Olá Visitante, se gosta do forum e pretende contribuir com um donativo para auxiliar nos encargos financeiros inerentes ao alojamento desta plataforma, pode encontrar mais informações sobre os várias formas disponíveis para o fazer no seguinte tópico: leia mais... O seu contributo é importante! Obrigado.
Em música, chama-se timbre à característica sonora que nos permite distinguir se sons de mesma freqüência foram produzidos por fontes sonoras conhecidas e que nos permite diferenciá-las. Quando ouvimos, por exemplo uma nota tocada por um piano e a mesma nota (uma nota com a mesma altura) produzida por um violino, podemos imediatamente identificar os dois sons como tendo a mesma freqüência , mas com características sonoras muito distintas. O que nos permite diferenciar os dois sons é o timbre instrumental. De forma simplificada podemos considerar que o timbre é como a impressão digital sonora de um instrumento ou a qualidade de vibração vocal.
Embora as características físicas responsáveis pela diferenciação sonora dos instrumentos sejam bem conhecidas, a forma como ouvimos os sons também influencia na percepção do timbre. Este é um dos objetos de estudo da psicoacústica.
Fundamentação física do timbre
Embora este fenômeno seja conhecido há séculos, somente há algumas décadas, com o advento da eletrônica foi possível compreendê-lo com mais precisão.
O Lá central do piano possui a freqüência de 440Hz. A mesma nota produzida por um violino possui a mesma freqüência. O que permite ao ouvido diferenciar os dois sons e identificar sua fonte é a forma da onda e seu envelope sonoro.
Forma de onda
Quando uma corda, uma membrana, um tubo ou qualquer outro objeto capaz de produzir sons entra em vibração, uma série de ondas senoidais é produzida. Além da frequência fundamental, que define a nota, várias freqüências harmônicas também soam. O primeiro harmônico de qualquer nota tem o dobro de sua freqüência. O segundo harmônico tem freqüência uma vez e meia maior que o primeiro e assim por diante. Qualquer corpo em vibração produz dezenas de freqüências harmônicas que soam simultaneamente à nota fundamental. No entanto o ouvido humano não é capaz de ouvir os harmônicos com freqüencia superior a 20000Hz. Além disso, devido às características de cada instrumento ou da forma como a nota foi obtida, alguns dos harmônicos menores e audíveis possuem amplitude diferente de um instrumento para outro.
Se somarmos a amplitude da freqüência fundamental às amplitudes dos harmônicos, a forma de onda resultante não é mais senoidal, mas sim uma onda irregular cheia de cristas e vales. Como a combinação exata de amplitudes depende das características de cada instrumento, suas formas de onda também são muito distintas entre si. Veja os exemplos abaixo:
Forma de onda produzida por uma flauta
Forma de onda produzida por um xilofone. Note que no início da nota (ataque), a onda possui muito mais harmônicos, que se devem à batida pela baqueta. Depois disso, a forma de onda é resultado somente da vibração da madeira
Envelope sonoro
Não é só a forma de onda que define que um som é produzido por determinado instrumento, mas também a forma como o som se inicia, se mantém e termina ao longo do tempo. Esta característica é chamada envelope sonoro ou envoltória sonora. Ainda que as formas de onda de dois instrumentos sejam muito parecidas, ainda poderíamos distingui-las pelo seu envelope. O envelope é composto basicamente de quatro momentos: Ataque, decaimento, sustentação e relaxamento. Este perfil, conhecido como envelope ADSR, é mostrado abaixo:
A imagem ao lado mostra o envelope característico de três instrumentos. O primeiro é de uma tabla, espécie de tambor da Índia. Veja como o som surge quase instantaneamente após a percussão da pele pelas mãos do executante e como cada nota tem uma duração muito curta. A segunda onda mostra três notas produzidas por uma trompa. Aqui a nota se inicia com um aumento mais gradual de intensidade, sofre um pequeno decaimento após o início da nota e dura todo o tempo em que o trompista mantém o sopro, desaparecendo de forma bastante rápida ao final das notas. O terceiro exemplo mostra uma longa nota produzida por uma flauta. O som surge muito suavemente, se mantém com amplitude quase constante e depois desaparece também lentamente. Vejamos com mais detalhes cada um dos momentos presentes nestes exemplos:
Ataque: é o início de cada nota musical. Em um instrumento de corda tocado com arco, o som surge e aumenta lentamente de intensidade, assim como no exemplo da flauta. Se a mesma corda for percutida o som surgirá muito rapidamente e com intensidade alta. Dependendo do instrumento, o ataque pode durar de alguns centésimos de segundo até mais de um segundo.
