Anais do 13º Congresso de Engenharia de Áudio da AES Brasil 19ª ...

113
Anais do 13º Congresso de Engenharia de Áudio da AES Brasil 19ª Convenção Nacional da AES Brasil Proceedings of the 13 th AES Brazil Conference 26-28 Maio/May, 2015 Pavilhão Amarelo . Expo Center Norte . São Paulo - SP - Brasil

Transcript of Anais do 13º Congresso de Engenharia de Áudio da AES Brasil 19ª ...

  • Anais do 13 Congresso de Engenharia de udio da AES Brasil19 Conveno Nacional da AES Brasil

    Proceedings of the 13th AES Brazil Conference 26-28 Maio/May, 2015

    Pavilho Amarelo . Expo Center Norte . So Paulo - SP - Brasil

    www.aes.orghttp://aesbrasil.org/congressos

  • http://aesbrasil.org

  • Anais do 13 Congresso de Engenharia de udio da AES Brasil

    Proceedings of the 13th AES Brazil Conference

    26-28 Maio/May, 2015

    Pavilho Amarelo do Expo Center Norte So Paulo SP Brasil

    Copyright 2015

    Editorao e arte / Publishing and artBrbara Rosa

    C76a Congresso de Engenharia de udio, 13., So Paulo, 2015. Anais do 13 Congresso de Engenharia de udio AES Brasil e 19 Conveno Nacional AES Brasil / editado por Paulo R. A. Marins Rio de Janeiro: Sociedade de Engenharia de udio, 2015. Disponvel em: www.aesbrasil.org/congressos 1. Engenharia de udio Congressos. 2. Processamento de sinais Congressos. 3. Computao musical Congressos. 4. Acstica Congressos. I. Paulo R. A. Marins. II. Conveno Nacional AES Brasil, 19., So Paulo, 2015. III. Sociedade de Engenharia de udio. IV. Ttulo.

    ISSN 2177-529X

    ndices para Catlogo Sistemtico

    1. Engenharia de udio Congressos 621.38932. Processamento de sinais Congressos 621.380433. Computao musical Congressos 789.94. Acstica Congressos 620.21

    I

    Os artigos publicados nestes anais foram editorados a partir dos originais finais entregues pelos autores, sem edies, correes ou consideraes feitas pelo comit tcnico. A AES Brasil no se responsabiliza pelo contedo. Outros artigos podem ser adquiridos atravs da Audio Engineering Society, 60 East 42nd Street, New York, New York 10165-2520, USA, (www.aes.org). Informaes sobre a seo Brasileira podem ser obtidas em (www.aesbrasil.org). Todos os direitos so reservados. No permitida a reproduo total ou parcial deste artigo sem autorizao expressa da AES Brasil.

    www.agenciatotum.com.br

  • PAtroCNio

    APoio

    rEAlizAo

    Sociedade de Engenharia de udioAES Audio Engineering Society Brazil Section

    Rua Carlos Machado 164, sala 305, Plo Rio de Cine e Vdeo Barra da TijucaRio de Janeiro, Brasil Cep. 22775-042 | e-mail: [email protected] | www.aesbrasil.org

    telefone: +55(21) 2421-0112 | fax: +55(21)2421-0112

    ADMiNiStrAo

    Presidente / Chairman:Vice- Presidente / Vice- Chairman:

    Secretrio / Secretary:Tesoureiro / Treasurer:

    Coordenador Acadmico / Academic Coordinator:Conselheiros / Counselors:

    Armando Vicente BaldassarraJos Pereira Anselmo JniorJos Carlos GinerJoel Vieira de BritoJlio LucchiAldo SoaresJos Augusto MannisMarcelo ClaretJulio LucchiJoo Americo Bezerra

    Audio Engineering Society, Inc.International headquarters

    60 East 42nd St., Room 2520, New York, NY, 10165-2520, USAe-mail: [email protected] | www.aes.org telephone: +1(212)661-8528 | fax: +1(212)661-7829

    II

    http://www.capes.gov.brhttp://www.cnpg.org.br/http://www.fapesp.br/http://www5.usp.br/http://www.sbc.org.brhttp://www.ufrj.brhttp://www.unicamp.br/unicamp/http://ufsc.br/http://site.ufsm.br/http://www.usjt.br/index.phphttp://www.unb.br/http://acustica.org.br/www.aesbrasil.org

  • CoMit DE orgANizAo / Organizing COmmittee

    Coordenadores do Programa tcnico / Program Committee ChairsJos Augusto Mannis (IA-UNICAMP)Sidnei Noceti Filho (LINSE-EEL-CTC-UFSC)Regis Rossi A. Faria (FFCLRP-USP)

    Coordenadores de Artigos / Papers ChairsLuiz Wagner Biscainho (UFRJ)Diego Barreto Haddad (CEFET/RJ)Hugo Tremonte Carvalho (UFRJ)

    Coordenador Editorial / editorial ChairPaulo R. A. Marins (UnB)

    Coordenador de infra-estrutura / infrastructure ChairJlio C. Lucchi (USJT-IMT-FEI-ITA)

    Coordenador de Comunicao / Communication ChairMrcio Brando (UnB)

    Coordenador da Conveno / Convention ChairJos Carlos Giner (AES-Brasil)

    III

  • IV

    CoMit DE ProgrAMA tCNiCo (rEviSorES)teChniCal PrOgram COmmittee (reviewers)

    Alexandre Leizor Szczupak - Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJAmaro Lima - Centro Federal de Educao Tecnolgica do Rio de Janeiro - CEFET-RJAndr Dalcastagn - Instituto Federal de Santa Catarina - IF-SCAndreas Ellmauthaler - HalliburtonCarlos Arajo - Universidade Federal da Paraba - UFPBCarlos Ynoguti - Instituto Nacional de Telecomunicaes - InatelCarlos F. T. Soares - Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJDiego Haddad - Centro Federal de Educao Tecnolgica do Rio de Janeiro - CEFET-RJFabio Figueiredo - Universidade de So Paulo - USPFernando Iazzetta - Universidade de So Paulo - USPFernando Pacheco - Instituto Federal de Santa Catarina - IF-SCFlvio vila - Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJHugo Carvalho - Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJIsabela Apolinrio - Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJIvandro Sanches - Centro Universitrio da FEIJos Gomes - Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJJos A. Mannis - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMPLeonardo Nunes - MicrosoftLisandro Lovisolo - Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJLucas Maia - Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJLuiz Biscainho - Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJMarcelo Johann - Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGSMarcelo Pimenta - Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGSMarcelo Queiroz - Universidade de So Paulo - USPMarcio Brandao - Universidade de Braslia - UnBMarcus Bittencourt - Universidade Estadual de Maring - UEMMaurcio Costa - Universidade Federal do Rio de Janeiro - COPPE / UFRJMaurcio Loureiro - Universidade Federal de Minas Gerais - UFMGMichael Vorlander - Aachen University - RWTHMichel Tcheou - Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJMiguel Ramrez - Universidade de So Paulo - USPMikhail Malt - IRCAM & IReMus - UMR8223 - Paris - SorbonnePaulo Marins - Universidade de Braslia - UnBPhillip Burt - Universidade de So Paulo - USPRafael Santos - Universidade Estadual de Campinas - UNICAMPRodolfo Caesar - Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJThiago Prego - Centro Federal de Educao Tecnolgica do Rio de Janeiro - CEFET-RJTadeu Ferreira - Universidade Federal Fluminense - UFFVictor Lazzarini - National University of Ireland - IrlandaWallace Martins - Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJWalter Gontijo - Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC

  • EDitoriAl

    O Congresso de Engenharia de udio da AES Brasil chega sua 13a edio. Ao longo de mais de 10 anos de existncia, acima de 200 artigos cientficos inditos foram publicados, o que consolida o congresso como frum de discusses cientficas acerca das pesquisas na rea de udio no Brasil.

    Nesta 13a edio esto sendo publicados 12 trabalhos inditos, sendo 5 artigos completos (full papers), 4 artigos curtos (short papers), e 3 artigos convidados (invited papers) de palestrantes. Os temas desses trabalhos esto relacionadas aos seguintes tpicos: psicoacstica e percepo auditiva, processamento analgico e digital de sinais de udio, sistemas eletroacsticos, computao musical, acstica de ambientes e salas, tecnologias de microfone e captao sonora, udio espacial e multicanal, e tecnologia musical. Esta diversidade de temas abordados refora a capacidade deste frum produzir uma ampla discusso no que tange pesquisa cientfica na rea de udio.

    importante destacar tambm as 3 palestras apresentadas no Congresso: Passado, Presente e Futuro do Codificadores Perceptuais de udio por Karlheinz Brandenburg do Fraunhofer Institute - Alemanha ; Leis Bsicas da Psicofsica e Psicoacstica por Stephan Paul da Universidade Federal de Santa Catarina Brasil, e High Resolution Sound Field Analysis-Synthesis for 3d Audio Aplications por Olivier Warusfel do Institute de Recherche et Coordination Acoustique/Musique Frana. Tais palestras refletem novamente a relevncia cientfica do evento, visto que os referidos palestrantes alm de serem pesquisadores reconhecidos na rea so oriundos de instituies renomadas internacionalmente.

    Destaca-se tambm a oferta de 2 mini-cursos: Arranjo de Microfones Utilizado Arduno, ministrado por Thiago de Moura Prego do CEFET-RJ, e Desenvolvimento de Aplicativos para Dispositivos Mveis na Plataforma Android, ministrado por Francisco Henrique de Freitas, tambm do CEFET-RJ. Tais cursos alm de abordarem temticas atuais e pertinentes - podem servir de importante fonte de construo de conhecimento para os participantes do evento.

    Um outro ponto a se ressaltar a concomitncia da realizao do 13o Congresso de Engenharia de udio da AES Brasil com a 19a Conveno Nacional da AES Brasil. O fato de os dois eventos acontecerem no mesmo local e simultaneamente possibilita aos participantes no s estar presentes em discusses cientficas, como tambm assistir demonstraes de fabricantes, ou mesmo manusear equipamentos de udio.

    Por fim, gostaramos de destacar novamente a importncia do evento lembrando que o nmero de participantes vem aumentando a cada edio, o que demostra um crescente interesse por parte de pesquisadores e da comunidade de udio em geral no que concerne aos temas abordados no Congresso de Engenharia de udio da AES Brasil.

