente esclarecida, mas a filosofia tem tentado com certo êxito explicar os fenômenos da psicoacústica. O ouvido humano pode perceber freqüências entre 20Hz a 20.000Hz de resposta, mas existem freqüências, que com um baixo nível de pressão sonora são facilmente audíveis, são freqüências que variam de 1khz (1000 hertz) e 5Khz (5000 hertz). Quanto mais longe destas faixas de freqüências, mais níveis de pressão sonora (volume) será preciso para ser perceptível pelo ouvido. Para que se tenha a mesma sensação auditiva de uma freqüência grave de 50 Hz, precisa-se de um nível de pressão sonora maior do que a de uma freqüência de 1Khz e 5Khz assim como mostra no gráfico auditivo acima: Para uma freqüência de 1Khz, precisamos de 60 dB/SPL de nível de pressão sonora, mas para uma freqüência de 50Hz é necessário aproximadamente cerca de 75 dB/SPL. Nota: db/SPL = db (decibéis) SPL = (Sound Pressure Level) : Unidade de medida : Nível de Pressão sonora É devido a estes fatores que o ouvido tende a perceber falhas e certos exageros na hora da equalização do som Existem também os fatores de mascaramento de frequências, que, na maioria das vezes, também atuam na psicoacústica, mas este assunto estudaremos mais adiante. Pessoas com um ouvido treinado e musicalizado, compensam bem estas falhas e excessos nas altas e baixas freqüências. Já a sensibilidade auditiva é percebida entre 0,8 dB/SPL e 1,2 dB/SPL. Pelo fato de ser logarítmica, na leitura do ouvido humano, o dobro para ele é 3dB/SPL. E-mail.: [email protected] 3 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização Existem ainda as exceções na sensibilidade audível, que variam entre O,4 e 2dB/SPL. Convencionou-se então, que ao dobrar a potência elétrica do P.A, não provocará o dobro de sensação auditiva no ouvido humano, mas se dobrar a potência acústica sim. Posicionando-se o VU da mesa de mixagem em OdB e atenuando-o em -3dB, o som percebido pelo ouvido não cairá pela metade. Um ouvido treinado pode perceber com mais facilidade esta mudança, Quanto a intensidade auditiva, a medida que aumenta uma mesma freqüência, ela causará sensações deferentes, Por exemplo, 80Hz a 90Db/SLP, causam menos impacto de grave, que esta mesma freqüência a 110db/SLP. Não é porque aumenta-se o volume, e sim pelo modo de interpretação do sistema auditivo não treinado e não musicalizado. Isso se aplica pela sensação de graves obtida pelo publico em shows, onde os níveis de pressão sonora são altíssimos, A sensação que se tem é de um certo ganho nas freqüência, principalmente nas faixas dos graves e agudos. Isto pode ser explicado, porque nas extremidades da faixa auditiva, os sistemas de interpretação da freqüência e intensidade são menos eficientes e menos autônomas, A sensibilidade auditiva à variação da freqüência, pode ser ouvida cerca de 1200 frequências sentindo a diferença entre elas, acredite se quiser... Com um equalizador de 1/3 (um terço) de oitavas, não se deixa um sistema com uma curva plana, mas é um bom padrão até hoje. "O ouvido é mais sensível a variação de frequências médias" O ouvido funciona como um analisador de espectro, decompondo o som, e assim, definindo o som resultante. O ouvido interno é o que primeiro decompõe o som, onde as baixas frequências são interpretadas no ápice, e a alta freqüência no início do ouvido. "O ouvido tem a capacidade de restaurar timbres e respostas, por isso não conseguem entender o 3 e o 6 ao se conversar pelo telefone, devido a resposta dos mesmos, que é de 300 a 3,3khz (3,300Hz)", e nesta faixa, não é possível distinguir bem estes números em português". Este fenômeno ocorre devido a uma ressonância auditiva inconsciente, que ao aprender-se português, fixa-se características subliminares ou não na memória, e quando se precisa, eles vêm à tona permitindo a distinção das palavras. Outro fenômeno é que, ao chegar ao ouvido as freqüências de 1KHz, 2KHz e 4KHz, se ouvira também 500Hz, mesmo sem existir esta freqüência, isto se deve a interpretação do ouvido. Devido a estes fenômenos ( entre outros ), o ouvido entende a resposta de um equipamento médio ou nivela os sistemas. A MANEIRA CORRE1-A DE OUVIR A música é tão importante, que marca momentos de nossas vidas pois alguns temas gravados em filmes, novelas, propagandas de TV e até mesmo de Rádio levam uma vida inteira para ser esquecido e é claro de que quando aquele determinado som é ouvido, ele lembra algo que E-mail.: [email protected] 4 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização ficou na lembrança, que já passou ou está acontecendo. Inteligibilidade & Sensações: Auditivas Existem vários tipos de sensações auditivas, mas deve-se considerar um fator muito importante que é o da inteligibilidade. Define-se inteligibilidade quando o ouvido capta o som e o cérebro interpreta de maneira fácil e rápida. Ás vezes por sensações auditivas em determinados tipos de efeitos naturais de atraso no som, o cérebro confunde determinadas freqüências impedindo a noção exata do que se está ouvindo. Um exemplo de inteligibilidade é que ao se conversar no telefone é comum confundir o três e