As Grandezas do Som: Hz e dB (Simplificado)


O som, em geral, é medido e definido a partir de apenas 3 características:
  1. A sua intensidade sonora, que pode ser expressa em Watts, Pascal ou dB;
  2. O seu número de ciclos, medido em Hertz, que basicamente faz com que o som seja considerado mais agudo ou mais grave;
  3. A sua duração e outras propriedades relacionadas com o tempo, como ritmo e a ideia de ADSR (Attack, Decay, Sustain, Release).

O terceiro ponto deve ser explorado em outro post, mas aqui olharemos melhor para os dois primeiros, de forma simplificada e introdutória, aprofundando mais em cada ponto em um post futuro.


Intensidade Sonora (dB)

Além de ser uma onda no ar, o som é convertido também para uma escala eletrônica onde se torna possível controlá-lo através de equipamentos. Quando analisamos o som apenas como onda sonora que se propaga pelo ar, a unidade de medida que usamos é Pascal (pa) e em equipamentos eletrônicos, analisamos a energia pelo tempo (ou seja, a potência) em Watts. Entretanto, o som possui uma grande variação dinâmica e às vezes é um tanto difícil medir e calcular as variações nessas duas escalas lineares apresentadas.

Daí entra o uso do Decibel, que é uma escala logarítmica e comparativa, que basicamente torna mais fácil o entendimento da quantidade de energia sonora que estamos lidando. É importante deixar claro aqui que decibel não é para uso apenas de som, mas pode ser usado para simplificar diversas medidas linares como Amperes e Volts. Norbert Weiher, da Futuresonic, cita inclusive que podemos usar a escala de decibéis para calcular o nossa quantidade de dinheiro, o que seria bem curioso!

Bom, mas para a escala funcionar, ela precisa ter uma referência para ser o seu zero. No caso do som, 0 dB é o que chamamos de limiar da audição, ponto onde o ser humano já não tem mais sensibilidade ao som, não importando a frequência. Ou seja, existem sons em decibéis negativos, mas nós não conseguimos ouvir. A escala que usamos nos decibéis é a chamada dB SPL (Sound Pressure Level, Nível de Pressão Sonora) e é baseada em Pascal.

Os seres humanos escutam de 0db até o chamado limiar da dor, onde a pressão sonora é tão intensa que destrói a audição. O limiar da dor é um pouco difícil de medir, uma vez que não queremos ensurdecer pessoas para chegarmos a esse número exato. Entretanto, entende-se que o limiar da dor está entre 120dB e 140dB, dependendo da frequência. Somos mais sensíveis a algumas frequências e nessas o limiar da dor seria mais baixo que em frequências que temos menor sensiblidade.

Por fim, é bom lembrar que, por ser uma escala logarítmica, os cálculos são diferentes. O dobro de 70dB SPL é aproximadamente 76 dB SPL. Se calcularmos em Watts (para leitura em vários equipamentos eletrônicos), o cálculo muda e o dobro de 70 dBW é 73 dBW. Confuso? Com certeza! Por isso é sempre uma boa ter à mão uma calculadora de grandezas. Você pode achar uma de dB no link http://www.rapidtables.com/electric/decibel.htm. Não esqueça de conferir qual é a escala dB que você está utilizando.

Bom, veremos mais sobre decibéis em outros posts, mas por enquanto é só.

Ciclos por segundo (Hz)

Hertz é um pouco mais complicado de explicar de maneira simplificada, mas vamos lá: as ondas sonoras trafegam pelo ar de forma induzida. Ou seja, um as moléculas de meios sólidos, líquidos e gasosos vibram, conduzindo o som. Uma onda que tenha um baixo número de ciclos por segundo é considerada uma onda grave, que possui uma grande quantidade de energia. Uma onda com um grande número de ciclos por segundo é considerada uma onda mais aguda,  que possui menos energia.

É meio como repartir comida: se você tem uma pizza de 8 pedaços para dividir com 2 pessoas, cada pessoa vai ter mais "energia", uma vez que cada uma vai comer 4 pedaços. Mas se forem 8 pessoas, mais pessoas comerão, mas elas não ficarão tão abastecidas.

O ser humano possui a capacidade de escutar um número limitado de ondas que, por convenção, se entende como algo entre 20 e 20.000 ciclos por segundo. Para cada ciclo de onda, uma unidade de Hz. Sendo assim, escutamos de 20hz a 20000hz (ou 20 khz). Sendo que o valor exato do limite mínimo de ondas que escutamos é algo discutível por questões de ressonância no nosso corpo que discutiremos em outro post. Além disso, é natural perdermos a sensibilidade de agudos com o passar dos anos, então podemos dizer que também não chegamos aos 20kHz durante a fase adulta. Entretanto, para simplificar, vamos dizer apenas que 20hz-20khz é a faixa de sensibilidade humana.

Podemos definir os tipos de onda em 3: Graves, médias e agudas. As ondas graves normalmente dão corpo para o som. São ondas que interagem não só com o ouvido, mas com todo o corpo humano. Em parte, isso explica o porquê de a maioria das pessoas sentirem mais prazer ao ouvir uma música recheada de graves.

Os médios são, para nós humanos, a nossa zona confortável, onde vai estar a maior parte da energia da voz, e também a inteligibilidade da fala. Os agudos são responsáveis especialmente por localização espacial, mas também possuem características interessantes com relação à sensibilidade, o que faz com que uma certa parte dos agudos nos cause irritação e até mesmo dor.

No Audiofilico.com, dividiremos os graves, médios e agudos de uma forma prática de decorar. Mas essa divisão está longe de ser uma convenção. Já vi engenheiros acústicos usarem uma definição e músicos usarem outra completamente diferente. Com isso, é importante termos uma classificação própria, para estabelecermos o que é grave, médio e agudo em todas as postagens que virão. Podemos colocar que, em geral, a classificação para nós é feita da seguinte forma:
      • 20hz-100hz: Graves
      • 100hz-300hz: Zona de transição entre graves e médios
      • 300hz-1.000hz: Médios
      • 1.000hz-3.000hz: Zona de transição entre médios e agudos
      • 3.000hz-20.000hz: Agudos
Com isso, podemos dizer que na casa das dezenas reinam os graves, na casa das centenas reinam os médios e na casa dos milhares reinam os agudos. Alguém poderia dizer que maior parte do som que escutados estão na casa dos agudos, mas não é exatamente assim que percebemos o som. Normalmente é entendido que percebemos o som através de oitavas. Uma oitava é a distância entre uma frequência e o seu dobro ou entre uma frequência e a sua metade. Sendo assim, as oitavas do espectro que conseguimos ouvir estão listadas abaixo:
      • 1ª Oitava: 20hz-40hz
      • 2ª Oitava: 40hz-80hz
      • 3ª Oitava: 80hz-160hz
      • 4ª Oitava: 160hz-320hz
      • 5ª Oitava: 320hz-640hz
      • 6ª Oitava: 640hz-1280hz
      • 7ª Oitava: 1280hz-2560hz
      • 8ª Oitava: 2560hz-5120hz
      • 9ª Oitava: 5120hz-10240hz
      • 10ª Oitava: 10240hz-20480hz
Ou seja, os três tipos de frequência tem mais ou menos o mesmo peso, caso observemos pela questão das oitavas. Ainda assim, outros fatores pendem, como a energia contida na onda, a discriminação binaural e outros fatores que fazem com que essa história de definir peso para as zonas de frequências seja algo pouco possível.

Como uma introdução, é isso que deve-se saber sobre Hertz.





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