    Paulo R. A. MarinsCoordenador Editorial

    V

  • ProgrAMAo tera-feira / tuesday, Maio / May 26, 2015

    10:00-11:20amSala 1

    Room 1

    Sesso de Artigos 1 / Paper session 1 ArtigoS CUrtoS / shOrt PaPersChair: Hugo Carvalho

    SENSitivity ANAlySiS of AN ACoUStiC SENSor loCAlizAtioN tECHNiqUE Diego Haddad - CEFET-RJ, BrasilLuiz Biscainho, Wallace Martins, Markus Lima - Universidade Federal do Rio de Janeiro

    iMPlEMENtAo DE UM oitAvADor CoM BAixA DiStoro Bruno Griep Fernandes - Universidade Federal de Santa Catarina, UFSC, BrasilSidnei Noceti Filho - Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC - LINSE/EEL/CTC, Brasil

    ANliSE E rEProjEto DE MESA DE AltA qUAliDADE PArA grAvAo ACStiCA Marcelo Johann, Andrei Yefinczuk, Rodolfo Pirotti - UFRGS, BrasilMarcio Chiaramonte - Metalrgica Meber, Brasil

    EStUDo Do DESENvolviMENto DE UM SiStEMA CoMPUtACioNAl PArA tAqUigrAfiA MUSiCAl Antonio Penteado - Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, BrasilJose Fornari - Universidade Estadual de Campinas,UNICAMP, Brasil

    1:30-3:00pm Auditrio D

    Lecture Room D

    Palestra / lecture

    lEiS BSiCAS DA PSiCofSiCA E DA PSiCoACStiCAStephan Paul - Universidade Federal de Santa Santa Catarina- UFSC, Brasil

    VI

    3:30-5:00pm Auditrio A

    Lecture Room A

    Palestra / lecture

    HigH-rESolUtioN SoUND fiElD ANAlySiS-SyNtHESiS for 3D AUDio APPliCAtioNSiNtErCMBio DE PESqUiSA frANA E BrASil viA fAPESPOlivier Warusfel - IRCAM/CNRS/Universidade Paris VI - Frana

  • Palestra / lecture

    PASSADo, PrESENtE E fUtUro DoS CoDifiCADorES PErCEPtUAiS DE UDio Karlheinz Brandenburg - IDMT Fraunhofer - Alemanha

    ProgrAMAo quarta-feira / Wednesday, Maio / May 27, 2015

    9:00-11:30pm Sala 1

    Room 1

    Sesso de Artigos 2 / Paper session 2 ArtigoS CoMPlEtoS / FUll PaPers Chair: luiz Biscainho

    fAN CHirP trANSforM WitH NoNliNEAr tiME WArPiNgIsabela Apolinrio - Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ ,BrasilLuiz Biscainho - Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ , BrasilMartn Rocamora, Pablo Cancela - Universidad de la Repblica, Uruguay

    tEMPoS DE rEvErBErAo EM SAlAS CoMUNS DE rESiDNCiAS tPiCAS No SUl Do BrASil: rESUltADoS DE MEDiES iN-SitUMichael Klein - UUniversidade Federal de Santa Maria - UFSM, BrasilStephan Paul - Universidade Federal de Santa Catarina- UFSC, Brasil

    ProjEto E CoNStrUo DE UMA iNtErfACE gEStUAl PArA iMProviSAo livrEEduardo Meneses - Unicamp - Universidade Estadual de Campinas, BrasilJose Fornari - Unicamp - Universidade Estadual de Campinas, BrasilMarcelo Wanderley - McGill University, Canada

    AqUiSio SiMUltNEA MUltiCANAl PArA APliCAES EM ArrANjoS DE MiCrofoNESMarcelo Costa, Ivandro SanchesDepartamento de Engenharia Eltrica do Centro Universitrio da FEI, Brasil

    ANliSE DA fAtorAo DE MAtrizES No-NEgAtivAS PArA A SEPArAo DE foNtES ACStiCAS viA DiStNCiA EUCliDiANA qUADrtiCA E DivErgNCiA DE KUllBACK-lEiBlErMarcelo Santos, Flvia Freitas - Pontifcia Universidade Catlica de Minas Gerais, PUC-MG, BrasilZelia Peixoto - PPontifcia Universidade Catlica de Minas Gerais, PUC-MG, Brasil

    VII

    01:30- 03:00pmAuditrio C

    Lecture Room C

    Palestra / lecture

    o CoMPoSitor E o SoMRodrigo Cicchelli Velloso - Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ , Brasil

    03:30-5:00pmAuditrio A

    Lecture Room A

  • ProgrAMAo quinta - feira/ thursday, Maio / May 28, 2015

    VIII

    09:00- 01:00pmSala 1

    Room 1

    Mini-curso / Short course

    ArrANjo DE MiCrofoNES UtilizANDo ArDUiNoThiago de Moura Prego - CEFET - RJ

    02:00-6:00pmAuditrio A

    Lecture Room A

    Mini-curso / Short course

    DESENvolviMENto DE APliCAtivoS PArA DiSPoSitivoS MvEiS NA PlAtAforMA ANDroiDFrancisco Henrique de Freitas Vianna - CEFET -RJ

  • SUMrio / COntents

    COMIT DE ORGANIzAO / ORGANIZING COMMITTEE ................................................................................................................

    COMIT DE PROGRAMA TCNICO (REVISORES) / TECHNICAL PROGRAM COMMITTEE (REVIEWERS) .............................

    EDITORIAL ..........................................................................................................................................................................................................

    PROGRAMAO / SCHEDULE .....................................................................................................................................................................

    PAlEStrAS & MiNiCUrSoS

    PALESTRA: LEiS bSicAS dA PSicofSicA E PSicoAcSTicAStephan Paul ......................................................................................................................................................................................................

    PALESTRA: HigH-RESoLuTion Sound fiELd AnALySiS-SynTHESiS foR 3d Audio APPLicATionS Olivier Warusfel..................................................................................................................................................................................................

    PALESTRA: PASSAdo, PRESEnTE doS codificAdoRES PERcEPTuAiS dE udio karlheinz Brandenburg .................................................................................................................................................................................

    PALESTRA: o comPoSiToR E o SomRodrigo Cicchelli Velloso ...............................................................................................................................................................................

    MINI-CURSO: ARRAnjo dE micRofonES uTiLizAndo ARduinoThiago de Moura Prego...................................................................................................................................................................................

    MINI-CURSO: dESEnvoLvimEnTo dE APLicATivoS PARA diSPoSiTivoS mvEiS nA PLATAfoRmA AndRoidFrancisco Henrique de Freitas........................................................................................................................................................................

    Artigo CoNviDADo / iNvitAtED PAPEr

    STudy on SPATiAL coHEREncE of moving Audio-viSuAL objEcTSThomas Sporer, Judith Liebetrau, David Goecke, Karlheinz Brandenburg ..................................................................................

    ArtigoS CUrtoS / SHort PAPErS

    SEnSiTiviTy AnALySiS of An AcouSTic SEnSoR LocALizATion TEcHniquE Diego Haddad, Luiz Biscainho, Wallace Martins, Markus Lima .......................................................................................................

    imPLEmEnTAo dE um oiTAvAdoR com bAixA diSToRo Bruno Griep Fernandes, Sidnei Noceti Filho, .........................................................................................................................................

    AnLiSE E REPRojETo dE mESA dE ALTA quALidAdE PARA gRAvAo AcSTicAMarcelo Johann, Andrei Yefinczuk, Rodolfo Pirotti, Marcio Chiaramonte, ..................................................................................

    ESTudo do dESEnvoLvimEnTo dE um SiSTEmA comPuTAcionAL PARA TAquigRAfiA muSicAL Antonio Penteado, Jose Fornari .................................................................................................................................................................

    III

    IV

    V

    VI

    2

    14

    15

    16

    28

    29

    31

    42

    47

    52

    57

    IX

  • SUMrio / COntents

    ArtigoS CoMPlEtoS / FUll PaPers

    fAn cHiRP TRAnSfoRm wiTH nonLinEAR TimE wARPing Isabela Apolinrio, Luiz Biscainho, Martn Rocamora, Pablo Cancela ...........................................................................................

    TEmPoS dE REvERbERAo Em SALAS comunS dE RESidnciAS TPicAS no SuL do bRASiL: RESuLTAdoS dE mEdiES in-SiTuMichael Klein, Stephan Paul ........................................................................................................................................................................

    PRojETo E conSTRuo dE umA inTERfAcE gESTuAL PARA imPRoviSAo LivRE Eduardo Meneses, Jose Fornari, Marcelo Wanderley ..........................................................................................................................

    AquiSio SimuLTnEA muLTicAnAL PARA APLicAES Em ARRAnjoS dE micRofonES Marcelo Costa, Ivandro Sanches .................................................................................................................................................................

    AnLiSE dA fAToRAo dE mATRizES no-nEgATivAS PARA A SEPARAo dE fonTES AcSTicAS viA diSTnciA EucLidiAnA quAdRTicA E divERgnciA dE KuLLbAcK-LEibLERMarcelo Santos, Flvia Freitas, zelia Peixoto ..........................................................................................................................................

    ndicE dE AuToRES / AuTHoRS indEx ...............................................................................................................................................

    62

    69

    75

    82

    91

    99

    X

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 1

    PAlEStrAS

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 2

    1:30 -3:00pmAuditrio D

    Lecture Room D

    tera-feira tuesday

    Maio / May 26, 2015

    PAlEStrA

    StEPHAN PAUlUfSC, BrASil

    lEiS BSiCAS DA

    PSiCofSiCA E DA

    PSiCoACStiCA

    lEiS BSiCAS DA

    PSiCofSiCA E DA

    PSiCoACStiCA

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 3

    Sociedade de Engenharia de Audio

    Convention Artigo

    Apresentado no 10a Convention08 a 10 de Maio de 2006, Sao Paulo, SP

    Este artigo foi reproduzido do original entregue pelo autor, sem edicoes, correcoes e consideracoes feitas pelo comite

    tecnico deste evento. Outros artigos podem ser adquiridos atraves da Audio Engineering Society, 60 East 42nd Street,New York, New York 10165-2520, USA; www.aes.org. Informacoes sobre a secao Brasileira podem ser obtidas emwww.aesbrasil.org. Todos os direitos sao reservados. Nao e permitida a reproducao total ou parcial deste artigo semautorizacao expressa da AES Brasil.

    Ttulo do Artigo

    Autor 1, Autor 2, Autor 3

    Afiliacao

    Codigo Postal, Cidade, Estado, Pas

    endereco@eletronico

    RESUMOUm resumo, com aproximadamente de 60 a 80 palavras, devera apresentar o conteudo deste artigo. Umresumo, com aproximadamente de 60 a 80 palavras, devera apresentar o conteudo deste artigo. Um re-sumo, com aproximadamente de 60 a 80 palavras, devera apresentar o conteudo deste artigo. Um resumo,com aproximadamente de 60 a 80 palavras, devera apresentar o conteudo deste artigo. Um resumo, comaproximadamente de 60 a 80 palavras, devera apresentar o conteudo deste artigo.

    1. ITEM

    Este template, em LATEX deve ser compatvel comqualquer PC ou Macintosh. O objetivo deste tem-plate e sugerir um formato padrao para apresentacaode trabalhos tecnicos e cientficos. Para isto, bastasalvar este template com outro nome, e como arquivo*.tex, e ir digitando o novo texto sobre este.

    Os artigos submetidos a Convencao da AES nao saorevisados pelo corpo editor, e poderao ser publicadosem suas formas originais, como submetidos. Paraisto, as versoes finais devem ser enviadas em arquivosPDF (*.pdf) ou em postscript (*.ps), segundo esteformato.

    Itens principais (veja acima) sao em letrasmaiusculas, fonte Helvetica, tamanho 8, estilonegrito, alinhado a esquerda. O texto, propriamente

    dito, e em fonte Times Roman, tamanho 9 e justifi-cado (como este).

    1.1. Sub-Item 1Subitens usam letras maiusculas e minusculas, comoacima. A fonte e Helvetica, tamanho 8, estilonegrito, alinhamento a esquerda, como no item prin-cipal.

    2. CONTEUDOPara garantir que os artigos da Convencao da AESsejam consistentes com os objetivos da AES Brasil,as instrucoes abaixo devem ser consideradas pelosautores.

    O conteudo tecnico deve ser preciso e coerente.Citacao a trabalhos anteriores e/ou de terceiros de-vem ter seus respectivos creditos.

    Sociedade de Engenharia de Audio

    Palestra em CongressoMinistrada no 13o Congresso de Engenharia de Audio

    19a Convencao Nacional da AES Brasil25 a 28 de Maio de 2015, Sao Paulo, SP

    Este artigo foi reproduzido do original final entregue pelo autor, sem edicoes, correcoes ou consideracoes feitas pelo comitetecnico. A AES Brasil nao se responsabiliza pelo conteudo. Outros artigos podem ser adquiridos atraves da Audio EngineeringSociety, 60 East 42nd Street, New York, New York 10165-2520, USA, www.aes.org. Informacoes sobre a secao Brasileirapodem ser obtidas em www.aesbrasil.org. Todos os direitos sao reservados. Nao e permitida a reproducao total ou parcial desteartigo sem autorizacao expressa da AES Brasil.