o seis. Isto ocorre porque as freqüências dessas palavras estão muito próximas e predominam para o cérebro as consoantes que complementam a frase; "ês ou eis”. Processadores de efeitos usados em shows ao vivo causam sensações catastróficas dependendo do tempo usado para que se alcance um ‘tipo qualquer desejado de atraso no áudio. ONDA SONORA Ciclo Para se entender realmente o que é freqüência, é necessário explicar primeiro o que é o ciclo: O ciclo é o movimento completo de uma onda sonora composto por compressão e Descompressão. O Ciclo nada mais é do que a formação de um círculo em forma de onda! Circulo Formação da Onda de uma freqüência Onda de meio Ciclo. Onda de Ciclo completo. E-mail.: [email protected] 5 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização A = Amplitude B = Tempo percorrido C = Compressão D = Descompressão No exemplo "A" a onda não completou o ciclo, é chamado de um uma onda de meio ciclo, mas já no exemplo "B", a onda percorre todo o movimento de compressão e descompressão, o qual é chamado de um ciclo de onda completa. Define-se onda como sendo uma variação periódica de um estado físico que se propaga na matéria ou no espaço. Compressão e Descompressão Ao movimento das cordas da-se o nome de vibração, o atrito da corda com o ar, comprime e descomprime o mesmo, de modo a produzir o som. Trata-se de uma onda sonora. Como é evidente, ela se propaga no meio material, que é o ar. Um exemplo de onda está nas cordas de um violão: Para que um som senoidal seja produzido, só é necessário um meio de propagação (no caso a ar) e dois movimento. ELEMENTOS DA ONDA - Elongação - Amplitude - Freqüência - Velocidade de propagação - Fase - Comprimento de Onda Elongação Chama-se de Elongação a distancia de um ponto qualquer da onda até o eixo x. Na figura abaixo, y é a elongação do ponto P. E-mail.: [email protected] 6 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização A elongação também pode ser chamada de amplitude eficaz. Amplitude A Amplitude máxima ou elongação máxima,é quando na formação de uma onda, não importando seu tempo de propagação, atinje o seu volume máximo, sua amplitude de pico. Isto ocorre quando se aumenta o volume de um programa musical com certos exagero, ocorrendo a amplitude máxima de pico, ou a elongação máxima. Amplitude é aquilo que, no dia a dia, costuma-se chamar de volume. Tecnicamente falando, amplitude é a quantidade de energia produzida por som qualquer ao longo do tempo. O importante é que se saiba que em gravações digitais de som, a amplitude (volume) não pode ultrapassar O(zero) dB. Gráfico de Amplitude com Elongação Máxima Amplitude de Pico Dá-se o nome de pico + à amplitude positiva, e pico – à amplitude negativa. Fase Para que a onda esteja em fase, é preciso que tenha a mesma elongação e o mesmo sentido. E-mail.: [email protected] 7 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização Os pontos "A" e "B" estão em fase, mas estão fora de fase com os pontos "C" e "D". Evidentemente os pontos "C" e "D" estão em fase, porque estão na ordem decrescente e no mesmo sentido de elongação. OBS: No caso de um alto-falante em fase, o cone deverá se deslocar para fora quando for testado com uma bateria de 9 volts. Os pólos deverão estar corretamente ligados, (+ com +) positivo com positivo e os pólos (com -) negativo com negativo. Comprimento de onda Chama-se de comprimento de onda a distância entre dois pontos com a mesma elongação. Comprimento de Onda Velocidade da Onda É a velocidade com que um ponto qualquer da onda se desloca até outro ponto em um determinado espaço de tempo percorrido pela mesma. E-mail.: [email protected] 8 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização Senoíde Frequencia igual a 1Hertz. No exemplo acima, a onda demorou 1 segundo para completar o ciclo, portanto, esta onda é igual a 1Hz. Nota: Hertz é uma unidade de medida de freqüências e recebe este nome em homenagem ao físico alemão Heinrich Rudolf Hertz. descobridor da freqüências. Formação de uma Onda Senoíde de 5 Hz Freqüência Defini-se freqüência como sendo os números de ciclo que a onda percorre em um segundo Em freqüência existe os múltiplos de Hertz 1- QuiloHertz ( abrevia-se kHz e vale 1.000 Hz ou seja Mil Hertz) 2- MegaHertz (abrevia-se MHz e vale 1.000.000Hz ou seja Um Milhão de Her1z) 3- GigaHertz (corresponde a 1.000.000.000Hz ou seja Um Bilhão de Hertz., não é usada em áudio, mas em microondas e em comunicações espaciais). Informação sobre freqüências a) O instrumento que preenche quase todo o espectro de freqüência é o piano, e é um dos Únicos. b) Cada nota, tom ou semi tom tem suas freqüências próprias, sendo que o padrão adotado de arredondamento é o LÁ, igual a 440 Hertz. c) Cada instrumento musical tem a sua própria faixa de freqüência. d) As freqüências consideradas infra-sons, são abaixo de 15 Hertz. E-mail.: [email protected] 9 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização e) As freqüências consideradas ultra-sons, são acima de 20 Her1z. f) Uma oitava acima corresponde a uma freqüência duas vezes maior. Assim uma oitava acima