O apito final soa

Dec 04 2022

Anteriormente, discutimos aplausos e saltos. Continuando nosso exame dos sons do dia a dia, trazemos a você... o apito.

Anteriormente, discutimos aplausos e saltos . Continuando nosso exame dos sons do dia a dia, trazemos a você... o apito.

aqui está um link para o modelo processual de apito no Nemisindo:https://nemisindo.com/models/whistle.html

Este é um pouco desafiador embora. Para citar apenas alguns, existem apitos de ervilha, apitos de estanho, apitos de vapor, apitos de cachorro e, claro, assobios humanos. Cobrir tudo isso é muito mais do que uma única entrada de blog. Então, vamos nos ater ao apito de ervilha padrão ou apito de pellet (ou 'escargot' ou apito de barril por causa de sua forma de caracol), que é a base para muitos dos apitos que você já ouviu.

Apito de ervilha típico de metal, com bocal, borda chanfrada e orifício sonoro por onde o ar pode escapar, e câmara de ar em forma de barril e uma pastilha no interior.

Os apitos são o tipo de flauta mais antigo conhecido. Eles têm uma extremidade inferior parada e uma chaminé que direciona a respiração do jogador do orifício da boca na extremidade superior contra a borda de um orifício aberto na parede do apito, fazendo com que o ar fechado vibre. A maioria dos instrumentos de apito não tem orifícios para os dedos e soa apenas um tom.

Um apito produz som a partir de um fluxo de gás, geralmente ar, e normalmente alimentado por vapor ou por alguém soprando ar. A conversão de energia em som vem de uma interação entre o fluxo de ar e um material sólido.

Em um apito de ervilha, o fluxo de ar entra pelo bocal. Ele atinge o chanfro (borda inclinada para a abertura) e se divide, para fora no ar e para dentro, preenchendo a câmara de ar. Ele continua girando e enchendo a câmara até que a pressão do ar no interior seja tão grande que saia do orifício sonoro (uma pequena abertura próxima ao bisel), abrindo espaço para o processo recomeçar. O tom dominante do apito é determinado pela taxa na qual o ar enche e descompacta a câmara de ar. O movimento do ar força a ervilha ou o pellet dentro da câmara a se mover sem parar. Isso às vezes interrompe o fluxo de ar e cria um gorjeio ao som do apito.

O tamanho da cavidade do apito determina o volume de ar contido no apito e o tom do som produzido. O ar enche e esvazia a câmara tantas vezes por segundo, que dá a frequência fundamental do som.

A construção do apito e o design do bocal também têm um efeito dramático no som. Um apito feito de metal grosso produzirá um som mais brilhante em comparação com o som suave mais ressonante se for usado um metal mais fino. Os apitos modernos são produzidos com diferentes tipos de plástico, o que aumenta os tons e sons agora disponíveis. O design do bocal também pode alterar drasticamente o som. Mesmo uma diferença de alguns milésimos de polegada na via aérea, ângulo da lâmina, tamanho ou largura do orifício de entrada, pode fazer uma diferença drástica no que diz respeito ao volume, tom e chiff (sopro ou solidez do som). E de acordo com a página Wiki do apito , que pode ser alterada quando você ler isto, 'Uma característica de um apito é que ele cria um tom puro, ou quase puro.'

Bem, tudo isso está correto? Quando olhamos para os sons de derramar água quente e fria , descobrimos que as explicações simples não estavam corretas . Ao explicar o assobio, podemos ir um pouco mais longe do que apenas acenar com a mão sobre a ervilha causando um gorjeio? Os diferentes apitos diferem muito em som?

Vamos começar com alguns sons de apito. Aqui está um ótimo vídeo onde você consegue ouvir uma dúzia de apitos do árbitro.

Olhando para o espectrograma abaixo, você pode ver que todos os assobios produzem frequências dominantes entre 2200 e 4400 Hz. Algumas outras características também são aparentes. Parece haver algum segundo e até terceiro conteúdo harmônico. E não parece ser apenas uma frequência e seus tons. Em vez disso, há duas ou três frequências estreitamente espaçadas sempre que o apito é acionado.

Mas esta amostra de som é toda de apitos bastante curtos, o que pode ser o motivo pelo qual os tons não são constantes. E nunca se deve confiar em apenas uma amostra ou um arquivo de áudio (como os autores fizeram aqui ). Então, vamos olhar para apenas um longo som de apito.

