1. INTRODUÇÃO

Quase toda a gente que já assistiu a um concerto, se questionou sobre o que seria e para que serviria toda aquela panóplia de material carregado de botões, potenciómetros e luzinhas, presente no palco e na régie.

No sentido de esclarecer os mais curiosos e interessados, este artigo procura dar a conhecer alguns equipamentos de áudio profissional, explicar para que servem e qual o modo de funcionamento dos mesmos.

2. FUNDAMENTOS

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Não me é possível falar de equipamentos e técnicas de áudio, sem antes esclarecer alguns fundamentos essenciais.

Quando se fala de áudio implicitamente falamos de SOM.

O som é consequência do movimento vibratório das partículas e estas vibrações propagam-se através de ondas sonoras: cada molécula que vibra, choca contra outra vizinha, pondo esta a vibrar, retornando depois à sua posição inicial.

Exemplo

Quando um sino toca, o que acontece é que o corpo do sino é posto a vibrar através do choque de um badalo contra este; a vibração do sino é transmitida às partículas de ar vizinhas, ou seja, as moléculas de ar em redor do sino são "deslocadas" (um pouco como sucede ao agitar-se um leque); as moléculas vão chocando umas contra as outras até fazerem chegar essa vibração aos nossos ouvidos, onde esta estimula a membrana do tímpano.

Quando a vibração emitida é regular e periódica, como no caso de um instrumento musical, fala-se de som propriamente dito; se pelo contrário, esta regularidade falta, gera-se um ruído, que normalmente incomoda.

Curiosidades

• O som não se propaga no vácuo, dada a inexistência de partículas.

• No Espaço (no exterior da atmosfera terrestre), o ar é de tal forma rarefeito, que se pode considerar quase como vácuo. Isto significa que, ao contrário daquilo que estás habituado a ver nos filmes, em que quando explode uma nave espacial ouve-se uma enorme explosão, na realidade pouco ou nada ouvirías, caso tal acontecesse.

As vibrações das partículas do ar resultam em variações de pressão, isto é, vão haver zonas onde o ar se torna mais denso (onde as partículas estão mais próximas umas das outras) e zonas onde o ar se torna mais rarefeito (onde as partículas se encontram mais afastadas umas das outras), correspondendo respectivamente a zonas de maior e de menor pressão. Estas zonas de diferentes pressões vão-se alternando, permitindo que a onda se propague.

Estas variações de pressão podem ser convertidas no gráfico seguinte, onde o eixo dos xx representa o tempo e o eixo dos yy representa a pressão ou a densidade do meio através do qual o som se propaga.

Este é o aspecto gráfico de uma onda sonora. Esta é constituída por quatro características essenciais:

comprimento de onda, amplitude, frequência e período.

O comprimento de onda consiste na distância horizontal entre dois pontos equivalentes sucessivos da onda. Isto significa que é o comprimento horizontal de um ciclo da onda sonora.

O período de uma onda é o tempo requerido para que um ciclo completo de uma onda passe por um determinado ponto, ou seja, é a quantidade de tempo que uma onda sonora demora a percorrer um comprimento de onda.

Para além de depender do comprimento de onda, o período é função da velocidade com que a onda se propaga.

Note-se que a velocidade de uma onda depende da substância onde ela se propaga e da temperatura ambiente. De uma forma geral, quanto mais densa é a substância mais rapidamente se propaga a onda. Quanto maior a temperatura ambiente, maior a velocidade.

CURIOSIDADES

• A facilidade com que o som se propaga no meio aquático, aliado ao excessivo tráfego marítimo nos oceanos, origina uma forte poluição sonora. Esta provoca a desorientação no sistema de comunicação sónica (ultra-sons) de animais que apresentam este sistema, caso das baleias e dos golfinhos.

• O som propaga-se a uma velocidade rápida, mas não tão rapidíssima: no ar, viaja a cerca de 340m/s (equivalente a 1224km/h), cerca de 900 mil vezes mais lento que a luz. Isto explica o facto de, durante um temporal, vermos o clarão luminoso dos relâmpagos muito antes de ouvir o trovão; do mesmo modo, avista-se o rasto de um avião que voa a grande altitude muito antes de ouvirmos o ruído.

• A velocidade do som designa-se por Mach I na aviação. Quando um avião ultrapassa a barreira do som provoca um enorme estrondo; a partir daquele momento, o avião chega a um lugar antes do som que origina.