do LÁ que equivale a 440 Hertz é igual a 880 Hertz. O ouvido percebe freqüências num intervalo de 10 oitavas. Tabela de conversão (Padrão Lá 440 Hz) Nota RÉ SOLb SIB RÉ SOL SI MIb SOL SI MIb SOL SI MIb SOL SI MIb SOL SI MIb SOL SI MIb SOL SI MIb SOL SI MIb SOL SI MIb Freq 18,374 23,750 29,135 36,708 48,999 61,738 77,782 97,999 123,476 155,563 195,998 246,942 311,127 391,995 493,883 622,254 783,991 987,767 1244,508 1567,982 1975,533 2489,019 3135,963 3951,066 4978,032 6271,927 7902,133 9956,063 12543,85 15804,26 19912,12 Nota MIb SOL SI MIb LÁb DÓ MI LÁb DÓ MI LÁb DÓ MI LÁb DÓ MI LÁb DÓ MI LÁb DÓ MI LÁb DÓ MI LÁb DÓ MI LÁb DÓ MI Freq 19,445 24,500 30,869 41,203 51,903 65,406 82,407 103,826 130,813 164,814 207,652 261,626 329,627 415,305 523,251 659,255 830,609 1046,502 1318,510 1661,219 2093,004 2637,020 3322,437 4186,009 5274,041 6644,875 8372,018 10548,08 13289,75 16734,03 21096,16 Nota MI LÁb DÓ FÁ LÁ RÉb FÁ LÁ RÉb FÁ LÁ RÉb FÁ LÁ RÉb FÁ LÁ RÉb FÁ LÁ RÉb FÁ LÁ RÉb FÁ LÁ RÉb FÁ LÁ RÉb FÁ Freq 20,602 25,956 32,703 43,653 55,000 69,296 87,307 110,000 138,591 174,614 220,000 277,183 349,228 400,00 554,365 698,456 880,000 1108,730 1396,913 1760,000 2217,461 2793,826 3520,000 4434,922 5587,652 7040,000 8869,844 11175,31 14080,00 17739,68 22,350,62 Descrição da escala de notas do DÓ central do Piano DÓ RÉ MI FÁ SOL LÁ SI DÓ 261 Herts 293 Herts 329 Herts 349 Herts 391 Herts 440 Herts 493 Herts 523 Herts 1 oitava acima E-mail.: [email protected] Nota FÁ LÁ RÉb SOLb SIb RÉ SOLb SIb RÉ SOLb SIb RÉ SOLb SIb RÉ SOLb SIb RÉ SOLb SIb RÉ SOLb SIb RÉ SOLb SIb RÉ SOLb SIb RÉ Freq 21,827 27,500 34,648 47,499 58,270 73,416 94,999 116,541 146,833 189,997 233,082 293,665 369,994 466,164 587,329 739,989 932,327 1174,659 1479,978 1864,655 2349,318 2959,955 3729,310 4698,636 5919,910 7458,620 9397,372 11839,82 14917,24 18794,74 10 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização Tabela de conversão de Freqüência / Nota do Equalizador de 31 bandas FREQ Notas 20 FÁ 25 LÁb 31.5 RÉb 40 FÁ 50 LÁ 63 RÉb 80 FÁ 100 LÁ 125 RÉb FREQ Notas 160 FÁ 200 LÁ 250 RÉb 315 FÁ 400 LÁ 500 RÉb 630 FÁ 800 LÁ 1k RÉb FREQ Notas 1.2k FÁ 1.6k LÁ 2k RÉb 2.5k FÁ 3.1k LÁ 4k RÉb 5k FÁ 6.3k LÁ 8k RÉb FREQ Notas 10k FÁ 12k LÁ 16k RÉb 20k FÁ - - - - - Timbre Como na natureza (e nos instrumentos musicais!!!) não existem sons feitos com freqüências únicas, é o timbre, com seu conteúdo harmônico (de freqüência distintas), que caracteriza a sonoridade de cada instrumento ou voz. O timbre "marca registrada", a "impressão digital" de um som. Este arquivo contém a mesma nota A4 (LÁ 4) tocada por três instrumentos: um piano, um trompete e um violão. Observando os gráfico, cada instrumento tem um "desenho" diferente. Este "desenho" é o que se chama de envelope. O envelope é composto pelo attack (ataque), decay (decaimento), sustain (sustentação), e release (finalização). Cada um dos instrumentos tem características completamente distintas. Enquanto o trompete tem um ataque rápido, um decaimento de curtíssima duração, uma sustentação extremamente uniforme e prolongada e uma finalização breve, nos outros dois instrumentos, o ataque também é rápido, mas o decaimento é bem mais pronunciado (especialmente no violão), a sustentação tem menor duração (com mais oscilação no violão) e a E-mail.: [email protected] 11 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização finalização é mais gradual. O envelope mostra a evolução de um som ao longo do tempo. Suas características são resultado da interação entre os elementos que compõem um timbre. São eles: - Onda fundamental (a primeira de todas as freqüências de um som) - Número de harmônicos ( múltiplos inteiros da onda fundamental) - Distribuição dos harmônicos - Intensidade relativa de cada harmônico - Inarmônico das parciais (freqüências não harmônicas) - Intensidade total das partes somadas à fundamental. As notas de um piano estão afinadas de acordo com a tradição da música tonal. Elas vão do A0 (La 0), cuja freqüência é de 27.5 Hz até o C8 (Dó 8), com frequencia de 4.168.01 Hz. Se esta faixa entre 27.5 Hz e 4.168.01 Hz fosse a única a ser considerada, não seriam necessários equipamentos capazes de reproduzir freqüências acima de 4.186.01 Hz para se ouvir bem um piano. Mas justamente, porque o timbre de um instrumento é composto também por seus harmônicos e inarmônicos, é que as freqüências a serem consideradas atingem valores bem elevados. Exemplificando, harmônicos são múltiplos inteiros dá fundamental. Assim, um instrumento, com a fundamental em 3 kHz, inclui vários harmônicos misturados à fundamental de forma particular,criando sua sonoridade própria. Os primeiros harmônicos de uma fundamental de 3 kHz estão em 6kHz, 9 kHz, 12 kHz, 15 kHz, 18 kHz, 21, 24 kHz e assim por diante (2X3 kHz, 3X3 kHz, 4X3kHz). Além disso, o fato do ser humano Ser incapaz de ouvir freqüências assim de 20 kHz não implica na inexistência de harmônicos e inarmônicos acima deste valor. Eles existem e se combinam à fundamental de maneira que afetam o timbre que se escuta. Dinâmica Dinâmica nada mais é do que variações de amplitude (volume) ao longo do tempo. Em linguagem musical, há as seguintes possibilidades : pp p mp mf f ff Pianíssimo (muito suave) Piano (suave) Mezzo piano (moderamente suave) Mezzo forte (moderamente forte) Forte (forte) Fortíssimo (muito forte) Há dois trechos musicais de curta duração. O primeiro tem grande variação dinâmica; o segundo tem uma variação menor. E-mail.: [email protected] 12 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização A variação da dinâmica pode ser facilmente visualizada no gráfico Gráfico de Onda com Sinal Fraco e Sinal Forte A = LINHA DE AMPLITUDE ALTA B = LINHA DE AMPLITUDE BAIXA Duração "É o menor intervalo de tempo o qual uma: vibração é produzida em decorrência de um único toque". A duração de um determinado som, tecnicamente, trata-se do tempo de vibração de um objeto qualquer em decorrência de uma única excitação. Nele há a nota F4 (FA 4) de um piano gravada duas vezes, na primeira sem o ,efeito de sustain (pedal de sustentação) a segunda com o efeito. Note como o efeito de sustain também afeta o envelope do som. No próximo exemplo foi gravada uma onda pura de 200 Hz, com duração de 10 milissegundos e, depois, a mesma freqüência com 5 segundos de duração. E-mail.: [email protected] 13 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização Definição de Comprimento de Onda = espaço percorrido pela onda até completar um ciclo. T = espaço percorrido em um intervalo de tempo igual ao período (T) é o comprimento de onda ( ) Lambida). Então teremos : =VxT como T = 1 ÷ T =V÷F Na acústica C é o símbolo da velocidade do som =C÷ F onde C = ( 344 m/s ) = Comprimento da onda (esse símbolo lê-se “ Lambida ” ) F = freqüência da Onda em Hertz F = 1 ÷ T, onde T é o período em segundos. “ Para se calcula o comprimento de uma onda basta dividir a velocidade pela freqüência, teremos o comprimento da mesma ” Ex.: 40 Hz corresponde a 8,6 metros, pois Uma onda de 1KHz é igual a 0,344 metros. = 344 ÷ 40 corresponde a 8,6 metros. = 344 ÷ 1.000 = 0,34,4 centímetros (0,344 x 100 = 34,4 cm). Velocidade do som É bom saber que a variação da temperatura ou da umidade do ar, é um fator muito importante para a equalização e alinhamento do P.A. Devido a variação da temperatura, a E-mail.: [email protected] 14 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização velocidade do som no ar úmido, varia conforme a pressão, o mesmo acontece com a temperatura. Tabela de variação da velocidade conforme a temperatura Temperatura -20º C -15º C -10º C -05º C 00º C 10º C 15º C 20º C 25º C 30º C 35º C 40º C Velocidade do Som C = 318,89 m/s C = 322,04 m/s C = 325,17 m/s C = 328,28 m/s C = 331,38 m/s C = 337,55 m/s C = 340,65 m/s C = 343,76 m/s C = 346,91m/s C = 350,10 m/s C = 353,37 m/s C = 356,37 m/s Fase da Onda Fase da onda senoidal em relação a uma freqüência Somatórias das Ondas Ondas da mesma freqüência, somadas, geram uma nova onda de freqüência igual, somando a amplitude de cada uma. E-mail.: [email protected] 15 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização Cancelamento de Fase Ondas de 180º anulam-se quando somadas. Veja no exemplo abaixo: decibel/dB No áudio e na eletrônica,a unidade usada para medir nível ou intensidade de pressão sonora é o dB. Nota: dB quer dizer decibel, que é a décima parte do bel, em homenagem ao grande físico Alexander Grahan BeIl, que foi o inventor do telefone, E-mail.: [email protected] 16 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização Esta unidade foi criada para medir perdas entre duas extremidades nas linhas telefônicas da época, e esta unidade perdura até nossos dias. O dB não tem sua aplicação restrita ao Nível de Intensidade Sonora ( SPL – Soud Pressure Level ), é uma unidade de uso geral. No aparelho de som doméstico, se usa muito a escala em dB, isto não quer dizer que esta unidade esteja comparando o som que sai das caixas com o limite de audição, e sim com um nível de referência de potencia elétrica, que é o de 1 Watt. Note: SPL é a grandeza usada como referência. Exemplos de níveis de dB SPL 130 dB – Limite máximo de audição 120 dB – Turbina de Avião 80 dB – Tráfego intenso 75 dB – Rua sem Tráfego 70 dB – Conversa em voz baixa 0 dB – Limite mínimo de audição Para que se entenda a matemática do decibel ou seja, a relação entre a maior e a menor grandeza, é usado o logaritmo, que faz esta divisão, O resultado da diferença desta grandezas é enorme, e a escala logarítmica tem a capacidade de reduzir esta relação. “ A própria resposta do nosso tímpano é logarítmica” MIDI x ÁUDIO Tanto a gravação MIDI quanto a de áudio apresentam vantagens e desvantagens. É importante, portanto, conhecer as diferenças básicas entre os dois formatos para saber explorar melhor as características de cada um. A sigla MIDI significa Musical Instrument Digital Interface. É um protocolo que permite a Comunicação entre equipamentos musicais eletrônicos, como teclados, sintetizadores, módulos de som e computadores. No painel traseiro dos modelos convencionais, há três conectores: MIDI IN (recebimento de informações), MIDI OUT (envio) e MID THRU (passagem), Existem