    Leis basicas da psicofsica e psicoacustica

    Stephan Paul1

    1 Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Engenharias da Mobilidade e Laboratorio deVibracoes e Acustica,

    Joinville, SC, 89218-035, e Flornaopolis, SC, 88040-900, Brasil

    [email protected]

    RESUMOA psicoacustica e a area da psicofsica que investiga a relacao entre caractersticas fsicas do som eas sensacoes auditivas produzidas. A partir da analise da fisiologia do sistema auditivo e a partir demedicoes das sensacoes auditivas a psicoacustica estabelece leis que descrevem a relacao entre o mundofsico e as sensacoes auditivas. A presente palestra pretende introduzir as leis da psicofsica que saovalidas tambem na psicoacustica e mostrar quais sao as implicacoes destas leis para a quantificacaode sensacoes auditivas, por exemplo, da sensacao de volume sonoro atraves de grandezas logartmicascomo o nvel de pressao sonora, o nvel de loudness ou o loudness.

    0 INTRODUCAO

    A psicofsica trata, de forma geral, das relacoes en-tre estmulos fsicos e sensacoes correspondentes, tantopara descrever esta relacao como para saber quais saoos processos fisiologicos que transformam estmulosfsicos em sensacoes. Observando que ha varios sis-temas sensoriais, tais como audicao, olfato e tato, entreoutros, a psicofsica pode ser subdividida em areas es-pecficas, tais como psicoacustica, psicofsica da visao,etc.

    De forma geral, e independente do sistema senso-rial, a psicofsica tambem pode ser subdividida em duasareas: a psicofsica externa e a psicofsica interna.

    A psicofsica externa, que tambem e chamada depsicofsica classica e cujas leis basicas sao assunto dopresente artigo, pesquisa a relacao entre a quantidade deexcitacao e a intensidade da sensacao que caracteriza oevento sensorial produzido pela excitacao. A relacao eexpressa comumente atraves de uma funcao, tal comoo exemplo da Figura 2. Para achar essa relacao e pre-ciso quantificar tanto a caracterstica fsica do estmulocomo tambem a sensacao provocada pelo estmulo. En-quanto a quantificacao da caracterstica fsica normal-mente e mais facil, a quantificacao da sensacao corres-ponde e mais difcil; e conforme mencionado, essa difi-culdade ja fora reconhecida por Fechner. De forma ge-ral, e possvel quantificar a sensacao atraves da medicao

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 4

    STEPHAN PAUL LEIS BASICAS DA PSICOFISCA E PSICOACUSTICA

    de uma representacao fisiologica, por exemplo das ca-ractersticas dos impulsos nervosos e ondas cerebraisgerados pelo sistema sensorial em funcao da exposicaoao estmulo (Figura 1a).

    A outro possibilidade, usada na area da psi-coacustica com mais frequencia, e a medicao psi-cometrica, representada para a area especfica da psi-coacustica na Figura 1b. Nela mede-se a magnitude dasensacao atraves de um ensaio psicometrico no qual apessoa exposta a estimulo e questionada sobre a mag-nitude da sensacao associada ao evento sensorial pro-duzido pelo estimulo, conforme exemplificado na Fi-gura 1b. Pelo fato de a pessoa precisar responder, hainevitaveis fatores cognitivos e emocionais, ou seja psi-cologicos, envolvidos, mesmo que isso possa distorcero resultado e seja indesejado. Como Fechner utilizouprincipalmente ensaios psicometricos, conforme men-cionado acima, ele chamou toda a ciencia que pesquisaa relacao entre estmulo e sensacao de psicofsica.

    (a) Medicao de representacao fisiologica

    (b) Medicao psicometrica

    Figura 1: Medicao das magnitudes das sensacoes quecaracterizam um evento sensorial.

    Se a informacao sobre a magnitude da sensacaofor obtida atraves de ensaios psicometricos, a funcaoque relaciona a magnitude da caracterstica do estmuloe a magnitude da sensacao e chamada de funcao psi-cometrica (Figura 2).

    A psicofsica interna pesquisa sobre os mecanismosenvolvidos na transformacao de um estmulo fsico emevento sensorial caracterizado por sensacoes, conformemostra o esquema generico da Figura 3.

    No presente trabalho o foco esta na psicofsicaexterna, ou seja, nas relacoes entre a quantidade deexcitacao e a intensidade da sensacao que caracterizao evento sensorial produzido pela excitacao do sistemasensorial em questao.

    Essas relacoes sao descritas pelas leis da psi-cofsica, que sao universais no sentido de valer paradiferentes sistemas sensoriais e sensacoes e ao mesmotempo especficas para determinadas sub-areas da psi-cofsica, como por exemplo a psicoacustica, nos deta-

    Figura 2: Funcao psicofsica ou funcao psicometrica:relacao entre a magnitude de uma caracterstica doestmulo e a magnitude de uma sensacao produzida peloestimulo.

    Figura 3: Modelo de transmissao que descreve, deforma geral, a transformacao do evento fsico ' emestmulo e este em evento sensorial caracterizadopor sensacoes i.

    lhes.

    1 LEIS BASICAS DA PSICOFISICA

    As relacoes entre caracterstica do estmulo esensacao sao, de forma geral, descritas por leis psi-cofsicas. Entre estas ha:

    a lei de sensibilidade diferencial, que na sua formaclassica do seculo XIX e a lei de Weber [1, p.xvi];

    a lei de Fechner;

    a lei de Weber-Fechner;

    a lei de potencia de Stevens;

    a lei de linearidade assintotica, introduzida porZwislocki [1];

    e a lei de aditividade [1].

    Quais destas sao consideradas leis basicas da psi-cofsica depende um pouco da literatura consultada.Zwislocki [1], por exemplo, considera a lei de potenciade Stevens como a primeira lei da psicofsica. Alemdisso, as leis sao relacionadas ou substituem uma aoutra em determinados casos especficos. A lei de li-nearidade assintotica, por exemplo, substitui a lei depotencia de Stevens perto do limiar absoluto inferior dadetectabilidade.

    13o CONGRESSO / 19a CONVENCAO NACIONAL DA AES BRASIL, SAO PAULO, 25 A 28 DE MAIO DE 2015

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 5

    STEPHAN PAUL LEIS BASICAS DA PSICOFISCA E PSICOACUSTICA

    1.1 Lei de WeberErnst Heinrich Weber realizou estudos sobre a

    diferenca no limiar do observavel entre dois estmulossimilares a partir dos experimentos nos quais ele pes-quisou a relacao entre vibracoes e sensacao tatil, e en-tre massa e sensacao de peso. Weber teorizou nos anos1830 a existencia de um limiar de sensacao que deve-ria ser alcancado antes que alguma mudanca de intensi-dade em um estmulo pudesse ser realmente percebida,ou seja antes que a magnitude da sensacao mudasse.

    Seus resultados foram publicados em 1834 e 1851,sugerindo que a relacao entre a diferenca da magnitudede um estmulo E e o estmulo inicial E poderia serrepresentado por uma constante kW que variaria paracada sistema psicofsico:

    E

    E= kW, (1)

    sendo

    E : a diferenca de magnitude entre dois estmulossimilares;

    E : a magnitude do estmulo inicial;

    kW : a constante do sistema psicofsico, tambem cha-mada de razao de Weber (Weber fraction).

    A razao de Weber kW seria portanto a diferenca no li-miar do observavel para o estmulo e o sistema senso-rial em questao. A partir dos experimentos de Weber eoutros determinaram-se as seguintes razoes de Weber

    sensacao tatil: kW 0,03 sendo E a pressao [Pa]sobre a pele;

    sabor: kW 0,1 a 0,2 sendo E a concentracao doagente;

    peso: kW 0,02 sendo E a massa segurada pelamao (que tenha a liberdade de se movimentar).

    Mais tarde mostrou-se que a razao de Weber paraa grande maioria dos sistemas psicofsicos e sensacoesna verdade nao e constante. Esta constatacao, feita porRiesz em 1928, e chamada de near miss da lei de We-ber. Para algumas sensacoes a razao de Weber e aproxi-madamente constante se o estmulo tiver, por exemplo,uma magnitude mnima. No caso da sensacao de peso,a magnitude mnima do estmulo seria de 50 gramaspara valer a lei de Weber.

    1.2 Lei de FechnerGustav Theodor Fechner utilizou os resultados de

    Weber associando-os com variacoes nas sensacoes. Apartir de experimentos que procuraram pela menordiferenca perceptvel na sensacao Fechner formulou alei que tem o seu nome:

    S = kFE

    E= kFrF (2)

    sendo S a variacao da sensacao, E a variacao namagnitude do estmulo e EE a razao de Fechner rF,nao mais considerada constante como tinha assumidoWeber.

    Para diferencas muito pequenas, as variacoes nasensacao e no estmulo poderiam ser representadas nasua forma diferencial:

    dS = kFdE

    E, (3)

    sendo S a magnitude da sensacao e E a magnitude doestmulo. A Eq. (3) representa entao a lei de Fechner nasua forma diferencial.

    1.3 Lei de Weber-FechnerA integracao da forma diferencial da lei de Fechner

    (Eq. (3)) resulta na expressao conhecida como lei deWeber-Fechner (Eq. (4))1:

    ZdS =

    ZkF

    1

    EdE

    S S0|{z}=0

    = k ln

    E

    E0

    S = 2,3 kF| {z }=c

    log

    E

    E0

    S = c log

    E

    E0

    (4)

    Figura 4: Relacao logartmica entre sensacao S eestmulo normalizado E/E0.

    Fechner observou que a funcao log descrita pelaEq. (4) e exemplificada na Figura 4 e consistentecom os resultados de experimentos de Weber que de-terminaram diferencas no limiar do observavel [1].

    1Zwislocki [1, p.2] considera a Eq. (4) como formula (lei) de Fe-chner, enquanto o proprio Fechner chamou a Eq. (4) lei de Weber.Porem, a maioria dos livros considera a Eq. (4) como sendo a lei deWeber-Fechner.

    13o CONGRESSO / 19a CONVENCAO NACIONAL DA AES BRASIL, SAO PAULO, 25 A 28 DE MAIO DE 2015

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 6

    STEPHAN PAUL LEIS BASICAS DA PSICOFISCA E PSICOACUSTICA

    Esta observacao, e varios experimentos no campo dasensacao de saturacao de cores ou luminosidade mos-traram resultados compatveis com a lei de Weber-Fechner e a consagraram por quase um seculo como alei geral da psicofsica [1], apesar de crticas existentes.

    Mas a lei de Weber-Fechner, expressa pela Eq. (4),tem uma antecedente importante. Ja em 1738 o ma-tematico famoso D. Bernoulli formulara a hipotese queo valor subjetivo do dinheiro, a utilidade do dinheiro,aumenta com o logaritmo da quantidade real de di-nheiro atraves de uma funcao log muito comprimida[2, 1], expressando atraves de uma relacao logartmicauma solucao para o modelo de utilidade de Cramercomo solucao do Paradoxo de Sao Petersburgo. Afuncao log esta sendo utilizada ate hoje para expressar,por exemplo, a utilidade que dinheiro ou commoditiestem e explica porque em aplicacoes sem risco o retornodiminui.

