Reverberadores 1
Reverberação = Re Verberação = Repetir a Palavra (a voz, o som). Dá-se este nome ao fenômeno de repetição do som ou eco proveniente de um som original. Esta repetição nos é percebida como uma quase idêntica geração da fonte sonora após um pequeno período de tempo após a geração do sinal inicial; findo este período uma nova geração em menor intensidade será ouvida até a total dissipação de energia. A característica mais importante desta repetição ou eco é a perda dos harmônicos mais baixos em cada retorno.
Nos recintos musicais o som direto da orquestra que é ouvido pela platéia é aquele que segue o menor caminho. Imediatamente após chegam os sons reverberantes. Este tempo entre os dois é chamado de “Pre-demora” (Predelay).
Em 1898 Wallace Clement Sabine desenvolveu através de métodos empíricos a famosa equação de reverberação.
Estudando comparativamente as propriedades acústicas do Fogg Lecture Hall e do Sanders Theatre,
Sabine estabeleceu uma relação entre o fator RT60 de um quarto, seu volume e a absorção total (em Sabins).
Esta é a equação:
Nesta equação, c é uma constante que simboliza a velocidade do som num quarto; seu valor é de 0.161 em unidades métricas; V, o volume em m³ S, a superfície total de um quarto em m²; a o coeficiente médio de absorção das paredes teto e piso do quarto, e o produto Sa a absorção total em Sabins.
A absorção total em Sabins (ou tempo de reverberação) muda, dependendo das freqüências emitidas. Esta também é definida através das propriedades acústicas do local.
Sabine estabeleceu que o tempo de reverberação RT60 é aquele em que o eco passa a ter uma perda de 60dB em relação ao sinal original.
E também que o tempo ideal de reverberação deva ser de 2 a 2.5 seg. tempos menores “secam” a música instrumental e tempos maiores contribuem para a perda da intelegibilidade.
A equação não leva em consideração o formato do quarto nem as perdas do som se deslocando no ar, este fator, importante em lugares amplos. A maioria dos recintos absorve menos as freqüências mais baixas o que torna mais demorado o tempo de decadência do eco ou reverberação.
O tempo de reverberação RT60 e o volume V do quarto exercem muita influencia na distancia crítica dc na equação condicional.
Onde a distância crítica dc é medida em metros, o volume V é medido em m³, e o tempo de reverberação RT60 é medido em segundos.
Sabine foi o primeiro engenheiro a desenvolver uma metodologia acústica no Boston’s Symphony Hall a primeira casa de concertos a ser construída e utilizar princípios acústicos quantitativos e é considerada um dos melhores Palácios de Música do mundo.
O coeficiente de absorção de um material será expresso por um número entre 0 e 1 que indica a proporção de som absorvido por uma superfície em comparação com a quantidade refletida ao quarto. Uma janela aberta não oferece qualquer reflexão ao som que lhe alcança, portanto nada será refletido. Isto corresponde ao fator de absorção 1. Da mesma forma, uma parede lisa e rígida em concreto será equivalente a um espelho de som e terá um coeficiente muito próximo ao 0.
Na forma tradicional, o tempo de reverberação sempre foi medido através de um gravador de níveis. Neste um sistema de marcação de pontos gravava o nível de ruído contra tempo em uma fita de papel que se movia a velocidade constante. Produzia-se um ruído alto e verificava-se o tempo de decadência. Hoje sistemas digitais com memória se encarregam de toda a tarefa.
Dois métodos básicos existem para criar um som suficientemente alto com um ponto definido de corte. Ruídos de impulso tais como um tiro seco de revólver ou um estouro de um balão são os utilizados para medir a resposta do impulso sonoro em um recinto. Outra forma, é a de utilizar um ruído rosa ou um ruído branco através de um alto-falante que é interrompido subitamente. Este processo é conhecido como método de interrupção e os resultados medidos são conhecidos como resposta interrompida.
O tempo de reverberação é normalmente dado como a medida do tempo de decadência. O tempo de decadência corresponde ao tempo levado para o sinal diminuir a 60 dB abaixo do nível original.
Muita vez se deseja criar um efeito de reverberação na musica gravada e até mesmo na música ao vivo. Vários sistemas foram desenvolvidos, que em seguida apresentamos.
O primeiro sistema artificial para recriar a reverberação foi o da câmara de eco. Um alto-falante toca em um quarto fechado e um ou mais microfones captam seu som criando o efeito de reverberação Ainda se usa esta técnica apesar de obtermos apenas parâmetros fixos que dependerão do quarto em utilização.
Indiscutivelmente é a forma mais natural de reverberação.
Abaixo Fig 1 e Fig 2 diagrama e imagem de um quarto de reverberação.
Fig 1: Diagrama do quarto de reverberação ou câmara de eco.