também outros tipos de conexões utilizados para a transmissão de dados MIDI, como as portas Joystick e,USB. Cada uma das notas de um teclado, por exemplo, está associada a um circuito eletrônico, Desse modo, quando qualquer uma é tocada, são enviados dados pelo MIDI OUT do equipamento, seguindo até o MIDI IN de um módulo de som ou placa de áudio de um computador que esteja conectado a ele, Quando essa tecla é acionada, um de informações se forma: E-mail.: [email protected] 17 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização 1. Note On/Off" qual nota foi acionada; 2. Velocity. a intensidade com que a nota tocada; 3. Volume. o volume da nota; 4 . Pan - a imagem estereofônica: som para a esquerda, para o centro ou para a direita, etc. Midi OUT do teclado envia dados para o Midi IN do Computador Midi IN do teclado envia dados para o Midi OUT do computador As informações contém apenas parâmetros. Portanto, são armazenadas em arquivos pequenos, não contendo neles propriamente o som que está dentro dos próprios teclados (chips internos de memória), módulos ou placas de áudio. Geralmente, esses bancos de patches podem ser sofisticados, representando fielmente os timbres dos instrumentos. São chamados de wavetable, pois apresentam pequenas amostras de sons reais para a execução dos arquivos MIDI. Um conjunto de amostras é gravado em memória ROM (somente leitura) da placa de áudio e, cada vez que um arquivo MIDI é executado, são elas que servem de base para que o som possa ser reproduzido. Há, porém, grande variedade de qualidade entre os equipamentos que utilizam essa tecnologia" desde placas de baixo custo, passando por outras com preços mais elevados e teclados eletrônicos populares, até os módulos de timbre e sintetizadores:, mais completos. Atualmente, um grande número de computadores já vem equipado com placas com síntese wavetable. Existe uma forma de bancos de timbres mais simples, que utiliza a síntese por FM. Ela "imita" os sons dos instrumentos musicais por meio de modulações de ondas. É comum nas placas mais baratas e nas chamadas on board (integradas na própria motherboard do computador). Como os timbres são gerados a partir de cálculos matemáticos, esse tipo de síntese possui uma sonoridade artificial. ÁUDIO Quando se fala áudio, está se falando de som ou, melhor dizendo, das ondas sonoras que se propagam pelo ar (energia acústica).Partindo de um transdutor ' um microfone,por exemplo , que transforma a energia acústica em elétrica, é enviado um sinal para um pré-amplificador (contido no próprio gravador,. mesa de som etc.). Elas podem ser armazenadas de duas maneiras: 1 – pelos gravadores analógicos como fluxo contínuos de variações magnéticas que são registradas na fita; E-mail.: [email protected] 18 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização 1- O som captado pelo microfone(variação de pressão no ar) é transformado em impulsos elétricos. 2- Os impulsos são convertidos em um fluxo contínuo de variações elétricas. 3- Esse fluxo é então registrado na fita magnética 4- Para ouvir o que foi gravado, ocorre o processo inverso: fluxo contínuo de variações elétricas é amplificado e transformado em variações de pressão no ar através dos auto-falantes.Experimente colocar suavemente as pontas dos dedos num cone de auto-falante, você vai sentir um deslocamento do cone para frente e para trás, transformando energia elétrica em vibrações mecânicas. 2 - passando pelos conversores A/D (Analógicos Digitais) que estão ligados às placas de áudio - ou contidos nelas -que convertem esses sons em códigos binários, armazenado-os dentro de HDs (Hard Disks) ou outro tipo de mídia, como MDs, CDRs etc. Em ambos os casos, no momento em que se decide ouvir o que gravou, o processo inverso acontece, A cabeça de leitura do gravador recebe o fluxo de variações magnéticas registradas na fita e o converte num sinal elétrico, levado para o amplificador e, deste, para os altofalantes (caixas acústicas), que, ao se movimentarem para frente e para trás, reproduzem a variação de pressão no ar;(ondas sonoras) provocada originalmente pela voz no momento da gravação. No sistema digital. os dados (código binário) são transformados em sinais elétricos por meio do conversor D/A (digital-analógico) da placa instalada no computador, percorrendo o mesmo caminho até a saída.do som nos alto-falantes. A placa de som instalada no computador possui dois conversores: AD (Analógico-Digital) e o DA(Digital-Analógico). Eles soa responsáveis pela transformação de impulsos elétricos em código binário e vice-versa. VANTAGENS E DESVANTAGENS O arquivo (ou informação MIDI) tem como grandes vantagens o tamanho extremamente reduzido – pois todas as informações de uma música podem estar contidas em alguns kilobytes ", e também o fato de que a alteração de timbres, a tonalidade ou mesmo o ajuste de notas tornam-se muito mais fáceis, já que se trata de apenas de mudança de informação. O que ocorre, porém, é que a qualidade do áudio não estará somente ligada à execução, mas também à do gerador de sons que estiver reproduzindo a música. Cada