    A funcao logartmica, (ou a escala logartmica,tambem chamada escala decibel), portanto, nao e ex-clusiva da acustica ou da psicofsica. A escala lo-gartmica e o indicador decibel (dB) foram introduzi-dos, ainda sem este nome, pelos engenheiros dos labo-ratorios Bell para descrever a perda de energia do sinaleletrico em cabos telefonicos muito longos atraves dagrandeza transmission unit (TU). O nome decibel sur-giu seguindo uma proposta de Purves de usar o nomebell para lembrar de Alexander G. Bell. Porem, Pur-ves sugeriu que fosse usando o bel em vez de bellpois bell seria um everyday English word e belainda iria combinar as variaveis , e l que sao muitoutilizadas na teoria de transmissao de sinais [3, p. 222].

    Apesar de ser considerada por muito tempo a lei ge-ral da psicofsica, ja desde a virada do seculo XIX alei de Fechner (Eq. (2)), e subsequentemente a lei deWeber-Fechner, tem sido criticada. Mostrou-se que elasomente e valida em circunstancias especficas, normal-mente apenas para uma faixa muito limitada de inten-sidade do estmulo. Ainda, para sensacoes qualitati-vas, como por exemplo a sensacao de altura de um tom,a lei de Weber-Fechner tambem nao se aplica de formaadequada.

    1.4 Lei de potencia de StevensStanley Smith Stevens2 descobriu em 1957, ou seja,

    depois da publicacao do Handbook of ExperimentalPsychology [4], que a expansao da lei de Weber para alei de Weber-Fechner e generica demais e se aplica ape-nas para pequenas faixas de intensidade do estmulo.

    Os experimentos realizados por Stevens, principal-

    2Professor de Psicologia em Harvard. Chegou a ser nomeadocomo primeiro professor de psicofsica do mundo em 1962. Elecriou, junto com L. L. Beranek, um conjunto de laboratorios de psi-coacustica e eletroacustica para estudar os efeitos do rudo no interiorde aeronaves de combate e medidas para reduzir rudo e seus efeitosnegativos. Mais tarde Bekesy chegou em Harvard, e durante decadasvarios pesquisadores importantes na area de psicoacustica passarampelos laboratorios fundados por Stevens e Beranek, como por exem-plo Zwicker.

    mente na area de psicoacustica e na area da psicofsicada visao [2], mostravam que a relacao entre estmuloe sensacao pode ser descrita de forma mais geral pelafuncao:

    S = kS (E E0)n (5)

    sendo

    S : a magnitude da sensacao

    kS : uma constante de proporcionalidade

    E : a intensidade do estmulo

    E0 : a intensidade mnima do estmulo para produziruma sensacao

    n : uma potencia especfica para cada sistema senso-rial e para cada tipo de sensacao, conforme Ta-bela 1.

    Se n = 1, tem-se proporcionalidade entre a mag-nitude da caracterstica do estmulo E e a magnitudeda sensacao S, como e o caso para a sensacao de com-primento de uma linha reta.3 Se n > 1, a amplitudeda magnitude da sensacao cresce mais rapidamente quea magnitude da caracterstica do estmulo E, o que everdade para a sensacao termica. Isso significa que asensacao termica cresce muito rapidamente com a tem-peratura, que e responsavel pelo desconforto termicoem climas quentes mas tambem proporciona protecaocontra queimaduras pois a reacao ao incremento expo-nencial da sensacao termica e retirar a parte do corpoexposta ao estmulo termico. Se n < 1, a amplitude damagnitude de sensacao S cresce mais lentamente quea magnitude da caracterstica do estmulo E, o que everdade para a sensacao de volume sonoro.

    A Eq. (5) ficou conhecida como a Lei de potenciade Stevens, mas tambem tem uma antecedente es-pecfica: Em 1728 Cramer, matematico suico, propu-sera a funcao de potencia U = kD0,5 para expressar arelacao entre quantidade de dinheiro D e utilidade U dodinheiro. A lei de Stevens, mais universal que a relacaoproposta por Cramer, e comumente expressa na nomen-clatura original de Stevens:

    = a n, (6)

    sendo a magnitude da sensacao, a uma constante, a magnitude da caracterstica fsica do estmulo e n apotencia caracterstica do sistema psicofsico que de-pende ainda de e pode variar um pouco com aspectosexperimentais.

    De forma grafica, a intensidade do estmulo ea sensacao estao relacionadas conforme mostra a Fi-gura 5. No caso de se usar escalas logartmicas tantopara o estmulo E como para a sensacao S, tem-se quen e a inclinacao da reta no grafico que relaciona logEe logS.

    3Tal fato faz com que uma escala em linha seja um instrumentofiel de medicao em psicometria.

    13o CONGRESSO / 19a CONVENCAO NACIONAL DA AES BRASIL, SAO PAULO, 25 A 28 DE MAIO DE 2015

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 7

    STEPHAN PAUL LEIS BASICAS DA PSICOFISCA E PSICOACUSTICA

    Tabela 1: Alguns expoentes da lei de potencia de Ste-vens para diferentes sistemas sensoriais e sensacoes,exceto o sensorial acustico, a partir de [1] e [2].

    sensacao exponente condicaomedido

    vibracao (vibration) 0,95 excitacao do dedocom sinal de 60 Hz

    vibracao (vibration) 0,6 excitacao do dedocom sinal de 250Hz

    claridade (clarity) 0,5 fonte pontual de luzclaridade (clarity) 0,5 flash de curta

    duracaoclaridade (clarity) 1,0 fonte pontual de luz

    emitindo flash(lightness) 1,2 reflectancia de

    papel cinza (re-flectance of graypapers)

    comprimento(length)

    1 linha reta

    area (area) 0,7 retangulosaturacao de verme-lho (redness (satu-ration))

    1.7 mistura das coresvermelho e cinza

    sabor (taste) 1,3 acucarsabor (taste) 1,4 salsabor (taste) 0,8 sacarinacheiro (smell) 0,6 heptanofrio (cold) 1 peca metalica em

    contato com o bracocalor (warmth) 1,6 peca metalica em

    contato com o bracocalor (warmth) 1,3 irradiacao sobre

    area pequena napele

    calor (warmth) 0,7 irradiacao sobrearea grande na pele

    pressao [na palmade mao] (pressureon palm)

    1,1 forca estatica apli-cada na pele

    peso (heaviness) 1,45 levantando massasdiferentes

    viscosidade (visco-sity)

    0,42 ao mexer fluidos abase de silicone

    choque eletrico(electric shock)

    3,5 corrente eletricapassando pelosdedos

    A grande diferenca entre a lei de potencia de Ste-vens e a lei de Weber-Fechner reside na fundamentacaoteorica e no metodo experimental para se obterinformacoes sobre a magnitude das sensacoes [2]. En-quanto Fechner, da mesma forma como Weber, deter-minou diferencas no limiar do observavel e construiuuma relacao entre estmulo e sensacao acrescentandodiferencas no limiar do observavel, Stevens utilizou ummetodo de estimativa de magnitude na qual as pessoasquantificavam a magnitude da sensacao atribuindo umnumero a mesma e ainda tinham uma referencia, tanto

    Figura 5: Funcoes de potencia de Stevens para tressensacoes em escala linear e loglog para E e S. Fonte:[2].

    em termos de sensacao como em termos de magnitudeda sensacao. E, o que era impossvel para Fechner, aquantificacao das magnitudes de sensacao por medicaode uma grandeza fsica como representacao do processofisiologico tambem foi possvel. Alem de deixar as pes-soas estimarem a magnitude de sensacao de acidez desolucoes de acucar e limao em relacao a uma solucaopadrao, empregou-se tambem a medicao dos potenci-ais evocados4 pelas solucoes e transmitidos nos nervosque pertencem ao nervus facialis5. Observou-se que asmagnitudes de sensacao obtidas pelo metodo de esti-mativa de magnitude e pelo metodo de medicao dos po-tenciais evocados eram as mesmas, comprovando destaforma a validade dos dois metodos de medicao.

    Naturalmente, a lei de Stevens tambem temlimitacoes. Uma limitacao e que ela nao e valida paramagnitudes do estmulo perto do limiar inferior. Nesta

    4Potenciais evocados sao os potenciais eletricos evocados no sis-tema sensorial pelo estmulo.

    5Acessvel durante uma operacao na orelha media com anestesialocal.

    13o CONGRESSO / 19a CONVENCAO NACIONAL DA AES BRASIL, SAO PAULO, 25 A 28 DE MAIO DE 2015

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 8

    STEPHAN PAUL LEIS BASICAS DA PSICOFISCA E PSICOACUSTICA

    regiao a lei de potencia de Stevens e substituda pelalei de linearidade assintotica. Alem disso, mesmo naregiao da validade fisiologica da lei de Stevens, ela so-fre, bem como qualquer outra lei psicofsica, com a in-fluencia do contexto quando a interface psicologica estasendo utilizada na medicao das sensacoes. Isso e o casode quase todos os metodos de medicao psicometrica.

    1.5 A lei de linearidade assintotica

    A lei de Weber-Fechner e a lei de potencia de Ste-vens se aplicam apenas para determinadas faixas da in-tensidade do estmulo, conforme explicado na secao an-terior.

    Para estmulos com intensidades perto do limiar in-ferior da detetabilidade, observou-se que as magnitudesde sensacao crescem de forma linear com a intensidadedo estmulo.

    Este fato e mostrado, por exemplo, para o caso dasensacao de claridade (brightness) atraves da Figura 6,que relaciona a sensacao de claridade com a intensidadeda luz, usando para ambos uma escala logartmica.

    Figura 6: Claridade subjetiva de um flash com duracaode 1 segundo produzido por uma lampada de tungsteniode 750 W no Ganzfeld, que e um estmulo espacial-mente uniforme e nao estruturado. A claridade foi me-dida usando o metodo de estimativa absoluta de mag-nitude em funcao da intensidade fsica da luz. Partici-param seis pessoas da medicao cujas avaliacoes da cla-ridade sao representados pelos diferentes smbolos. Ascruzes indicam as medianas. A curva solida foi ajustadamanualmente e foi extrapolada de forma linear atravesde linha pontilhada. Fonte: [1].

    Evidentemente, a lei de linearidade assintotica seaplica apenas a sensacoes de intensidade.

    1.6 Lei da aditividadeEm alguns casos, as magnitudes de sensacao podem

    ser somadas apesar de os estmulos terem sido proces-sados de forma separada ate a etapa de adicao. Tal fatopode ser descrito pela Lei da aditividade.

    Para o caso da sensacao de volume sonoro, a Leida aditividade se aplica aproximadamente, e dentro decertos limites, por exemplo para a sensacao de volumebiauricular quando comparada com a sensacao de vo-lume sonoro monauricular.

    Tambem para a sensacao de volume sonoro causadapela combinacao de dois tons com frequencias diferen-tes e que separadamente causam sensacoes de volumesonoro iguais, a Lei da aditividade e valida conformemostravam Fletcher e Munson. Com isso, pode-se di-zer que a Lei da aditividade e uma condicao para a leide potencia de Stevens.

    2 PSICOACUSTICA

    A psicoacustica preocupa-se com a transformacaodo estmulo sonoro em um evento auditivo caracteri-zado por sensacoes auditivas. Enquanto a psicoacusticaexterna tem como objeto de estudo o mecanismo res-ponsavel pela transformacao (Figura 7), a psicoacusticainterna estuda a relacao entre magnitude da carac-terstico fsica do estmulo e a magnitude da sensacaoauditiva correspondente.

    Figura 7: Transformacao do evento fsico som (eventosonoro) em estmulo sonoro e evento auditivo carac-terizado por sensacoes auditivas e processamento doevento auditivo para dar origem a percepcao sonora.