Decaimento: em alguns instrumentos, após o ataque o som sofre um decaimento de intensidade antes de se estabilizar. Em um instrumento de sopro, por exemplo, isso pode se dever à força inicial necessária para colocar a palheta em vibração, após o que a força para manter a nota soando é menor. Normalmente dura apenas de alguns céntésimos a menos de um décimo de segundo. Nos exemplos mostrados, o decaimento é claramente perceptível nas notas da tabla e levemente na segunda nota da trompa.
Sustentação: corresponde ao tempo de duração da nota musical. Na maior parte dos instrumentos este tempo pode ser controlado pelo executante. Durante este tempo a intensidade é mantida no mesmo nível, como as notas da trompa e da flauta na imagem. Alguns instrumentos (principalmente os de percussão) não permitem controlar este tempo. Em alguns casos o som nem chega a se sustentar e o decaimento inicial já leva o som diretamente ao seu desaparecimento, como na tabla.
Relaxamento: final da nota, quando a intensidade sonora diminui até desaparecer completamente. Pode ser muito brusco, como em um instrumento de sopro, quando o instrumentista corta o fluxo de ar, ou muito lento, como em um gongo ou um piano com o pedal de sustentação acionado. Na imagem acima, a nota da flauta tem um final suave devido à reverberação da sala onde a música foi executada, que fez o som permanecer ainda por um tempo, mesmo após o término do sopro.
A combinação entre os tempos de ataque, decaimento, sustentação e relaxamento é tão importante para permitir reconhecer o timbre de um instrumento, que em alguns casos usa-se um sintetizador ou sampler para alterar estes tempos e criar timbres totalmente novos a partir do som de instrumentos conhecidos.
Em música, altura refere-se à forma como o ouvido humano percebe a freqüência dos sons (i.e. o tom). As baixas freqüências são percebidas como sons graves e as mais altas como sons agudos, ou os tons graves e os tons agudos. Tom é a altura de um som na escala geral dos sons.
Como em vários outros aspectos da música, a percepção das alturas é relativa. Isso significa que a maioria das pessoas percebe as alturas em relação a outras notas em uma melodia ou um acorde. Algumas pessoas tem a capacidade de perceber cada freqüência de modo absoluto. Diz-se que estas pessoas têm ouvido absoluto. Isto, em si, já é prova bastante para a explicação científica que seres humanos são capazes de ouvir um mesmo som, diferentemente; ou seja, os nossos ouvidos não escutam sons da mesma maneira. O que uma pessoa percebe num som produzido, outra pessoa percebe diferentes detalhes (i.e. as qualidades harmônicas e inarmônicas do som) no mesmo som produzido---mesmo se as duas pessoas tiverem audição absoluta, ou relativa.
Embora a altura esteja intimamente relacionada com a freqüência, é mais comum, em música, que se utilizem os nomes das notas. e os nomes das notas são definidos de acordo com sua disposição dentro de uma escala musical. Existem muitas escalas possíveis, desde a escala pentatônica chinesa até as escalas microtonais indianas (Ragas). Na música ocidental costuma-se utilizar uma escala de 7 notas, a escala diatônica que pode estar em modo maior ou menor. Na escala de Dó maior, por exemplo, as notas, correspondentes às alturas são: Dó, Ré, Mi, Fá, Sol, Lá e Si, após o que os nomes se repetem.
A distância entre duas alturas percebidas é chamada de intervalo. A distância entre a nota Dó e a próxima nota Dó é chamada de intervalo de oitava (por ser a oitava nota a partir do primeiro Dó). A percepção dos intervalos pelo ouvido humano é logarítmica. Isso significa que uma progressão exponencial de freqüências é percebida pelo ouvido como uma progressão linear de intervalos.