minuto de áudio com característica de CD, entretanto, ocupa cerca de 10 Mb no disco rígido, sendo muito mais difícil quaisquer parâmetro, porque o som final já está armazenado. A qualidade conseguida, porém, é muito superior, afinal se trata da cópia fiel do que se ouve. PARÂMETROS ELEMENTARES DE ÁUDIO DIGITAL Conversão Analógica Digital (AD) e Digital Analógica (DA) O som é um processo contínuo de variações de pressão no ar. Para que isso seja digitalizado é necessário um conversar AD (Analógico Digital). A qualidade do som convertido definida por três fatores: os componentes eletrônicos, a taxa de amostragem (sample rate) e a taxa E-mail.: [email protected] 19 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização de resolução (sample resolution ou bit deph). Os componentes eletrônicos, bem como a proximidade da fonte de energia, são responsáveis pela quantidade de ruído somada ao som convertido O uso de placas comuns, cujos conversores são acoplados, tem por conseqüência uma interferência elétrica do circuito de alimentação CPU. As profissionais são conectadas aos conversores por cabos, minimizando a interferência elétrica. A sample rate – ou taxa de amostragem – define a quantidade de amostras do som original que será captada a cada segundo. Fazendo uma analogia: em um filme são utilizados 24 fotogramas por segundo. Ao analisar-se uma foto, não se tem a impressão de movimento. Mas quando são mostrados os 24 fotogramas em um segundo, a mente humana não percebe o intervalo entre eles. A diferença é que no áudio com qualidade de CD, por exemplo, são necessárias 44.100 amostras (samples) por segundo, Ou seja, cada sample tem a duração de 1/44.100 de segundo, tornando-se imperceptível. No cinema, recria-se o movimento. No áudio, a onda sonora original. Cada uma das amostras representa o nível de amplitude (volume) dessa onda em um dado instante de tempo (veja quadro 1). O som que sai dos sistemas digitais passa pelo processo inverso. Ou seja: uma réplica da onda original é criada a partir das amostras, o que é chamado de conversão DA (digital-analógica). O teorema de Nyquist, diz que, para poder gravar um determinado som, o valor da sample rate (taxa de amostragem) deve ser igual ao dobro da freqüência mais aguda possível (dentro dessa sample rate). Isso quer dizer que se o ouvido humano é capaz de ouvir entre 20Hz e 20 kHz é necessária uma sample rate de pelo menos 40 kHz, A taxa de 44,1 kHz (44.100 Hz) do CD de áudio torna possível registrar freqüências de até 22,5 kHz (22.050 Hz), o que estabelece um hendroom (reserva) de 2.050 Hz (22.050 - 20.000). Alguns equipamentos chegam a apresentar taxas de 88 kHz, 96 kHz ou mesmo 192 kHz. Isso toma-se justificável pois, quanto menor à distancia entre os samples, mais precisão se tem na representação da onda original. Com a taxa de 44,1 kHz, o intervalo entre um sample e outro é de 22,67 microssegundos (22,67 milionésimos de um segundo); com 48 kHz, o intervalo cai para 20,83 microssegundos; com 96kHz, para10,41 microssegundos e, finalmente, com 192kHz, para 5,2 microssegundos. Diferenças de até 15 microssegundos são facilmente percebidas pela média das pessoas. Portanto, para representar, da maneira mais fiel possível, a posição de uma determinada fonte sonora, é necessária uma taxa de 192 kHz (com 5,2 microssegundos de intervalo entre um sample e outro). Esta é a taxa de resolução do Super Áudio CD (novo formato criado para substituir o CD de áudio). E-mail.: [email protected] 20 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização Uma onda representa analogicamente apresenta uma variação contínua de voltagem similar à variação de pressão no ar, provocada pela fonte sonora. Os sistemas digitais a variação de pressão no ar (som) através de milhares de amostras por segundo. Essas amostras são como fotogramas sonoros. Como estão muito próximas entre si, reconstituem a onda original. O processo de transformação de uma onda sonora (variação de pressão no ar) em uma representação digital é chamado de conversão analógico-digital. Na ilustração abaixo, os samples são representados por pequenos “degraus” que, unidos, reproduzem a onda sonora original. Quanto mais próximos os samples estiverem uns dos outros, mais precisa será a representação digital da onda sonora. A taxa de amostragem (sample rate) padrão do CD E-mail.: [email protected] 21 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização áudio é de 44,1 I(Hz (44. 