Entendendo como funciona a resposta em frequência de qualquer aparelho e dos nossos ouvidos



Se você já pegou algum manual de equipamento de som de alguma empresa minimamente competente, você provavelmente já viu algum gráfico como esse abaixo:

(Resposta em frequência do microfone Shure SM58. Presente em https://br.shure.com/public/upload/document/5707e664336a5_SM58-User-Guide.pdf)

No gráfico, podemos ver os Hz no eixo horizontal e dB no eixo vertical. Entretanto, nesse gráfico, o dB não usa o limiar da audição como referencial para 0dB, mas o nível de pressão sonora do sinal que está sendo emitido para medição. Cada equipamento é medido de forma diferente, mas, no caso dos microfones, em geral, a medição é feita em uma câmera anecoica, sem a presença de reverberações ou qualquer outra anomalia acústica que fosse alterar o som produzido. O emissor sonoro (normalmente uma caixa de som) é colocada diretamente em frente ao microfone e o microfone capta o som emitido. Se o som for alterado, sabemos que o microfone não é neutro.

Um microfone neutro (ou flat) seria aquele que não altera de forma nenhuma o som captado. Também poderíamos chamar o microfone de flat, uma vez que o gráfico acima apresentaria uma curva em frequência reta, sempre em 0dB. No caso da figura acima, podemos ver que o Shure SM58 tem menos sensibilidade na zona dos graves, abaixo dos 100Hz e possui um aumento na sensibilidade na zona dos agudos, acima dos 2kHz. Existem razões práticas importantes para o microfone não ser flat, mas esse assunto ultrapassa o objetivo desse post.

O nosso ouvido também possui a sua curva em frequências, que classicamente é representada pelo gráfico das Curvas de Igual Sonoridade (Fletcher-Munson Curves).

(retirado de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Sound/eqloud.html)

Enquanto a medição dos equipamentos eletrônicos é feita em dBW (em geral), a medição do ouvido humano é feita diretamente em dB SPL (ou seja, a conversão é feita a partir da unidada Pascal e não da unidade Watts). Além disso, enquanto o gráfico fornecido pelas empresas de áudio leva em consideração a quantidade de energia sonora recebida pelo equipamento eletrônico, a curva de Fletcher-Munson leva mais em consideração a sensibilidade humana. Ou seja, os pontos mais baixos da escala na verdade são os pontos onde nós temos a maior sensibilidade. Na prática, a curva acima apresenta um som em que nós perceberíamos todas as frequências com a mesma intensidade.

Ou seja, o ouvido humano possui uma menor sensibilidade nos graves e uma maior sensibilidade entre 5kHz e 8kHz. Por isso que normalmente achamos que sons nessa frequência são mais altos e isso influencia em várias questões como definição de sons de alarmes de carros, apitos, buzinas, etc.

Seja usando como base a intensiddade do som ou a sensibilidade da audição, o gráficos mostram basicamente a mesma coisa. É importante notarmos que todos os elementos de uma cadeia de produção de som podem influenciar na curva em frequência. Microfones, cabos, mixers, gravadores, processadores, dacs, amplificadores, caixas de som, fones de ouvido e todos os outros equipamentos por onde o sinal passa podem chegar a alterar o sinal. Entretanto, em geral somente é aceitável que as pontas da cadeia alterem a curva em frequência (microfones, caixas de som ou fones de ouvido), uma vez que o som poderia ser simplesmente destruído caso cada equipamento alterasse notavelmente a curva em frequência.

Microfones cardióides "de bola" como o SM58 normalmente vão possuir um foco na voz humana, mas sem perder a naturalidade. Microfones de celular, por sua vez, possuem uma curva em frequência muito menos natural, uma vez que são microfones eletretos (que são pequenos e com grandes limitações de sensibilidade, mas o tamanho é necessário para caber no celular). Com isso o propósito do microfone do celular é simplesmente caber em um local pequeno e tornar a voz inteligível. Nada errado com isso.

(Curva de frequência de diferentes iPhones. Percebam que o foco é simplesmente exibir os médios em alto e bom som, tornando a fala inteligível. O objetivo aqui não é a naturalidade da voz. Retirado de: https://sites.google.com/site/mfalab/home-studio-resources/iphone-microphone-frequency-response)



Espero que tenha ficado claro como ler esses gráficos. Qualquer dúvida, não deixe de perguntar nos comentários.