Características básicas do som

Uma onda sonora elementar possui duas propriedades principais. A primeira diz respeito à sua amplitude. Quanto maior a amplitude da onda mais intenso será o som. A outra característica diz respeito à frequência ou oscilações da onda. Frequência significa que a amplitude varia conforme o tempo gerando uma repetição, um ciclo. O número de repetições que ocorre por segundo (frequência) é medido através de uma unidade chamada Hertz. Uma das ondas sonoras mais simples é descrita através de uma função matemática conhecida como seno e vamos usá-la como exemplo de estudo no decorrer do artigo.

Gráfico da função seno – amplitude e frequência

A figura acima é um gráfico representando a função seno. Observe aqui que ela ocorre em função do tempo e dessa maneira podemos medir sua frequência. Coloquei dois intervalos para exemplificar como medimos a frequência e a amplitude. O intervalo entre os pontos A e B delimita o início e o fim de um ciclo de variação da amplitude. É possível notar que a onda sai do ponto A sobe até o pico positivo, desce até o pico negativo e depois, ao chegar em B, recomeça tudo de novo. O tempo que leva entre sair de A e chegar a B (o tempo gasto para cumprir um ciclo) é chamado de período e se ele for igual a 1 segundo dizemos que a onda possui frequência de 1 hertz, pois a fórmula da frequência é dada da seguinte maneira:

Dessa maneira nota-se que quanto maior for o tempo que leva um ciclo (período), menor é a frequência e vice-versa. Suponhamos que o período seja de 4 segundos, então a frequência será 1 dividido por 4 que é igual a 0,25 hertz. Caso o período seja de 0,01 segundo teremos uma frequência de 100 hertz. Quanto menor o período, mais ciclos cabem dentro de um segundo e maior é a frequência 😉

O intervalo CD da figura diz respeito a amplitude do sinal, ou se preferir a intensidade do som. Na linha vermelha que coloquei, o sinal está no pico máximo de sua amplitude positiva, mas ele também pode atingir uma amplitude negativa, como se nota através do gráfico.

Existe um padrão antigo de teste para televisão conhecido como SMPTE Color Bars (Barras coloridas) que no Brasil era aplicado geralmente quando os canais de TV saiam do ar (quem tem mais de 30 anos e assistia o Corujão deve se lembrar disso). Esse padrão de teste consiste em uma conjunto de barras coloridas verticais na tela com um som de fundo. Esse som era um seno em frequência de 1 KHz (1.000 hertz). Pra quem não se lembra, ou nunca viu, a figura abaixo exibe o padrão de barras coloridas. Caso queira ouvir o som de fundo é só clicar na imagem para ir ao site de Wikipédia em inglês onde ele está hospedado, ou clicar aqui.

Padrão de teste de televisão SMPTE color bars que reproduz ao fundo um áudio senoidal de 1Khz

Nós humanos ouvimos apenas sons na faixa de frequência de 20 a 20.000 hertz. Tudo que ficar abaixo de 20 hertz é considerado infrassom e tudo que estiver acima de 20.000 hertz é considerado ultrassom, ambas categorias de som não audíveis às pessoas comuns. A voz humana pode variar entre 60 e 7000 hertz.