    Algumas das leis da psicofsica descritas na secaoanterior tem sua aplicacao direta na psicoacustica e naacustica em geral. A sensacao de altura de um tom de-pende, dentro de uma determinada faixa de frequencias,de forma logartmica da frequencia fundamental. A oi-

    13o CONGRESSO / 19a CONVENCAO NACIONAL DA AES BRASIL, SAO PAULO, 25 A 28 DE MAIO DE 2015

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 9

    STEPHAN PAUL LEIS BASICAS DA PSICOFISCA E PSICOACUSTICA

    tava descreve esta relacao. Com relacao a sensacao au-ditiva de volume sonoro, a situacao e mais complexa.A sensacao de volume sonoro para tons puros podeser, aproximadamente e dentro de uma faixa limitada,descrita como uma funcao do logaritmo da energia doestmulo.

    Ensaios psicometricos com estmulos sonoros fo-ram bastante importantes para elaborar varias leis dapsicofsica. O fato de a razao EE nao ser constantepara muitos sistemas sensoriais, estmulos e sensacoesfoi sugerido e comprovado em varios experimentos, porexemplo para a sensacao de volume sonoro provocadapor tons puros (Figura 8, [5] e Riesz em 1928 para ocaso simples da variacao da sensacao de volume sonoropara tons puros).

    Figura 8: Resultados da medicao da razao de FechnerrF para a variacao da sensacao de volume sonoro paratons puros considerando, entre outras coisas, que todosos tons produzam a mesma sensacao de volume sonoro.A partir de [5].

    Ja para a sensacao de volume sonoro causado porsinais de rudo branco de banda larga, a lei de Webere aproximadamente valida dentro de uma determinadafaixa de intensidade do estmulo.

    Sem duvida, as leis da psicofsica mais importan-tes na psicoacustica e na acustica em geral sao a Lei deWeber-Fechner, a Lei de potencia de Stevens, a lei da li-nearidade assintotica e a lei de aditividade. Enquanto naacustica geral apenas a Lei de Weber-Fechner encontraaplicacao, as demais leis formam a base solida da psi-coacustica e devem ser consideradas tambem em areascomo audio, acustica subjetiva ou acustica ambiental.

    2.1 A lei de Weber-Fechner na psi-coacustica: Nveis sonoros

    Na area da psicoacustica e da acustica em geral,a lei de Weber-Fechner (4) origina diretamente gran-dezas como o nvel de pressao sonora para descre-ver, de forma aproximada, e apenas para uma determi-nada faixa da magnitude da grandeza fsica que des-creve o estmulo, a sensacao de volume sonoro. Ede forma indireta, origina tambem as demais grande-

    zas logartmicas usadas na acustica, tais como nvel depotencia sonora, nvel de intensidade sonora, nvel deexposicao sonora, nvel de sensacao, etc.

    Substituindo-se na lei de Weber-Fechner (4) a gran-deza E, que expressa a magnitude da caracterstica deinteresse do estmulo, pela pressao sonora eficaz aoquadrado p2ef, obtem-se diretamente:

    S = c log

    p2efp20,ef

    , (7)

    ou seja, uma relacao logaritmica entre a sensacaoS e a caracterstica fsica p2ef do estmulo sonoro.Substituindo-se c por 10 obtem-se a definicao da gran-deza base da acustica, do nvel de pressao sonora:

    Lp = 10 log

    pefp0, ef

    2[dB], (8)

    sendo Lp o nvel de pressao sonora, pef a pressao so-nora eficaz e p20,ef a pressao sonora (eficaz) de referencia(p0,ef = 2 105 [Pa]).

    Observa-se que o nvel de pressao sonora e entaouma grandeza psicoacustica, ou mais especificamente,a aplicacao da lei de Weber-Fechner para a sensacao devolume sonoro provocada por tons puros.

    Se o estmulo sonoro tiver pressao sonora eficazigual a 2 105 [Pa] tem-se que

    Lpef=2105 [Pa] = 10 log

    2 105 [Pa]2 105 [Pa]

    2= 0dB,

    ou seja, a magnitude da sensacao de volume sonoroe zero. Evidentemente, valores negativos do nvel depressao sonora sao possveis, e corretos, sempre quepef < 2 105 [Pa]. Nestes casos existe o fenomenofsico som, com pef < 2105 [Pa], mas existe sensacaoauditiva apenas para tons puros com frequencias f nasquais o limiar verdadeiro for menor que p0,ef = 2 105 [Pa], por exemplo frequencias entre 2, 5 e 5kHz. Para as demais frequencias nao ha sensacao audi-tiva se pef < 2 105 [Pa], apesar da existencia fsicado som.

    Tendo isso em vista, fica bem evidente que e er-rado definir som como um fenomeno auditivo, erro quemuitos autores cometem [6]. Independente disso, adefinicao do nvel de pressao sonora como grandezapara representar a sensacao de volume sonoro, a partirda Lei de Weber-Fechner, causa tambem outros proble-mas.

    A partir da definicao do nvel de pressao sonora,e evidente que os limiares inferiores e superiores daaudicao podem ser descritos tanto em termos do nvelde pressao sonora como em termos da pressao sonoraeficaz, apesar de o primeiro ser mais comum. Medindo-se os limiares auditivos para diferentes frequenciasusando algum procedimento psicometrico ou fsico(para medir uma representacao fisiologica) obtem-se oslimiares que podem ser representados como curvas em

    13o CONGRESSO / 19a CONVENCAO NACIONAL DA AES BRASIL, SAO PAULO, 25 A 28 DE MAIO DE 2015

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 10

    STEPHAN PAUL LEIS BASICAS DA PSICOFISCA E PSICOACUSTICA

    nve

    l de

    pres

    so

    sono

    ra [d

    B re

    f. 2 10-5 P

    a]

    frequncia [kHz]

    140

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    0

    0,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20

    140

    120

    100

    80

    60

    40

    20

    010-12

    10-10

    10-8

    10-6

    10-4

    10-2

    1

    2 10-52 10-42 10-32 10-20,22

    20

    100 200limiar da dor

    limite de risco de danos

    limiar da audio em silncio

    fala

    msica

    nve

    l de

    inte

    nsid

    ade

    sono

    ra [d

    B re

    f. 10

    -12 W

    ]

    pres

    so

    sono

    ra [P

    a]

    inte

    nsid

    ade

    sono

    ra [W

    /m2 ]

    Figura 9: Limiar inferior e superior da audicao delimi-tando a area da audicao.

    um diagrama e delimitam entao a area da audicao (Fi-gura 9).

    Da mesma forma como ocorreu na psicofsica, alei de Weber-Fechner consagrou-se como lei universalna acustica, tanto que muitos nem conhecem as seriaslimitacoes que ela tem. Ainda, para sensacoes qualitati-vas, como por exemplo a sensacao de altura de um tom,a lei de Weber-Fechner tambem nao aplica de formaadequada. A limitacao mais obvia pode ser deduzida dacomparacao da Eq. 8, assumindo pef = 2 105 [Pa],ou seja, o limiar inferior da audicao, com a curva do li-miar inferior da audicao, conforme Figura 9. Enquantoo limiar definido pela Eq. 8 nao considera de forma al-guma a frequencia do estmulo, a curva do limiar infe-rior que se encontra na pratica depende muito evidente-mente da frequencia, conforme se verifica na Figura 9.Essa limitacao da definicao do nvel de pressao sonorapode ser contornada parcialmente atraves da definicaode curvas de ponderacao em frequencia, sendo que acurva de ponderacao mais conhecida e aplicada, ate deforma errada, e a curva de ponderacao A.

    A partir do nvel de pressao sonora sao definidasoutras grandezas logartmicas tpicas da acustica, psi-coacustica a audiologia, tais como nvel de potencia so-nora, nvel de intensidade sonora, nvel de exposicaosonora, nvel de sensacao etc. Todos estes nveis sao deforma generica nveis sonoros, definidos por:

    L = 10 log

    X

    X0

    [dB], (9)

    sendo X a grandeza que caracteriza a quantidade fsicaem questao e L o nvel sonoro, podendo ser o nvelde pressao sonora conforme e Eq. (8), o nvel depotencia sonora LW = 10 log (W/W0) [dB] comW0 = 10

    12 W, o nvel de intensidade sonora LI =10 log (I/I0) [dB] com I0 = 1012 W/m2, e assimpor diante. Na acustica a o indicador submultiplo dBda escala log foi introduzido apenas quando engenhei-ros dos laboratorios Bell sugeriram usa-lo para descre-ver a sensacao de volume sonoro evocadas por sinais detelecomunicacao [3, p.219221].

    2.1.1 Escala e grandeza nvel de loudnessBarkhausen, nos anos de 1920, introduziu a

    medicao da sensacao de volume sonoro por comparacaodireta entre as sensacoes de volume sonoro produzidaspor um estmulo de referencia e o estmulo de interesse.Para tanto um sujeito escutou, atraves do fone monau-ricular do aparelho da Figura 10, um tom puro com am-plitude ajustavel. A tarefa consistia em ajustar a am-plitude do tom ate que a sensacao de volume sonoroprovocada pelo tom fosse igual a sensacao de volumesonoro produzida pelo rudo em questao, que era escu-tado com a outra orelha nao obstruda pelo fone monau-ricular.

    Figura 10: Medidor da sensacao de volume sonoro deBarkhausen. Fonte: [7].

    A partir dos ensaios foi desenvolvida a escala denvel de loudness6, uma escala logartmica, que usa osmbolo LN e a pseudo-unidade phon. Com a escala foidefinida tambem uma referencia: O nvel de loudnessLN [phon] de um som e o nvel de pressao sonora de umsinal harmonico de 1 kHz na condicao de onda plana eincidencia frontal que produz a mesma sensacao de vo-lume sonoro que o som. Assim, um tom puro de 1 kHze Lp = 40dB tem o nvel de loudness LN = 40phon.Qualquer som que produza a mesma sensacao de vo-lume sonoro tera o mesmo nvel de loudness. O nvelde loudness pode ser determinado, na teoria, para qual-quer som, mas e mais facil e conhecido para tons puros.2.1.2 Curvas isofonicas e curvas de ponderacao

    em frequenciaA determinacao dos nveis de loudness para dife-

    rentes nveis de pressao sonora de tons puros com dife-rentes frequencias, da origem as curvas isofonicas, ouseja, curvas que representam para tons com diferentesfrequencias igual sensacao de volume sonoro.

    Ao longo de quase cem anos, inumeros estudos paradeterminar as curvas isofonicas foram realizados, sendo

    6Em portugues muitas vezes chamado de nvel de audibilidade.Porem, o autor do presente artigo discorda do uso desse termo poisaudibilidade e um conceito dicotomico, um som pode ser audvel ounao, mas nao ha escala associada.

    13o CONGRESSO / 19a CONVENCAO NACIONAL DA AES BRASIL, SAO PAULO, 25 A 28 DE MAIO DE 2015

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 11

    STEPHAN PAUL LEIS BASICAS DA PSICOFISCA E PSICOACUSTICA

    que os estudos de Kingsbury, Fletcher e Munson, Chur-cher e King sao provavelmente os mais conhecidos.As curvas isofonicas levantadas nos estudos diferemconsideravelmente entre si, principalmente em baixasfrequencias [8].

    Essa variacao se deve a varios fatores, entre elestecnicos (e.g. dificuldade de se produzir tons puros debaixa frequencia com elevado nvel de pressao sonorasem distorcao harmonica), fatores humanos, e questoesexperimentais como a forma de apresentacao dos tons(via fones de ouvido ou via alto-falantes em campolivre; apresentacao monotica ou diotica, metodo deavaliacao).

    A apresentacao dos estmulos atraves de fones deouvido a uma orelha so (apresentacao monotica), re-sulta em um limiar inferior mais elevado e tambemcurvas isofonicas mais elevadas, se comparada aapresentacao as duas orelhas ao mesmo tempo(apresentacao diotica), pois neste ultimo caso os impul-sos nervosos gerados nas duas orelhas contribuem paraa sensacao de volume sonoro gerado nos cortices audi-tivos.