Você pode ver que ele permanece bastante constante e os harmônicos estão claramente presentes, embora eu não possa dizer se eles são parcialmente devidos à compressão da faixa dinâmica ou a qualquer outro processamento. No entanto, existem quedas ou interrupções semiperiódicas no tom fundamental. Você pode ver isso mais claramente na forma de onda, e isso é quase certo porque a ervilha bloqueou temporariamente o orifício de som e enfraqueceu o som.

O mesmo comportamento geral aparece com outros assobios, embora com alguma variação nas quedas e sua taxa de ocorrência, e nas frequências e suas intensidades.

Assim que comecei a escrever este blog, fui informado do fato de que Perry Cook já havia discutido a sintetização de sons de apito em seu maravilhoso livro Real Sound Synthesis for Interactive Applications. Ao construir parte de um modelo de apito de polícia/árbitro, ele escreveu

'Experiências e espectrogramas usando apitos de polícia/árbitro reais mostraram que quando a ervilha está na região imediata do oscilador de jato, há uma diminuição no tom (cerca de 7%), um aumento na amplitude (cerca de 6 dB) e um pequeno aumento no componente de ruído (cerca de 2 dB)… O oscilador exibe três harmônicos significativos: f, 2f e 3f a 0 dB, -10 dB e -25 dB, respectivamente…'

Com exceção do aumento na amplitude devido à ervilha (foi um erro de digitação?), meus resultados estão todos de acordo com os dele. Então, dependendo se eu sou o tipo de pessoa copo meio vazio / copo meio cheio, posso ficar desapontado por estar apenas repetindo o que ele fez ou feliz por meus resultados serem confirmados independentemente.

Esta informação de algumas gravações de apito deve ser boa o suficiente para caracterizar o comportamento e chegar a uma síntese simples e controlável. Jiawei Liu adotou uma abordagem diferente. Em sua dissertação de mestrado, ele simulou assobios usando fluidodinâmica computacional e simulação acústica de elementos finitos . Foi um trabalho muito interessante, assim como uma abordagem relacionada de Shia , mas ambos são como usar uma marreta para matar uma mosca. Esforço maciço e muita computação, quando um modelo que provavelmente soa tão bom poderia ter sido derivado usando equações semi-empíricas que modelam sons aeroacústicos diretamente.

Tem havido alguma pesquisa sobre identificação automática de sons de apito de árbitro, por exemplo, trabalho inicial de Shirley e Oldfield em 2011 e, em seguida, um algoritmo mais avançado alguns anos depois. Mas essas são técnicas padrão de aprendizado de máquina ou baseadas nos aspectos mais básicos do som do apito, como sua frequência fundamental. Em ambos os casos, eles não usam muita compreensão da natureza do som. Mas acho que tudo bem. Eles funcionam, possibilitam técnicas de produção inteligentes para transmissões esportivas e não precisam se aprofundar nos aspectos físicos ou perceptivos.

Eu disse que me limitaria aos apitos de pellets, mas não resisto a mencionar uma síntese verdadeiramente fascinante e inusitada de outro som de apito . As locomotivas a vapor foram equipadas com apitos de trem para alerta e sinalização. para gerar o som, o maquinista puxa uma corda na cabine do maquinista, abrindo assim uma válvula, de modo que o vapor sai de uma fresta e contra a ponta afiada de um sino. Isso faz com que o sino vibre rapidamente, o que cria um som de assobio. Em 1972, Herbert Chaudiere criou um sistema de som incrivelmente detalhado para modelos de trens. Este sistema eletrônico analógico gerou todos os sons memoráveis da locomotiva a vapor; o latido do vapor exaustivo, o toque rítmico do sino e o lamento do apito do carrilhão, e reproduzia esses sons de um alto-falante transportado na locomotiva modelo.

A preparação desta entrada de blog também ilustra alguns dos problemas com metadados de crowdsourcing e marcação gerada pelo usuário. Ao tentar encontrar alguns bons exemplos de som, procurei no arquivo de efeitos sonoros mais popular de todo o mundo, freesound, por 'assobio de ervilha'. Ele veio com apenas um hit, uma gravação de vapor e líquido escapando de uma panela de fervura de feijão-fradinho !