Percepção Sonora

O ser humano possui uma forma particular de tradução dos pulsos acústicos a sinais cerebrais. Essa tradução é melhor explicada por psicólogos, fonoaudiólogos ou médicos, porém, para fins de nosso estudo, possuímos alguns dados fundamentais que nos ajudam a construir o timbre ideal para um amplificador.

O estudo mais conhecido sobre a percepção sonora pelo ser humano é resumido no gráfico que conhecemos por “curvas de Fletcher-Munson”. Esta série de curvas é construída sobre um gráfico que relaciona pressão sonora (SPL) a uma faixa de frequências em Hz. Em qualquer ponto da curva temos uma determinada frequência e a pressão sonora requerida para que seja percebida com o mesmo “volume” de áudio pelo ouvido humano em relação a qualquer outra frequência na mesma curva. O estudo de Fletcher-Munson demonstra que para notarmos o mesmo volume entre uma frequência média e um tom mais grave, precisamos de mais pressão sonora nas frequências mais baixas. Por exemplo, para percebermos 40 phons de volume sonoro na frequência de 10KHz precisamos de cerca de 50 dB de SPL. O mesmo volume sonoro para o tom de 50 Hz, requer 80 dB. Lembrando que a escala é logarítmica, ou seja, a diferença de 50 a 80 dB de SPL entre essas duas frequências representa dezenas de vezes a potência exigida para produzir o mesmo volume.

No pré-amplificador temos a principal etapa de formação do timbre e de amplificação de voltagem (amplitude) do sinal. Nos pré-amplificadores podemos enxergar a complexidade que existe no desenho de um circuito formador do bom timbre: diferentes faixas de frequências exigem níveis de voltagem muito distintos para chegarem a nossos sentidos com a mesma intensidade, porém componentes como resistores trabalham quase que linearmente na faixa de frequências audíveis. Para que determinada equalização soe “neutra” ou “plana” (“flat EQ”) ao ouvido humano, eletricamente deve haver grande discrepância na resposta às diversas frequências, função para a qual são requeridos componentes reativos: capacitores e indutores.

O cálculo de todos os valores de componentes possíveis, entre capacitores, indutores e resistores é impraticável. São incontáveis configurações de circuito e combinações de valores nominais de capacitância, resistência e indutância! Não há tempo hábil para testarmos todas as possibilidades, assim, alguns circuitos clássicos servem como base para experimentação. Há, também, softwares especializados para computador os quais auxiliam o construtor de amplificadores na tarefa de encontrar valores de componentes (DUNCANAMPS. 2012.). Porém esse tipo de software possui somente alguns circuitos pré-configurados, que apenas permitem a variação de valores de componentes. A potência cresce de forma quadrática em relação à voltagem. Assim, ao calcularmos resistências, e relações entre tensão e corrente que flui através de resistores e capacitores, ainda será necessário considerar a natureza exponencial da potência elétrica em relação a estas grandezas.

As curvas de Fletcher-Munson explicam por que os sistemas de áudio exigem maior potência para que notemos com a mesma intensidade as frequências mais graves. Os “subwoofers” consomem muito mais energia que os “tweeters”, para nos oferecer uma percepção de volume balanceada entre graves e agudos. Nesses sistemas são usados “crossovers”, divisores de frequência, para adequar o sinal que chega a cada tipo de alto-falante. Na amplificação para guitarra utilizamos apenas um tipo de alto-falante: os chamados médio-graves, comercializados como “woofers”. Não se empregam tweeters ou sub-woofers: os alto-falantes para guitarra se encaixam, mais apropriadamente, na categoria “full range”, mas os melhores e mais conceituados falantes possuem uma faixa de frequências relativamente estreita com excelente desempenho. Essa característica gera a “assinatura” do alto-falante. Lembrando que, na amplificação para guitarra, não buscamos a alta fidelidade e sim tipos agradáveis de distorção.

Sobre nossa percepção dos timbres, (BROSNAC. 1978. p. 47) chama a atenção para um fato relevante: “A etapa de formação do timbre (ataque) e seu decaimento são os componentes mais distintos da identidade de um instrumento. A região de volume máximo não é tão distinta quanto a maioria das pessoas tende a acreditar”.