100 samples por segundo). Atualmente, os equipamentos profissionais mais sofisticados atingem a taxa de 192 kHz (192.OO samples por segundo). Quando o som digitalizado ( transformado em samples ) é reproduzido, ocorre o que chamamos de conversão digital.analógica. Uma réplica da onda sonora original é criada a partir deste processo. SAMPLE RESULUTION (Bit Depth) O termo bit vem da contração entre as palavras em inglês binary e digit - referindo-se a uma unidade de informação de capacidade de armazenamento – e é definido como único caractere de uma linguagem de apenas dois caracteres, como os dígitos binários 0 ou 1. Em lima analogia com um bit sendo uma letra, uma palavra com oito bits recebe o nome de byte. Este termo é uma contração de by eigth, que deriva do conceito de um bit multiplicado por oito. Em um sistema de gravação digital de áudio, cada bit representa estados possíveis no eixo das amplitudes com a representa ou ausência de som. Se cada bit representa dois lados possíveis, em um arquivo de três bits, ocorreriam até 2³ (2 x 2 x 2 = 8)combinações: (000, 001, 011, 111, 110, 100 e 101.Um arquivo de áudio com oito bits pode apresentar até 2/8 (2x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 256) combinações possíveis ou níveis de amplitude. Em um arquivo de 16 bits, tem-se até 2/16 níveis de amplitude, ou seja, 65.536. Em um arquivo de 24 bits, tem-se 2/24 níveis de amplitude, ou seja, 16.777.216. Portanto, cada bit adicional dobra a quantidade possível de níveis de amplitude representáveis. Nº De bits 8 bits 16 bits 18 bits 20 bits 24 bits Nº de níveis de amplitude 256 níveis 65.536 níveis 262.144 níveis 1.048.576 níveis 16.777.216 níveis A resolução da amplitude (número de níveis possíveis) de um sample (amostra) em um processo de gravação digital é chamada de Quantization (Quantização), Como cada bit pode ainda representar uma variação de até 6 dB de amplitude. E-mail.: [email protected] 22 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização Nº De bits Nº de níveis de amplitude 8 bits 48 dB 16 bits 96 dB 18 bits 108 dB 20 bits 120 dB 24 bits 144 dB Qual é a implicação disso? Em uma apresentação de música popular, raramente, ocorrem variações dinâmicas extremas. A variação dinâmica é a diferença entre o maior e o menor nível de amplitude de uma música. Assim, 16 bits, o padrão do CD áudio, parece ser bem adequado. Mas, se tomar-se como referência a gravação de uma orquestra ao vivo, isso muda totalmente. Dependendo da obra, ocorrem momentos de "quase-silêncio" (pianíssimo) até os de "explosões" (fortíssimo). Nestes caso, podem ocorrer variações superiores a 120 dB. Curiosamente, é nos momentos de menor amplitude, que uma gravação feita com sampling resolution mais evada faz a diferença, Isso acontece porque em valores de amplitude muito baixos, próximos ao zero axis (eixo zero). é necessário um número maior de bits para que o som seja registrado com mais detalhamento e precisão. . Concluindo : Sample rate e sample resolution representam os valores possíveis em um Gráfico cartesiano, onde X é o tempo e Y, a amplitude. O processo de registro dos níveis de amplitude (eixo Y) ao longo do eixo do tempo (eixo X ), em uma série finita de valores discretos, é chamado de Sampling. Em um gráfico representando um. arquivo com 8 bits e 22 kHz (256 x 22,050), por exemplo, poderá ter até 5.664.800 pontos. Já em um arquivo com 24 bits e 192 kHz (16.777.216 x 192.000), este valor sobe para 3.221.225.472.000 pontos. IMAGEM SONORA O número de canais define a "imagem panorâmica" do som. Quanto maior, mais "realista" o resultado. A idéia é tentar simular a sensação de ouvir" ao vivo" . Os sistemas sorround (com múltiplos canais) mais sofisticados chegam a ter 7.1 canais (7 canais discretos, isto é, distintos e independentes, mais 1 canal só para as baixas freqüências - 200Hz). O DVD, por exemplo, trabalha com 5.1 canais (5 canais discretos mais 1 para baixas freqüências). Na internet, embora seja teoricamente possível trabalhar com sorround, na prática, isto é pouco viável; a grande maioria dos usuários conta. com a.penas duas caixas de som (stereo) ligadas ao micro, Muitos desenvolvedores, inclusive, trabalham só com arquivos mono, para torná-los "mais leves", isto é, menores. Dica: Para se calcular o tamanho em MB (megabytes) de um arquivo de áudio não comprimido, há uma fórmula simples: Sampling Rate X Tempo (em segundos) E-mail.: [email protected] 23 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização X Nº de bytes (1 se 8 bits; 2 se 16 bits; 3 se 24 bits) X N° de canais EQUALIZADORES (FILTROS) Equalizar é a maneira mais correta de conseguir a melhor resposta e o melhor timbre de um determinado som, qualquer que seja a fonte geradora. Existem vários tipos de equalizadores (filtros), tanto físicos (de rack) quanto virtuais (plugins), Fabricados com diversos recursos, para a obtenção de um melhor resultado sonoro, cada um possui suas peculiaridades, Os mais procurados pelos profissionais de áudio são aqueles que oferecem os ajustes mais finos. Para conseguir melhor equilíbrio entre todas as Freqüências, esse filtro é fundamental. Deve-se buscar, porém, captar o som natural dos instrumentos ou do que se desejar - seu timbre puro - por meio de bons microfones, cada qual qualificado para sua função. Basicamente os equalizadores se apresentam em seis tipos: - GRÁFICO - SHELVING (PEAKING) - SEMIPARAMÉTRICO - PARAMÉTRICO - NOCH FILTER - HPF – LPF - PARAGRÁFICO EQUALIZADORES GRÁFICOS O equalizador gráfico tem como principal característica um conjunto de faders deslizantes, que acentuam ou atenuam freqüências predefinidas. Esses controles criam formas como "sorriso", "bigode", "morrinhos", dentre outras. Tal folclore pode