Vejamos um exemplo: a nota Lá acima do Dó central do piano (normalmente chamada Lá4) tem freqüência de 440Hz. A nota Lá uma oitava abaixo (Lá3) tem exatamente a metade da freqüência (220Hz). A nota Lá uma oitava acima (Lá5) tem o dobro da freqüência da primeira (880Hz). Embora a diferença de freqüências entre Lá3 e Lá4 (220Hz) seja a metade da diferença entre Lá4 e Lá5 (880Hz) os intervalos são percebidos como sendo iguais.
A mínima freqüência que o ouvido humano pode perceber está em torno de 20 Hz e a máxima, por volta de 20000 Hz. Normalmente se utiliza cerca de oito ou nove oitavas na composição musical padrão. Se tomarmos a afinação padrão adotada atualmente em que o Lá da oitava 4, (Também chamado de Lá de diapasão) tem 440 Hz, a oitava 0 se inicia em uma freqüência de aproximadamente 23Hz (Do0). As notas mais agudas normalmente usadas situam-se na escala 7 ou 8 e suas freqüências não ultrapassam os 5000Hz. Freqüências tão graves como as da escala 0 ou tão agudas como as da escala 8 não são utilizadas normalmente na composição musical, pois sua execução correta por instrumentos musicais comuns é dificil e porque situam-se nas zonas em que a percepção sonora é menos sensível. Embora freqüências muito baixas não possam ser ouvidas suas vibrações podem ser sentidas pelas cavidades do corpo. Alguns compositores de música eletroacústica se aproveitam deste fato e utilizam sintetizadores, computadores ou outros instrumentos eletrônicos para obter sons extremamente graves.
A percepção de alturas está intimamente ligada aos conceitos de melodia, harmonia e afinação.
Duração é a quantidade de tempo durante o qual um determinado fenômeno persiste, ou simplesmente um intervalo de tempo. Em música a duração é o tempo em que uma nota é tocada ou o tempo entre duas notas (pausa). As durações são os elementos constituintes do ritmo.
A duração de um fenômeno pode ser medida em unidades absolutas de tempo (segundos e seus múltiplos e submúltiplos). Isso é útil na descrição precisa deste evento. Em música, no entanto, a noção de duração é relativa. Em uma estrutura rítmica, é mais importante a relação entre as durações das notas do que sua duração absoluta.
Na notação musical ocidental, as durações são representadas pelos símbolos utilizados na partitura, também chamados de figuras. Hoje em dia a maior figura é a semibreve. A tabela abaixo mostra a duração das notas como frações da semibreve:
duração - Nome da Figura
8 - Máxima - Antiga
4 - Longa - Também antiga
2 - breve - Arcaica (não se usa desde a música medieval)
1 - semibreve
1/2 - mínima
1/4 - semínima
1/8 - colcheia
1/16 - semicolcheia
1/32 - fusa
1/64 - semifusa
1/128 - quartifusa
A duração de cada uma destas figuras depende da fórmula de compasso que define qual das notas será tomada como unidade de tempo (pulso) e quantas unidades existem em cada compasso. Em um compasso 4/4, por exemplo, a unidade de tempo é a semínima (1/4 de uma semibreve) e há 4 pulsos em cada compasso. Em um compasso 3/4, a mesma semínima é a unidade de tempo, mas só há três unidades por compasso.
Outro fator que influencia a duração de uma nota é o andamento, ou seja, a freqüência dos pulsos que define quanto tempo dura o pulso. Usando o mesmo exemplo anterior, se tocamos uma música em 4/4 com um pulso que dura cerca de 1s isso resulta em um ritmo lento. Se a unidade tiver metade dessa duração, o ritmo será duas vezes mais rápido. Por isso dizemos que, em música, as durações são relativas.
Em uma estrutura rítmica, durações que não correspondam às frações mostradas na tabela ou durações maiores que um compasso podem ser representadas como ligações de duas ou mais notas (chamadas de ligaduras).
O som é uma matéria estudada a Ciências Fisico-Químicas no 8ºano.