• O primeiro avião supersónico foi o Bell-X1, que superou a velocidade do som em 1947. Exactamente 50 anos depois, em 1997, o Thrust SSC foi o primeiro automóvel a conseguir a mesma proeza, atingindo os 1230km/h. Mas, até bem à pouco tempo, qualquer um de nós podia viajar a uma velocidade superior à do som: o avião da linha Concorde atingia os 2335km/h.

A amplitude de um som é representado pela altura da onda. Quanto maior é a amplitude da onda, maior é a intensidade sonora da mesma, ou seja, mais "alto" é o som.

A intensidade sonora ou nível de pressão acústica é traduzida científicamente numa unidade designada por decibel (dB) e permite distinguir um som forte de um fraco. O decibel é 10 vezes uma unidade Bel. A unidade é assim designada em honra do inventor do telefone Alexander Graham Bell, que criou esta unidade.

O decibel surgiu da necessidade de converter os valores da pressão sonora (Pascal) em valores mais palpáveis, dada a vasta gama de valores de pressões a que os nossos ouvidos são sensíveis (de 2x10^-5Pa a 20Pa).

O decibel assenta numa escala logarítmica de base 10. Assim um som próximo do silêncio corresponde a 0dB. Um som 10x, 100x ou 1000x mais forte que este último corresponde respectivamente a 10dB, 20dB ou 30dB.

Pressões Acústicas

CURIOSIDADES

• Quando falamos o ar dos nossos pulmões passa através de uma fissura delimitada pelas cordas vocais: a amplitude da fissura determina a intensidade da voz.

• Decerto que já ouviste falar no insensato hábito que determinados "pescadores" têm de usar cargas explosivas. Acontece que as ditas cargas ao deflagrarem num meio líquido de grande propagação (por exemplo mar ou rio) sujeitam a fauna a um pico instantâneo de som de elevada intensidade e pressão, capaz de matar peixes e não só, num raio considerável. Mas, talvez esses senhores não saibam que em semelhante prática, somente 25% dos peixes vitimados serão eventualmente capturados!

A frequência de uma onda é medida em Herz (Hz). Um Herz indica o número de ciclos por segundo que passa por um determinado ponto, isto é, indica-nos se as vibrações são rápidas ou lentas. Quanto mais rápidas são as vibrações, mais agudo é o som produzido. Assim, consoante a frequência, os sons classificam-se em: graves (20Hz - 360Hz), médios (360Hz - 1400Hz) e agudos (1400Hz - 20000Hz).

O ouvido humano apenas consegue captar sons com frequências compreendidas entre os 20Hz e os 20.000Hz.

Isto significa que abaixo dos 20Hz ou acima dos 20KHz o som torna-se inaudível, designando-se por infra-sons e ultra-sons, respectivamente.

Curiosidades

• Os ultrasons são utilizados em tecnologias como o SONAR na detecção submarina e as ecografias na medicina.

• Os morcegos são dotados de um sistema baseado na reflexão dos ultra-sons de tal maneira apurado que lhes permite evitar os obstáculos e localizar em voo os pequenos insectos dos quais se alimentam.

• O sistema auditivo humano é mais sensível a sons com uma frequência compreendida entre 1000 a 5000Hz, sendo particularmente deficitária a sensibilidade a frequências baixas (sons graves). Daí o surgimento no mercado há uns anos atrás do sistema Mega BASS nos rádios, sistemas de alta fidelidade e nos walkman's.

• Cada espécie animal pode emitir e ouvir uma gama definida de sons. Os cães, por exemplo, têm ouvidos muito mais sensíveis que o do Homem, sendo capazes de captar sons com frequências entre os 10Hz e os 40kHz. Este facto explica a razão pela qual existem apitos para animais que nós humanos não conseguimos ouvir. Estes apitos produzem sons de tão elevada frequência (ultra-sons), que os nossos tímpanos não são capazes de captar.

• Chama-se intervalo entre dois sons, à razão das respectivas frequências (i=f1/f2). Se a razão for 2, o intervalo diz-se de oitava. Conceito que é familiar para quem tem alguma formação musical.

O timbre constitui outra característica do som e depende da forma da onda. Ele permite-nos distinguir diversos sons compostos com a mesma a mesma frequência fundamental, mas de composição espectral diferente. Por outras palavras, é o que nos permite distinguir se o som provém de uma guitarra, de um piano ou de um saxofone, por exemplo.