    O limiar inferior da audicao representativo paraa condicao monotica e chamado de pressao mnimaaudvel7 (minimum audible pressure) (MAP) enquantoo limiar inferior na condicao diotica e chamado decampo sonoro mnimo audvel (minimum audible field)(MAF).

    Para baixos nveis de pressao sonora, as curvasisofonicas sao muito similares as curvas que represen-tam os limiares absolutos, na condicao monotica oudiotica respectivamente. Para nveis de pressao sonoramais elevados, as curvas isofonicas ficam menos curva-das o que faz com que uma curva nao e representativada outra.

    Alem das curvas isofonicas para tons puros, foramdeterminadas tambem curvas isofonicas para rudos debanda estreita. Entretanto, sao muito pouco utilizadas.

    As curvas isofonicas indicam entao, pelo menospara tons puros e rudos de banda estreita, a mesmasensacao de volume sonoro, e desta forma represen-tam um aspecto importante da audicao humana, a sen-sibilidade diferente do sistema auditivo para diferentesfrequencias.

    Atualmente, as curvas isofonicas estao padroni-zadas na ISO 226:2003 Acoustics Normal equal-loudness-level contours. A partir das curvasisofonicas determinam-se tambem algumas das curvasde ponderacao em frequencia, mais especificamente ascurvas de ponderacao A, B e C, que sao utilizados paracorrigir o nvel de pressao sonora de tal forma que elecorresponda melhor a sensacao de volume sonoro. Ascurvas de ponderacao A, B e C sao baseadas na in-versao e no alisamento das curvas isofonicas de 40,70 e 100 phon, conforme sugere a Figura 11, que com-

    7Mais correto seria mnima pressao sonora eficaz audvel, poisa sensacao de volume sonoro depende da pressao sonora eficaz.

    para a curva isofonica de 40 phon invertida, porem naoalisada, com a curva de ponderacao A.

    8

    Contornos de igual Loudness para tons puros

    A curva de 40 Phon deu origem a ponderao A (dBA)

    CURVAS DE PONDERAO

    INTRODUO ACSTICA ECC 851

    Contorno de igual Loudness 40 dB e Ponderao A

    Curva de 40 Phonnormalizada em 1 kHz

    Curva de 40 Phoninvertida e comparada

    com dBA

    CURVAS DE PONDERAO

    INTRODUO ACSTICA ECC 851

    Curvas de ponderao em freqncia

    As ponderaes A, B e C so curvas aproximadas de igual Loudness de 40, 70 e 100 dB.A ponderao D fornece uma nfase nas freqncias entre 1 kHz e 10 kHz (usada em medies de rudo de aeronaves).

    CURVAS DE PONDERAO

    INTRODUO ACSTICA ECC 851

    Curvas de compensao em freqncia

    -8,5-8,4-6,616.000

    3,0-2,9-1,18.000

    -1,3-0,71,04.000

    -0,2-0,11,22.000

    0,00,00,01.000

    0,0-0,3-3,2500

    0,0-1,3-8,9250

    -0,2-4,2-16,1125

    -0,8-9,3-26,263

    -3,0-17,1-39,431,5

    CBAFreqncia( Hz )

    CURVAS DE PONDERAO

    INTRODUO ACSTICA ECC 851

    A sensibilidade do ouvido humano

    Sensibilidade varivel em funo da

    freqncia e da intensidade do som

    Por exemplo, um nvel sonoro de 40 dB em 100 Hz

    no produz a mesma sensao de audibilidade que

    um nvel de 40 dB em 1000 Hz.

    CURVAS DE PONDERAO

    INTRODUO ACSTICA ECC 851

    Exerccio determinao de NPS em dB(A)Freqncia [Hz]

    NPS Total em dB(A)

    R. Fundo em dB(A)

    Fonte em dB(A)

    Correo A dB(A)

    Fonte (F) em dB

    13202529383848504752Rudo de Fundo (RF)

    14202529414952545755NPS Total em dB= F + RF

    16K8K4K2K1K5002501256331,5NPS medido

    CURVAS DE PONDERAO

    INTRODUO ACSTICA ECC 851

    Figura 11: Esquema da transformacao da isofonica de40 phon em curva de ponderacao em frequencia A.

    E possvel representar o inverso das curvas deponderacao junto as isofonicas, como feito na Fi-gura 12.

    Figura 12: Curvas isofonicas e curvas de ponderacaoem frequencia invertidas.

    Como as curvas isofonicas nao sao exatamente pa-ralelas, pois devido aos mecanismos ativos na cocleae na orelha media o sistema auditivo nao e um sis-tema linear, as curvas de ponderacao A, B e C tambemtem curvaturas diferentes. Por isso, cada uma delasteria uma faixa de aplicacao especfica. A curva deponderacao A deveria ser utilizada apenas se o nvelde pressao sonora global, e sem ponderacao, do rudoem questao for menor que 55 dB. Infelizmente issonao acontece, e quase todas as normas tecnicas e leisque dizem respeito a medicao acustica em geral ou aavaliacao da poluicao sonora etc estabelecem o uso daponderacao A.

    E muito importante notar tambem que as curvas deponderacao em frequencia A, B e C sao baseadas emversoes mais antigas das curvas isofonicas e nao naque-las padronizadas na ISO 226:2003.

    13o CONGRESSO / 19a CONVENCAO NACIONAL DA AES BRASIL, SAO PAULO, 25 A 28 DE MAIO DE 2015

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 12

    STEPHAN PAUL LEIS BASICAS DA PSICOFISCA E PSICOACUSTICA

    2.2 A lei de potencia de Stevens e alei da linearidade assintotica na psi-coacustica

    Stevens realizou experimentos para determinar arelacao entre estmulo e sensacao, principalmente naarea de psicoacustica e na area da psicofsica da visao.Usando o metodo de estimativa e producao de magni-tude, ou seja metodos psicometricos, e de forma mais li-mitada ensaios para medicao de grandezas fisiologicas,ele mostrou que a relacao entre estmulo e sensacaopode ser descrita de forma mais geral pela funcao dadapela Lei de Potencia de Stevens (Eq. 5), desde que asensacao seja uma sensacao de intensidade (e.g. loud-ness) e nao de qualidade (sensacao de altura de umtom). Para algumas sensacoes de interesse na psi-coacustica e acustica, a Tabela 2 fornece os expoentesobtidos em varios ensaios.

    Tabela 2: Exponentes da lei de potencia de Stevens parao sistema sensorial acustico, a partir de [1].

    sensacao exponente condicaomedido

    volume sonoro(loudness)

    0,67 pressao sonoraeficaz de um tomde 3000 Hz

    volume sonoro(loudness)

    0,33 intensidade so-nora de um tompuro

    esforco vocal (vo-cal effort)

    1,1 pressao sonora davoz

    duracao deestmulo sonoro(duration)

    1,1 estmulo de rudobranco

    Observe na Tabela 2 que a potencia k para a mesmasensacao de volume sonoro e 0,67 quando a magnitudedo estmulo for dada em termos da pressao sonora efi-caz, mas 0,33 se for dada em termos da intensidade so-nora. Portanto, e importante diferenciar entre pressaosonora e intensidade sonora, pois como sabemos daAcustica fsica sao conceitos diferentes, embora rela-cionados.

    2.2.1 A lei de potencia de Stevens e a sensacao devolume sonoro: Escala e grandeza loudness

    O nvel de loudness LN introduzido na Secao 2.1.1nao e uma medida direta ou modelo da SVS no sen-tido de nao proporcionar informacao de como a SVSdepende das caractersticas do estmulo, pois a escalae obtida por comparacao direta com a sensacao de vo-lume sonoro provocada por outro som.

    Diferentemente do metodo de comparacao utilizadopor Barkhausen, Stevens utilizou a tecnica de estima-tiva e producao de razao (ratio-scaling) para medir asensacao de volume sonoro produzida por diferentessons de forma direta. A maioria dos trabalhos sub-sequentes para determinar a sensacao de volume so-noro para os mais variados estmulos tambem utilizou

    o mesmo paradigma8.A partir das medicoes diretas da sensacao de vo-

    lume sonoro, Stevens desenvolveu uma nova escala, aescala loudness que usa a grandeza do mesmo nome ea unidade sone. Ela se relaciona de forma linear com asensacao de volume sonoro.

    Sendo a sensacao de volume sonoro uma sensacaode intensidade, a mesma pode ser descrita pela suaforma especfica da lei de potencia de Stevens:

    N = k1Lk2 = k3I

    k4 (10)

    As constantes ki foram determinadas em varios estu-dos, sendo que a maioria dos estudos determinou k2 =0, 6 ou k4 = 0, 3, o que corresponde a duplicacao doloudness N se I aumentar em 10 dB. Stevens deter-minou k2 = 0, 67, e neste caso um aumento de 9 dBcorresponde a duplicacao de N . Os resultados de ou-tros estudos resultaram em uma constante media dek2 = 0, 77.

    Na condicao de campo livre, e assumindo uma ondaplana, tem-se que Lp = LI e um tom puro de 1 kHze Lp = 40dB produz a sensacao de volume sonorode 1 sone, o que equivale para este som especfico aLN = 40phon.

    Para tons puros existe, entao, uma relacao simplesentre o nvel de loudness e o loudness, conforme mos-tra a Figura 13. A norma alema DIN 45631 traz umarelacao entre loudness N e nvel de loudness LN :

    N =

    (LN40

    (1/0,35) 0, 0005 LN < 40 phon20,1(LN40) LN 40 phon.

    (11)Em uma faixa dinamica consideravel, a relacao en-

    tre LN e N e descrita pela lei de potencia de Stevens eno grafico da Figura 13 por uma linha reta. Observa-sena Figura 13 e na Eq. (11) que para nveis de pressaosonora inferiores a 40 dB a sensacao de volume sonoro,quantificada na escala loudness, cresce mais rapido como nvel de pressao sonora do tom puro, ou seja, o nvelde loudness deste tom. Ja para tons puros com nveisde pressao sonora inferiores a 40 dB, ou seja nveisde loudness inferiores a 40 phon, a lei de Stevens naoe valida, e nesta regiao vale a lei da linearidade as-sintotica que foi introduzida na Secao 1.5.

    Existindo uma relacao entre o nvel de loudness(ou o nvel de pressao sonora para tons puros) e oloudness, e possvel representar as curvas isofonicastambem como curvas de igual loudness conforme feitona Figura 14, pois tanto o nvel de loudness como oloudness sao grandezas que representam a sensacao devolume sonoro. Da mesma forma, e possvel expres-sar o limiar da audicao em termos do nvel de loud-ness ou em termos do loudness. Expressando-o destaforma, o limiar nao depende mais da frequencia, pois as

    8Apesar de ser criticado recentemente na area de psicofsica.

    13o CONGRESSO / 19a CONVENCAO NACIONAL DA AES BRASIL, SAO PAULO, 25 A 28 DE MAIO DE 2015

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 13

    STEPHAN PAUL LEIS BASICAS DA PSICOFISCA E PSICOACUSTICA

    Figura 13: Relacao entre loudness [ sone] e nvel deloudness [ phon] (ou NPS de tom puro de 1 kHz).Fonte: [9].

    proprias grandezas nvel de loudness e loudness ja con-sideram, pela forma como foram desenvolvidas, a sen-sibilidade diferente do sistema auditivo para diferentesfrequencias. Conforme ANSI S3.42007, o limiar daaudicao corresponde a 2 phon e 0,003 sone.

