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TEMAS EM COGNIÇÃO MUSICAL

TIMBRE

Várias fontes


O timbre é uma característica subjetiva do som que nos permite diferenciar sons de altura e intensidade iguais. 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.

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 entre outros a altura musical, 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. 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:

 

Fig. 1e-01: representação de cada um dos harmônicos de uma corda vibrando, com os harmônicos representados como vibrações paralelas;

 


Fig. 1e-02:
A)quando dois sons se somam (como o som de dois diapasões separados por uma oitava), o resultado é um terceiro som, diferente dos dois primeiros;
B) a soma de harmônicos diferentes vai formar os timbres diferentes de uma flauta (1), um oboé (2) e um clarinete (3);

(Fonte: Curso de Harmonia Avançada)
 

 
A série de Fourier é uma ferramenta matemática usada para analisar funções periódicas, decompondo tais funções em uma somatória  de funções senoidais muito mais simples, algumas vezes chamadas de derivadas  de Fourier. As intensidades,  ou os coeficientes, das funções derivadas,  formam juntas um mapa ponto-por-ponto da função original. As séries de Fourier servem a muitas finalidades úteis. As áreas de aplicação incluem a engenharia elétrica, análise da vibração, acústica,  ótica, processamento de sinal e de imagem, e compressão de dados.
A manipulação das derivadas de Fourier permite a decomposição de um som complexo em seus harmônicos principais, e também a construção de determinadas formas de onda a partir da soma de suas derivadas. Surgem assim formas de onda típicas, a partir de relações simples entre as derivcadas, omo a onda dente-de serra (Fig. 1e-05 e 1e-06).
 

Fig
. 1e-03: relações de intensidades de um som e cada um de seus 12 harmônicos, com diferentes formas de atenuação (dB/8a). Resultados numéricos e gráficos.
 
 
 

Fig
. 1e-04 e 1e-05: animação representando a formação de uma onda "dente-de-serra", através da somatória dos 5 primeiros harmônicos de uma onda .


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Envelope 

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 distinguí-las pelo seu envelope. Entre as várias formas de se lidar e estudar os envelopes sonoros, uma das mais difundidas é a ADSR, uma abreviatura de: Attack, Decay, Sustain, Release. Em português a sigla também é válida, se usarmos os termos Ataque, Decaimento, Sustentação e Repouso (alguns textos chamam o tempo R de Relax ou Relaxamento).

 

Fig. 1e-06:  gráficos das ondas sonoras emitidas por três instrumentos musicais.

 
A Fig. 1e-07 mostra os gráficos das ondas sonoras emitidas por três instrumentos musicais. O primeiro som é de uma tabla, espécie de tambor da Índia. A segunda onda mostra três notas produzidas por uma trompa. O terceiro exemplo mostra uma longa nota produzida por uma flauta. A linha vermelha indica os envelopes de cada onda sonora, composto das seguintes fases:

ATAQUE
É a fase inícial do som. Quando o executante bate em um tambor, inicia uma arcada em um violino, sopra um clarinete, ele inicia o ataque. O tempo para ir do silêncio até a intensidade total da nota pode variar. Instrumentos de sopro, por exemplo, podem produzir ataques muito suaves, com notas ligadas umas às outras (técnica conhecida como legato) ou notas de início brusco e totalmente separadas umas das outras (staccato). Instrumentos de corda com arco podem ter ataques muito suaves, fazendo uma única nota crescer do silêncio até uma intensidade muito elevada ao longo de vários segundos. Você pode notar as diferenças no ataque de cada gráfico na imagem acima, entre os instrumentos e também entre as notas de um mesmo instrumento.


DECAIMENTO
Em alguns casos, 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 e ocorre um decaimento até a intensidade desejada. Normalmente o decaimento é um fenômeno muito rápido (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. Decaimentos costumam acontecer principalmente em instrumentos de cordas tais como o piano e de percussão.


SUSTENTAÇÃO
Corresponde ao tempo de duração da nota musical. Na maior parte dos instrumentos este tempo pode ser controlado pelo executante. A intensidade é então mantida no mesmo nível, como as notas da trompa e da flauta nas imagens acima. Alguns instrumentos (principalmente os de percussão) não permitem controlar a duração. Em alguns casos o som nem chega a se sustentar e o decaimento inicial já leva o som diretamente ao seu relaxamento.


REPOUSO OU RELAXAMENTO
Final da nota, quando a intensidade sonora diminui até desaparecer completamente. Pode ser muito rápido, como em um instrumento de sopro, quando o instrumentista corta bruscamente o fluxo de ar ou quando a pele de um tambor é silenciada com a mão. Também pode ser muito lento, como em um gongo ou um piano com o pedal de sustentação acionado. Nestes casos a nota pode permanecer soando por vários segundos antes de desaparecer completamente. 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 permanecesse ainda por um tempo, mesmo após o término do sopro.

Em um sintetizador, se desejarmos reproduzir o som de um instrumento real, ele deve reproduzir o mais fielmente possível o envelope deste instrumento. Para que o som produzido se pareça com o som de um instrumento de cordas, percussão, sopro, etc, o músico deve ajustar os tempos do perfil ADSR, controlando a duração de cada um destes períodos. Sons de instrumentos inexistentes também podem ser criados através do uso de perfis que um instrumento acústico não poderia produzir, como por exemplo, um tempo de ataque muito longo ou notas que podem ser sustentadas por vários minutos. As imagens abaixo mostram alguns exemplos:


Fig.1e-07: perfil típico de um instrumento de corda pinçada, como uma guitarra. O som surge rapidamente com intensidade elevada, sofre um pequeno decaimento. Depois disso a corda mantêm a vibração tempo e a nota termina com um repouso suave. O som diminui lentamente até sumir.


Fig.1e-08: Alguns instrumentos, como a trompa ou a flauta nos exemplos acima, praticamente não possuem decaimento significativo. A nota parte diretamente do ataque para a fase de sustentação e assim permanece até que o sopro termina.


Fig.1e-09: Exemplo típico de um instrumento de percussão em que a nota praticamente não se sustenta, indo direto do ataque para o relaxamento.

 

 

Referências

HENRIQUE, Luís L. Acústica musical. Lisboa: Fundação Caoluste Gulbenkian, 2002.

MATHEWS, Max. "Introduction to timbre". IN Music, cognition and computerized sound - an introduction to psychoacoustics. Cambridge MASS: MIT Press, 1999.

(Domínio público). Wikipedia, a enciclopédia digital. Verbetes "timbre", "fourier analysis", "harmonic analysis", "ADSR". Acosso online http://pt.wikipedia.org/wiki/   


 


 



 

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