Fig 2: Foto de um recinto para câmara de eco.
Um reverberador de placa é um sistema que utiliza um transdutor eletromecânico similar a um alto-falante que vai criar vibrações em uma grande placa de metal. Um outro (ou vários) transdutor vai captar as vibrações na placa e gerará sinais de áudio. Estas placas geralmente de 1m por 2m são preparadas em liga de aço com têmpera especial são suspensas por molas ou fitas flexíveis e possuem um sistema de amortecimento para controle do efeito de eco desejado.
As figuras abaixo demonstram o esquema de construção e um modelo comercial.
Fig 3: Esquema construtivo de um reverberador de placa.
Fig 4: Modelo comercial de reverberador de placa usado em gravações.
Um reverberador de mola utiliza um transdutor em cada extremidade de sua estrutura. Um deles cria as vibrações e o outro as coleta de uma maneira similar ao reverberador de placa. As vibraçoes são geradas na extremidade da mola que conduz á outra um retardo relativo. Os resultados são similares ao reverberador de placa, sem porem apresentar a versatilidade deste, mas sua construção compacta e baixo custo se tornaram fatores predominantes. São largamente empregados em guitarra e em gravações domésticas de qualidade.
Entre os primeiros aparelhos a usá-lo encontram-se os órgãos da Hammond. O mais conhecido para uso doméstico foi o Fisher K10 que foi amplamente imitado por centenas de fabricantes. Nas Figs 5, 6,e 7 mostramos o diagrama esquemático de funcionamento da unidade de molas e uma foto da mesma. Abaixo o circuito original com misturador usado pela Fisher.
Fig 5: Diagrama esquemático do reverberador de molas. As molas possuem comprimentos diferenciados para proporcionar tempos diferentes de retardo criando múltiplos pontos de repetição.
Fig 6: Vista interna da unidade de molas.
Fig 7: Circuito de reverberação Fisher K-10.
O reverberador de fita magnética é o mais perfeito em termos de resultado acústico. Trata-se de um gravador de fita magnética com um casette especial sem-fim, que reproduz logo após a gravação o som que foi anteriormente gravado, uma, duas ou três vezes, reintroduzindo o som misturado ao sinal original. É o único sistema que v. tem o controle da decadência sonora que pode se transformar em ascendência se a reprodução for a nível mais alto que o som original, resultando em forte microfonia artificial.
Fig 8:: Esquema de funcionamento do rolo sem-fim no sistema de fita magnética de reverberação.
Fig 9: Modelo comercial de reverberador por fita magnética.
Fig 10: Esquema elétrico do Watkins Copicat apresentado acima.
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Os reverberadores digitais usam algoritmos para processar o sinal de entrada, de forma a criar um efeito eco. Pelo fato de ser a reverberação um grande número de ecos, os reverberadores digitais usam da realimentação do sinal e após circuitos de retardo para criar um grande número de ecos decadentes. Alguns reverberadores mais sofisticados podem similar o tempo de duração e as freqüências dominantes simulando com precisão efeitos reais. Todavia os circuitos existentes favorecem os harmônicos de alta ordem que um ouvido preparado imediatamente os identifica como artificiais.
Em eletrônica o processamento digital do sinal de áudio é chamado de reverberação por convolução e a operação matemática de convolução segue ao princípio das series de Fourrier.
Fig 11: Circuit básico do reverberador digital.
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Fig 12: Modelo comercial compacto de câmara de eco digital.
Este projeto absolutamente inusitado é devido a Donald Leslie que o concebeu a partir de sua análise pessoal ao som de órgãos em Igrejas. O processo se baseia em criar reverberações naturais vindas do próprio recinto de audiência através da dispersão sonora gerado por um movimento diferenciado entre os sons graves e agudos que são reproduzidos em sua caixa original. Esta caixa que trabalha com divisão de freqüências de dois estágios, tem seu ponto de corte a 800 Hz. As freqüências acima dos 800 Hz são encaminhadas a um tweeter que gira a aproximadamente 1.3 revoluções por segundo no plano horizontal, enquanto o woofer fixo tem logo abaixo um tambor refletor que gira a aproximadamente 0.3 revoluções por segundo, sendo portanto muito mais lento que o tweeter. O ouvinte fixo a um ponto assiste a um efeito de trêmolo superposto a uma variação de localização da fonte geradora com ecos provenientes de vários lugares. Algo não conhecido, mas com muita riqueza de expressão. Baseia-se fisicamente no efeito Doppler.
Abaixo o diagrama explicativo e visualização do modelo comercial.
Fig 13: Esquema da caixa de Leslie
Fig 14
Fig 15
Fig 16 : As três figuras demonstram a visão de conjunto e a construção interna da caixa de Leslie
Construindo seu Reverberador
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