Existe no som um comportamento semelhante à luz, trata-se da reflexão. Esta acontece quando uma onda sonora é emitida por uma fonte e ao ser detida por um obstáculo plano, uma parede por exemplo, é reflectida por ele, tomando a forma de uma onda simétrica à incial em relação a um plano normal à superfície de reflexão. O ângulo de incidência (a) é igual ao ângulo de reflexão (b).

A reverbação do som depende também da reflexão e acontece quando uma fonte sonora, um altifalante por exemplo, emite uma onda, que percorrerá uma distância até chegar a um receptor. Se partirmos do princípio que isto ocorre num ambiente sem reflexões, ao receptor somente chegará a onda principal que é a directa.

Mas se, porventura, o mesmo ocorrer num ambiente sujeito a reflexões, ao receptor não só chegará a onda principal, mas também outras mais atrasadas, como consequêcia de inúmeras reflexões. Este efeito é facilmente perceptível nas igrejas.

A reberbação incrementa de forma evidente a intensidade do som emitido, mas também mascara os sons directos, tornando-os pouco inteligíveis. Em recintos fechados onde é importante uma boa percepção do som emitido pode ser necessário efectuar uma correção acústica. Para tal temos ao dispor alguns materiais que, uma vez aliados a um espírito criativo, nos permitem conceber difusores ou absorçores sonoros.

Os difusores têm como função fazer difundir ou dispersar o som em várias direcções, atenuando também e de uma forma eficaz todos os problemas relacionados com as reflexões.

Os absorçores são materiais que absorvem determinadas frequências de acordo com as suas características físicas, apresentando por isso diferentes coeficientes de absorção.

Quando determinado material absorve toda a energia acústica que lhe chega, o coeficiente de absorção será de valor igual a 1, enquanto que ao reflectir na totalidade a mesma energia o coeficiente de absorção será 0.

Portanto, é entre estes dois valores extremos que será determinado o coeficiente de absorção de um dado material. A unidade de absorção está relacionada com a superfície de um metro quadrado (m²) que possa absorver  na totalidade a energia acústica, por exemplo, uma janela aberta com um 1m² tem um coeficiente de absorção de 1, então, se um material possuir um coeficiente de absorção de 0.5 , serão necessários 2m² desse mesmo material, para obter uma unidade de absorção.

Valores válidos para sons com frequências entre 500 a 1000Hz.

A absorção pode ser feita por porosidade ou por ressoador.

Nos materiais de natureza porosa (p.e. alcatifas, espuma de poliuterano e lã de rocha), ao atingir estes, as ondas sonoras acabam por desenvolver no seu interior fricções, culminando na produção de calor.

Nos ressoadores (p.e. placas perfuradas) o ar contido em cada cavidade terá um funcionamento equivalente ao de um amortecedor face às ondas sonoras, dissipando desta forma a energia das mesmas.

O fenómeno da ressonância é uma constante em todas as áreas da física, podendo haver, deste modo, ressonância eléctrica, mecânica, óptica, acústica, etc. Este importante fenómeno ocorre sempre que um sistema recebe uma perturbação periódica, cuja frequência é igual à frequência própria do sistema.

Exemplo

Uma estrutura mecânica, como por exemplo uma ponte ou um edifício, é caracterizada por ter uma frequência própria de ressonância, podendo vibrar em função da mesma.

Com base neste fenómeno, ficou célebre uma história que aconteceu na guerra expansionista alemã. Algures na Europa, uma companhia de soldados alemães atravessava uma ponte constituída por uma estrutura metálica e, devido à marcha cadenciada dos soldados, a ponte sofreu uma perturbação periódica, semelhante à sua frequência de ressonância estrutural, de tal modo intensa que caiu.

Em acústica, as cordas que vibram bem caracterizam-se por ter uma frequência própria. Por exemplo, se colocarmos duas cordas esticadas iguais uma ao lado da outra, a uma distância compatível, sempre que fizermos vibrar uma delas a outra vibrará também por simpatia, a uma frequência igual, ou seja, entrando em ressonância.

Algumas fontes sonoras produzem sons pouco elevados, por actuarem sobre massas de ar pequenas. Para contornar este problema, desenvolveram-se caixas acústicas de suporte, que ressoam em uníssono com a fonte, originando uma maior massa de ar em movimento, acabando assim por criar uma amplificação e um aumento do nível sonoro: uma guitarra acústica é um bom exemplo.

3. EQUIPAMENTOS

Num espectáculo ao vivo que exija componente sonora, há certos que equipamentos que se revelam imprescindíveis.

...

EM CONSTRUÇÃO!

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