    Figura 14: Curvas isofonicas expressas em loudness[ sone] e nvel de loudness [ phon] (ou NPS de tom purode 1 kHz)

    3 CONCLUSOESNo presente artigo de revisao, introduziu-se o lei-

    tor a psicofsica e suas leis basicas em geral, e suaaplicacao na area da acustica e psicoacustica. Discutiu-se a divisao entre psicofsica externa e interna emostrou-se, de forma sucinta, como na psicofsica ex-terna sao obtidas as relacoes entre magnitude da carac-terstica fsica do estmulo e a magnitude da sensacao.A partir dessa introducao foram introduzidas as leisbasicas da psicofsica que representam essas relacoesde forma generica. Atencao especial foi dada para a

    Lei de Weber-Fechner, que consagrou-se como lei uni-versal da psicofsica mesmo tendo serias limitacoes, e a Lei de potencia de Stevens, que e a versaomais moderna da lei universal da psicofsica. Para ocaso especfico da psicoacustica, procurou-se demons-trar a validade e as limitacoes das leis basicas da psi-cofsica, em especial da Lei de Weber-Fechner e da Leide potencia de Stevens, para a sensacao de volume so-noro. Assim, mostrou-se que o nvel de pressao so-nora e uma implementacao especfica da Lei de Weber-Fechner para descrever a sensacao de volume sonoro,que e sujeita a serias limitacoes. Discutiram-se breve-mente as curvas de ponderacao em frequencia para re-mediar uma das limitacoes da grandeza nvel de pressaosonora e neste contexto procedeu-se a introducao de ou-tra grandeza logartmica, do nvel de loudness, e dascurvas isofonicas. Finalmente analisou-se a aplicacaoda Lei de Potencia de Stevens na psicoacustica para ocaso da sensacao de volume sonoro. Mostrou-se que talaplicacao da origem a uma nova escala e grandeza paramedir a sensacao de volume sonoro: o loudness.

    REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

    [1] Jozef F. Zwislocki, Sensory Neuroscience: FourLaws of Psychophysics, Springer, 2009.

    [2] S.S. Stevens, Psychophysics: Introduction to ItsPerceptual, Neural, and Social Prospects, Wiley,1975 (reprint 2000).

    [3] Robert T. Beyer, Sounds of Our Times - Two Hun-dred Years of Acoustics, AIP Press Springer, 1999.

    [4] S.S. Stevens, Ed., Handbook of experimental psy-chology, Wiley and Sons, 1951.

    [5] Vern. O Knudsen, The sensibility of the ear tosmall differences of intensity and frequency, Phy-sical Review, vol. 21(1), pp. 84102, 1923.

    [6] Stephan Paul, Som e rudo - releituras crticas detextos brasileiros, in Anais do XXIII Encontro daSociedade Brasileira de Acustica, 2010.

    [7] Rudolf Martin, History of sound evaluation, inContributions to Psychological Acoustics - Resultsof the Fifth Oldenburg Symposium on Psychologi-cal Acoustics, 1991, pp. 1129.

    [8] Y. Suzuki and H. Takeshima, Equal-loudness-level contours for pure tones, #JASA#, vol. 116,pp. 918, 2004.

    [9] Stanley A. Gelfand, Hearing - An Introductionto Psychological and Physiological Acoustics, In-forma Healthcare, 5th edition, 2010.

    13o CONGRESSO / 19a CONVENCAO NACIONAL DA AES BRASIL, SAO PAULO, 25 A 28 DE MAIO DE 2015

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 14

    3:30-5:00PpmAuditrio A

    Lecture Room A

    tera-feira tuesday

    Maio / May 26, 2015

    PAlEStrA

    oliviEr WArUSfEl - irCAM/CNrS/UNivErSiDADE PAriS vi - frANA

    iNtErCMBio DE PESqUiSA frANA E BrASil viA fAPESP

    HigH-rESolUtioN SoUND fiElD

    ANAlySiS-SyNtHESiS

    for 3D AUDio APPliCAtioNS

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 15

    03:30 - 5:00pmAuditrio A

    Lecture Room A

    quarta-feira WednesdayMaio / May

    27, 2015

    PAlEStrA

    PASSADoPrESENtE

    fUtUro DoS

    CoDifiCADorES PErCEPtUAiS DE

    UDio

    KArlHEiNz BrANDENBUrg

    iDMt frAUNHofEr

    AlEMANHA

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 16

    01:30- 03:00pmAuditrio C

    Lecture Room

    quarta-feira WednesdayMaio / May

    27, 2015

    PAlEStrA

    o CoMPoSitor

    Eo SoM

    roDrigo CiCCHElli vElloSo Ufrj

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 17

    _________________________________

    Sociedade de Engenharia de udio Palestra em Congresso

    Ministrada no 13o Congresso de Engenharia de udio 19a Conveno Nacional da AES Brasil

    25 a 28 de Maio de 2015, So Paulo, SP Este artigo foi reproduzido do original final entregue pelo autor, sem edies, correes ou consideraes feitas pelo comit tcnico. A AES Brasil no se responsabiliza pelo contedo. Outros artigos podem ser adquiridos atravs da Audio Engineering Society, 60 East 42nd Street, New York, New York 10165-2520, USA, www.aes.org. Informaes sobre a seo Brasileira podem ser obtidas em www.aesbrasil.org. Todos os direitos so reservados. No permitida a reproduo total ou parcial deste artigo sem autorizao expressa da AES Brasil.

    _________________________________

    O compositor e o som

    Rodrigo Cicchelli Velloso Universidade Federal do Rio de Janeiro Rio de Janeiro, RJ, 22421-000, Brasil

    [email protected]

    RESUMO Panorama da criao contempornea, recheado de exemplos musicais, em que analisamos as diversas estratgias de manipulao sonora. Tendncias histricas e manifestaes recentes so abordadas, nas msicas instrumentais e eletroacsticas: Musique Concrte, Elektronische Musik e Computer Music; Serialismo e Espectralismo; Livre Improvisao e Artes Sonoras.

    0. INTRODUO No presente texto, discutimos a relao do

    compositor contemporneo com o som. Nossa reflexo parte, antes de tudo, de nossa experincia em composio musical. No se trata, portanto, de um apanhado histrico e/ou musicolgico distanciado e exaustivo.

    Neste sentido, a meno a tendncias e personagens histricos, a discusso de suas ideias e atitudes em relao ao som, e a utilizao de exemplos musicais esto necessariamente vinculadas quelas correntes e queles criadores de quem mais nos aproximamos ao longo de nossa prpria trajetria - seja porque com eles guardamos alguma afinidade ou, pelo motivo oposto, porque deles nos sentimos estranhos. Ambos nos alimentam e influenciam.

    No queremos dizer, com isso, que nos sintamos tributrios ou filiados a esta ou quela corrente, ou que sejamos contrrios a esta ou quela escola. Trata-se, portanto, de reconhecer que grande parte de nossa reflexo tem sido estimulada por aquilo que mais ou menos nos cai fortuitamente na mo, e que

    porventura podemos chegar a amar ou rejeitar. Com este legado, temos tentado realizar uma discusso que nos alimenta criativamente, e assim vamos procurando forjar nossa prpria ao, mesmo quando ela resulta em silncio.

    Tambm o professor universitrio ter voz neste texto. Sob este aspecto, escritos produzidos anteriormente e as notas de aula de quase duas dcadas como docente da Escola de Msica da UFRJ, lecionando disciplinas que vo da Composio Tecnologia Musical, da Harmonia Vocal-Instrumental Msica Eletroacstica, deixaro marcas neste estudo. Observar a reao de meus alunos muitas vezes estupefata quando confrontados com esta ou aquela pea de msica, com a leitura deste ou daquele texto, certamente influenciar a construo do presente artigo, que tem em mente o pblico do Congresso de Engenharia de udio.

    Por fim, encerramos esta introduo esclarecendo de qual msica estamos falando. Ainda que menes a outros gneros possam pipocar aqui e ali, sobretudo nas sees finais do texto, estaremos tratando

  • 13 CONGRESSO DE ENGENHARIA DE UDIO DA AES BRASIL | 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL SO PAULO, 26 A 28 DE MAIO DE 2015 18

    VELLOSO

    O COMPOSITOR E O SOM

    13 CONGRESSO / 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL, SO PAULO, 25 A 28 DE MAIO DE 2015

    daquela msica conhecida como clssica, erudita, ou de concerto, para citar algumas das adjetivaes mais ou menos correntes em nosso pas. Se assim procedemos, no por desmerecer outras formas de expresso musical, mas porque no somos capazes de tudo abarcar, nem tanto pela falta de espao, mas por nossas prprias limitaes.

    Feitas estas ressalvas e esclarecimentos preliminares, comecemos a traar nosso panorama.

    1. O RUIDOSO SCULO XX

    1.1 Primeira metade Acredita-se que Claude Debussy (1862-1918) teria

    dito o seguinte em 1913: No ser nosso dever encontrar os meios sinfnicos de expressar nosso tempo, meios que evoquem o progresso, o arrojo e as vitrias do mundo moderno? O sculo do avio merece sua prpria msica. [1] Para muitos, a nova msica, a msica ps-tonal, tem incio com Debussy e o Laprs midi dun faune (1894). Os compassos iniciais

    Ex. 1 https://www.youtube.com/watch?v=FcYd3bC3usc

    esto construdos sobre uma melodia de flauta com mbito de trtono do D# ao Sol e da de volta ao D# realizando um movimento pendular em que diferentes padres escalares cromticos no nos permitem identificar um centro tonal preciso. Alm disso, a melodia entoada primeiramente sem acompanhamento, no havendo uma base harmnica que eventualmente explique ou revele se se trata de uma pea tonal. Impossvel subestimar a influncia de Debussy na msica da primeira metade do sculo XX e alm.

    Antes de tratar de sua influncia sobre outros autores, retornemos, porm, a seu chamado O sculo do avio merece sua prpria msica. Que msica seria essa e que meios teriam que ser inventados para faz-la eclodir? A frase de Debussy deixa transparecer uma firme e positiva crena nas vitrias da tecnologia e das invenes que estavam transformando o mundo ao comeo do sculo XX ao menos as coisas do mundo. Este mundo transformado necessitaria de novos meios para expressar-se musicalmente.