comprometer. e muito - o resultado do áudio, Esse tipo de equalizador é muito bem aceito em todas as aplicações, seja P.A., monitor ou Estúdio. Atualmente, é usado para alinhamento de sistemas de sonorização profissional, bem como de salas de gravação mixagem e masterização. Basicamente existem três tipos de equalizadores gráficos: EQUALIZADOR DE UMA OITAVA – as freqüências são divididas em 10 bandas: 32 – 64 – 125 – 250 – 500 – 1K – 2K – 4K – 8K – 16K E-mail.: [email protected] 24 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização EQUALIZADOR DE DOIS TERÇOS DE OITAVA – as freqüências são divididas em 15 bandas: 25 – 40 – 63 – 100 – 160 – 250 – 400 – 630 – 1K – 1,6K – 2,5K – 4K – 6,3K – 10K – 16K EQUALIZADOR EM TERÇO DE OITAVA – as freqüências são divididas em 31 bandas: 20 – 25 – 31,5 – 40 – 50 – 63 – 80 – 100 – 125 – 160 200 – 250 – 315 – 400 – 500 – 630 – 800 – 1K – 1,2K – 1,6K 2K – 2,5K – 3,1K – 4K – 5K – 6,3K – 8K – 10K – 12K – 16K – 20K Equalizador TC Native de 1/3 de oitavas Divisão no espectro de freqüência Uma oitava corresponde a uma razão de 2:1 (oitava acima) ou de ½ (oitava abaixo) na Freqüência. Como essa variação é uma fração, para subdividi-Ia em três partes iguais, deve-se extrair sua raiz cúbica: 2 elevado a ½ = raiz cúbica de 2 = 1.2599 Para a obtenção dessa escala de freqüências, divide-se o espectro não em terços de oitavas, mas em décimos de décadas, afim de que se tenha décadas "redondas", Por exemplo: 25 Hertz, 250 Hertz, 2500 Hertz, O resultado é quase mesmo, porque 10 elevado a 1/10 = 1,2589, Este resultado é muito próximo da raiz cúbica de dois e, portanto pode ser considerado a 1/3 de oitavas, A ISO – Associação Internacional de Padrões Técnicos, a mesma das famosas Normas ISO 9000 - definiu uma Seqüência numérica para medidas de freqüência com base em proporções de terços de oitavas arredondadas. Com isso, a escala da banda de áudio utilizada nos equalizadores de 1/3 de oitavas ficou dividida da forma habitual. Um equalizador de 31 bandas tem uma extensão de aproximadamente dez oitavas. Se a opção é pela utilização de 30 bandas, o EQ deverá ter dez oitavas dividido por 30 bandas, sendo E-mail.: [email protected] 25 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização igual a 1/3 de oitava por banda. SHELVING (peaking) É aquele onde apenas um potenciômetro (knob) controla uma faixa de freqüência préEstabelecida definindo a intensidade da freqüência desejada onde a largura de banda já é prédeterminada. Este tipo de equalizador não permite uma correção precisa em uma dada freqüência. Assim ao atenuar uma freqüência de médios que está em excesso no ambiente irá também atenuar outras freqüências. Nesta atenuação talvez se tenha uma alteração em regiões que seria importante para um bom resultado do som. Este tipo de equalização é encontrado em mixers de pequeno, médio e grande porte,. MID EQ (Freqüências Médias) E-mail.: [email protected] 26 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização Como mostra no gráfico, a freqüência central de 1kHz em mais ou menos 12dB, a medida que se acrescenta para uma determinada amplitude (volume de ganho) ela arrasta as frequencias laterais (vizinhas) de ambos os lados. HI EQ (Freqüências Altas) LOW EQ (Freqüências Baixas) E-mail.: [email protected] 27 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização SWEEP Estes tipos de equalizadores possuem os seguintes parâmetros: um botão que acentua ou atenua uma freqüência pré-estabelecida e um botão para efetuar a varredura dessa freqüência. O filtro Sweep também possui a largura de banda fixa. Muita mesas de som (consoles) de grandes marcas possuem este tipo de, filtro (equalizador),mas com diferenças largura de banda. No gráfico temos um exemplo simultâneo de bandas cuja distância entre elas também resultam em diferentes característica do filtro. E-mail.: [email protected] 28 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização HPF & LPF HIGHPASSFILTER& LOWPASSFILTER PARAGRÁFICOS Esses tipos de filtros são encontrados em equipamentos digitais e virtuais. Mesas digitais. Com displays em cristal líquido, apresentam equalizadores paramétricos com interfaces gráficas, Possibilitando ao usuário a visualização do resultado obtido ao usar o filtro, bem como os plug-ins utilizados nos softwares. Equalizador Paragráfico Sound Forge E-mail.: [email protected] 29 Estúdio de Gravação - Mixagem e Masterização Equalizador paragráfico da Waves de 10 bandas Conclusão Os filtros mais comuns Usados nas mesas analógicas de pequeno porte, em home studios, ou até em pequenos estúdios, são shelvins nas altas e baixas freqüências, e sweeps nas medias freqüências. As mesas digitais possuem os filtros paragráficos de três ou mais bandas. Dentro dos softwares, sejam multitrack como o Sonar, Logic Audio, Nuendo, Cubase, Pro Tools ete., ou nos de edição estéreo, como o Sound Fourge, Wave Labs etc., os plug-ins de equalizadores paragráficos apresentam-se das, mais variadas formas, dando ao usuário a opção de aplicar filtros de alta precisão e qualidade em seus trabalhos. E-mail.: [email protected]