    Outro clebre compositor francs, dgar Varse (1883-1965), sintetizou bem a angstia que muitos sentiam em procurar expandir os recursos disponveis para a produo sonora ao dizer: Tornei-me uma espcie de Parsifal diablico procura, no do Santo Graal, mas da bomba que explodisse o mundo musical, deixando entrar pela brecha todos os sons sons que na poca eram chamados, e algumas vezes continuam sendo hoje, de rudos. [2]

    A distino entre Som (musical) e Rudo remonta a Grcia Antiga. De acordo com Hugues Dufourt (1943-), os Gregos distinguiam o som musical da desordem dos rudos, descrevendo as caractersticas de uniformidade e regularidade que opem um aos outros. [3] Este legado alimentado pela descoberta de Pitgoras (500 AC) que, observando a correspondncia entre o comprimento de uma corda em vibrao e a nota por ela produzida, estabeleceu as razes aritmticas entre os intervalos harmnicos foi fundamental para o desenvolvimento da msica no Ocidente. Os Gregos, porm, no desenvolveram uma teoria geral sobre a frequncia da vibrao. Tal empreendimento teria que aguardar o sculo XVII e os trabalhos de Galileo Galilei (1564-1642), Marin Mersenne (1588-1648) e outros. [4] A Modernidade tambm testemunhou uma exploso do timbre. Dufourt argumenta que a questo principal do sculo XVII a integrao entre altura e timbre. A linguagem instrumental, o nascimento da pera, o temperamento igual so contemporneos das primeiras conquistas da cincia moderna. O pensamento moderno descarta fatos estranhos que no possam ser assimilados ao tecido da nova viso cientfica e mecanicista do mundo. Foi apenas quando o som passou a ser encarado como uma espcie de autmato (outra obsesso do sculo XVII) que se comeou a entender as engrenagens que determinam simultaneamente altura e timbre. [5] O timbre passa a ser compreendido como a sobreposio de harmnicos. Hermann von Helmholtz (1821-1894), com meios limitados de anlise mas consciente de que certas caractersticas dos sons instrumentais dependem da forma como comeam ou terminam, somente estudou o que h de regular e contnuo neles, acreditando que estas caractersticas determinam a qualidade musical do som. [6] Helmholtz o pai da acstica e da psicoacstica contempornea, mas foi apenas com o advento do songrafo e da tecnologia computacional que o som pde ser analisado em seus menores detalhes. A ideia de que a identidade do timbre devida a uma invarincia fsica e a concepo do som musical como absolutamente peridico suplantada pela compreenso do som em termos de ruptura, irregularidade e evoluo dinmica no tempo. Jean-Claude Risset (1938-) chega a afirmar: Um som musical no est reduzido a um som peridico e poder-se-ia at dizer que ele s musical se no for peridico. [7]

    O chamado de Debussy e a procura de Varse estavam condicionados, na aurora do sculo XX e ao longo de sua primeira metade, aos recursos tecnolgicos ento disponveis. Teramos que aguardar a segunda metade do sculo XX at que a revoluo eletroeletrnica produzisse efeitos marcantes no meio musical. Um compositor profundamente influenciado pela linguagem de Debussy, numa de suas pginas mais clebres, reflete

    VELLOSO

    O COMPOSITOR E O SOM

    13 CONGRESSO / 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL, SO PAULO, 25 A 28 DE MAIO DE 2015

    daquela msica conhecida como clssica, erudita, ou de concerto, para citar algumas das adjetivaes mais ou menos correntes em nosso pas. Se assim procedemos, no por desmerecer outras formas de expresso musical, mas porque no somos capazes de tudo abarcar, nem tanto pela falta de espao, mas por nossas prprias limitaes.

    Feitas estas ressalvas e esclarecimentos preliminares, comecemos a traar nosso panorama.

    1. O RUIDOSO SCULO XX

    1.1 Primeira metade Acredita-se que Claude Debussy (1862-1918) teria

    dito o seguinte em 1913: No ser nosso dever encontrar os meios sinfnicos de expressar nosso tempo, meios que evoquem o progresso, o arrojo e as vitrias do mundo moderno? O sculo do avio merece sua prpria msica. [1] Para muitos, a nova msica, a msica ps-tonal, tem incio com Debussy e o Laprs midi dun faune (1894). Os compassos iniciais

    Ex. 1 https://www.youtube.com/watch?v=FcYd3bC3usc

    esto construdos sobre uma melodia de flauta com mbito de trtono do D# ao Sol e da de volta ao D# realizando um movimento pendular em que diferentes padres escalares cromticos no nos permitem identificar um centro tonal preciso. Alm disso, a melodia entoada primeiramente sem acompanhamento, no havendo uma base harmnica que eventualmente explique ou revele se se trata de uma pea tonal. Impossvel subestimar a influncia de Debussy na msica da primeira metade do sculo XX e alm.

    Antes de tratar de sua influncia sobre outros autores, retornemos, porm, a seu chamado O sculo do avio merece sua prpria msica. Que msica seria essa e que meios teriam que ser inventados para faz-la eclodir? A frase de Debussy deixa transparecer uma firme e positiva crena nas vitrias da tecnologia e das invenes que estavam transformando o mundo ao comeo do sculo XX ao menos as coisas do mundo. Este mundo transformado necessitaria de novos meios para expressar-se musicalmente.

    Outro clebre compositor francs, dgar Varse (1883-1965), sintetizou bem a angstia que muitos sentiam em procurar expandir os recursos disponveis para a produo sonora ao dizer: Tornei-me uma espcie de Parsifal diablico procura, no do Santo Graal, mas da bomba que explodisse o mundo musical, deixando entrar pela brecha todos os sons sons que na poca eram chamados, e algumas vezes continuam sendo hoje, de rudos. [2]

    A distino entre Som (musical) e Rudo remonta a Grcia Antiga. De acordo com Hugues Dufourt (1943-), os Gregos distinguiam o som musical da desordem dos rudos, descrevendo as caractersticas de uniformidade e regularidade que opem um aos outros. [3] Este legado alimentado pela descoberta de Pitgoras (500 AC) que, observando a correspondncia entre o comprimento de uma corda em vibrao e a nota por ela produzida, estabeleceu as razes aritmticas entre os intervalos harmnicos foi fundamental para o desenvolvimento da msica no Ocidente. Os Gregos, porm, no desenvolveram uma teoria geral sobre a frequncia da vibrao. Tal empreendimento teria que aguardar o sculo XVII e os trabalhos de Galileo Galilei (1564-1642), Marin Mersenne (1588-1648) e outros. [4] A Modernidade tambm testemunhou uma exploso do timbre. Dufourt argumenta que a questo principal do sculo XVII a integrao entre altura e timbre. A linguagem instrumental, o nascimento da pera, o temperamento igual so contemporneos das primeiras conquistas da cincia moderna. O pensamento moderno descarta fatos estranhos que no possam ser assimilados ao tecido da nova viso cientfica e mecanicista do mundo. Foi apenas quando o som passou a ser encarado como uma espcie de autmato (outra obsesso do sculo XVII) que se comeou a entender as engrenagens que determinam simultaneamente altura e timbre. [5] O timbre passa a ser compreendido como a sobreposio de harmnicos. Hermann von Helmholtz (1821-1894), com meios limitados de anlise mas consciente de que certas caractersticas dos sons instrumentais dependem da forma como comeam ou terminam, somente estudou o que h de regular e contnuo neles, acreditando que estas caractersticas determinam a qualidade musical do som. [6] Helmholtz o pai da acstica e da psicoacstica contempornea, mas foi apenas com o advento do songrafo e da tecnologia computacional que o som pde ser analisado em seus menores detalhes. A ideia de que a identidade do timbre devida a uma invarincia fsica e a concepo do som musical como absolutamente peridico suplantada pela compreenso do som em termos de ruptura, irregularidade e evoluo dinmica no tempo. Jean-Claude Risset (1938-) chega a afirmar: Um som musical no est reduzido a um som peridico e poder-se-ia at dizer que ele s musical se no for peridico. [7]

    O chamado de Debussy e a procura de Varse estavam condicionados, na aurora do sculo XX e ao longo de sua primeira metade, aos recursos tecnolgicos ento disponveis. Teramos que aguardar a segunda metade do sculo XX at que a revoluo eletroeletrnica produzisse efeitos marcantes no meio musical. Um compositor profundamente influenciado pela linguagem de Debussy, numa de suas pginas mais clebres, reflete

    VELLOSO

    O COMPOSITOR E O SOM

    13 CONGRESSO / 19 CONVENO NACIONAL DA AES BRASIL, SO PAULO, 25 A 28 DE MAIO DE 2015

    daquela msica conhecida como clssica, erudita, ou de concerto, para citar algumas das adjetivaes mais ou menos correntes em nosso pas. Se assim procedemos, no por desmerecer outras formas de expresso musical, mas porque no somos capazes de tudo abarcar, nem tanto pela falta de espao, mas por nossas prprias limitaes.

    Feitas estas ressalvas e esclarecimentos preliminares, comecemos a traar nosso panorama.

    1. O RUIDOSO SCULO XX

    1.1 Primeira metade Acredita-se que Claude Debussy (1862-1918) teria

    dito o seguinte em 1913: No ser nosso dever encontrar os meios sinfnicos de expressar nosso tempo, meios que evoquem o progresso, o arrojo e as vitrias do mundo moderno? O sculo do avio merece sua prpria msica. [1] Para muitos, a nova msica, a msica ps-tonal, tem incio com Debussy e o Laprs midi dun faune (1894). Os compassos iniciais

    Ex. 1 https://www.youtube.com/watch?v=FcYd3bC3usc

    esto construdos sobre uma melodia de flauta com mbito de trtono do D# ao Sol e da de volta ao D# realizando um movimento pendular em que diferentes padres escalares cromticos no nos permitem identificar um centro tonal preciso. Alm disso, a melodia entoada primeiramente sem acompanhamento, no havendo uma base harmnica que eventualmente explique ou revele se se trata de uma pea tonal. Impossvel subestimar a influncia de Debussy na msica da primeira metade do sculo XX e alm.

    Antes de tratar de sua influncia sobre outros autores, retornemos, porm, a seu chamado O sculo do avio merece sua prpria msica. Que msica seria essa e que meios teriam que ser inventados para faz-la eclodir? A frase de Debussy deixa transparecer uma firme e positiva crena nas vitrias da tecnologia e das invenes que estavam transformando o mundo ao comeo do sculo XX ao menos as coisas do mundo. Este mundo transformado necessitaria de novos meios para expressar-se musicalmente.

    Outro clebre compositor francs, dgar Varse (1883-1965), sintetizou bem a angstia que muitos sentiam em procurar expandir os recursos disponveis para a produo sonora ao dizer: Tornei-me uma espcie de Parsifal diablico procura, no do Santo Graal, mas da bomba que explodisse o mundo musical, deixando entrar pela brecha todos os sons sons que na poca eram chamados, e algumas vezes continuam sendo hoje, de rudos. [2]

    A distino entre Som (musical) e Rudo remonta a Grcia Antiga. De acordo com Hugues Dufourt (1943-), os Gregos distinguiam o som musical da desordem dos rudos, descrevendo as caractersticas de uniformidade e regularidade que opem um aos outros. [3] Este legado alimentado pela descoberta de Pitgoras (500 AC) que, observando a correspondncia entre o comprimento de uma corda em vibrao e a nota por ela produzida, estabeleceu as razes aritmticas entre os intervalos harmnicos foi fundamental para o desenvolvimento da msica no Ocidente. Os Gregos, porm, no desenvolveram uma teoria geral sobre a frequncia da vibrao. Tal empreendimento teria que aguardar o sculo XVII e os trabalhos de Galileo Galilei (1564-1642), Marin Mersenne (1588-1648) e outros. [4] A Modernidade tambm testemunhou uma exploso do timbre. Dufourt argumenta que a questo principal do sculo XVII a integrao entre altura e timbre. A linguagem instrumental, o nascimento da pera, o temperamento igual so contemporneos das primeiras conquistas da cincia moderna. O pensamento moderno descarta fatos estranhos que no possam ser assimilados ao tecido da nova viso cientfica e mecanicista do mundo. Foi apenas quando o som passou a ser encarado como uma espcie de autmato (outra obsesso do sculo XVII) que se comeou a entender as engrenagens que determinam simultaneamente altura e timbre. [5] O timbre passa a ser compreendido como a sobreposio de harmnicos. Hermann von Helmholtz (1821-1894), com meios limitados de anlise mas consciente de que certas caractersticas dos sons instrumentais dependem da forma como comeam ou terminam, somente estudou o que h de regular e contnuo neles, acreditando que estas caractersticas determinam a qualidade musical do som. [6] Helmholtz o pai da acstica e da psicoacstica contempornea, mas foi apenas com o advento do songrafo e da tecnologia computacional que o som pde ser analisado em seus menores detalhes. A ideia de que a identidade do timbre devida a uma invarincia fsica e a concepo do som musical como absolutamente peridico suplantada pela compreenso do som em termos de ruptura, irregularidade e evoluo dinmica no tempo. Jean-Claude Risset (1938-) chega a afirmar: Um som musical no est reduzido a um