Humanidades

A ciência do som da música
Alunos de engenharia ministram curso de acústica na Peabody, abrindo um novo caminho para a colaboração científica e musical
Por Wick Eisenberg - 13/12/2021


CRÉDITO:WILL KIRK / UNIVERSIDADE JOHNS HOPKINS

Um grupo de alunos do Instituto Peabody se reuniu todas as segundas-feiras à noite neste semestre para aprender a ciência da acústica musical com dois professores pouco ortodoxos: uma dupla de candidatos ao doutorado do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Whiting School of Engineering.

Nem Ian McLane nem Valerie Rennoll são músicos profissionais, mas sua pesquisa se concentra em melhorar a captura e análise de sons. Os dois fazem parte de uma equipe que criou o Hearo , um sensor acústico premiado que pode filtrar ruídos estranhos e se concentrar em determinados sons. Essa tecnologia tem uma miríade de usos potenciais, desde permitir que bandas gravem suas músicas em quase qualquer lugar até usar em sensores vestíveis que registram os sinais vitais do paciente e os enviam aos médicos.

Como resultado da aula, professores de engenharia e alunos de música estão aprendendo mais sobre suas disciplinas, colaborando com pessoas que abordam a acústica de diferentes pontos de vista.

"Tem sido muito interessante obter uma perspectiva diferente", disse Sam Kartub, um aluno de mestrado em Acústica que está fazendo o curso. "Tendo engenheiros de ciências pesadas falando sobre esse tipo de coisa, essa aula foi um pouco mais técnica do que outros cursos, o que é algo que eu gostei. Foi legal ter esse curso tão fundamentado em um tipo de ciência quantitativa."

Embora este curso de três créditos, um requisito para artes gravadoras e especializações em acústica, não seja novo, esta é a primeira vez que McLane e Rennoll o ensinam. A aula educa os alunos sobre a física do som aplicada às propriedades dos instrumentos musicais, como os sons são percebidos e a reprodução da música eletrônica.

“COM O SAXOFONE, É A COLUNA DE AR QUE VIBRA E O CORPO RESSOA COM ELA, MAS NÃO É DAÍ QUE VEM O SOM. ENTÃO, ESTAMOS MUITO CURIOSOS PARA SABER QUE EFEITO O POSICIONAMENTO DO HEARO TERÁ NAS GRAVAÇÕES. "

Sam Kartub
Estudante, Peabody

Até agora neste semestre, a dupla se concentrou em como os instrumentos e diferentes famílias de instrumentos funcionam: por exemplo, o que vibra para criar sons específicos. Uma tarefa inicial envolveu os alunos em uma apresentação detalhada sobre um determinado instrumento, focando especificamente na física de como eles criam o som e o que torna o instrumento único. McLane e Rennoll também usaram sua formação em engenharia para introduzir conceitos de engenharia relevantes para o conteúdo do curso, como processamento de sinal: um subcampo da engenharia elétrica que se concentra em analisar, modificar e sintetizar sinais como som, imagens e medições científicas.

"Algo que quero enfatizar é a pesquisa atual, fazendo com que os alunos leiam artigos atuais de lugares como a Acoustical Society of America e, em seguida, pensem sobre como isso se aplica ao seu mundo", disse Rennoll. "Acho que é uma boa maneira de enfatizar uma das habilidades essenciais para um engenheiro, que é o pensamento crítico."

Ian Hoffman , professor assistente no programa de acústica da Peabody, diz que a aula que McLane e Rennoll estão ensinando exemplifica a natureza interdisciplinar das artes de gravação e programas de acústica do instituto.

"Esses programas não apenas envolvem alunos e professores de música, engenharia, física, ciências da audição e disciplinas de arquitetura, mas também unem os aspectos técnicos e computacionais do som com audição crítica, estética e percepção humana do som", disse ele, apontando que esta abordagem promove a colaboração e o interesse compartilhado em conteúdo, pesquisa e ensino de escolas em Hopkins.

"A abordagem de McLane e Rennoll captura muito bem esse espírito", disse Hoffman.

O projeto final do curso envolve Hearo, o sensor acústico criado por McLane, Rennoll e o colega doutorando da ECE, Adebayo Eisape. Para o projeto, pares de alunos estão usando o Hearo e um microfone condensador comum para gravar vários instrumentos musicais em uma variedade de configurações, como uma sala completamente silenciosa ou uma com muito ruído de fundo estridente. Os grupos então usarão métodos qualitativos e quantitativos para comparar as gravações.

"Para os métodos qualitativos, eles farão observações sobre a qualidade do som ouvindo e inspecionando visualmente o conteúdo da frequência usando espectrogramas", disse Rennoll. "Para as comparações quantitativas, eles usarão técnicas de processamento de sinal de áudio que aprenderam durante a aula para entender as diferenças no conteúdo de frequência das gravações."

A principal diferença entre o Hearo e os dois microfones tradicionais é o seu posicionamento durante a gravação: o Hearo deve ser conectado aos instrumentos, enquanto o outro captura o som transportado pelo ar.

Kartub, cujo grupo está usando o saxofone para seu projeto, acha que o Hearo poderia ter um bom desempenho em comparação com um microfone tradicional em ambientes barulhentos porque toca o instrumento e, portanto, poderia ser capaz de aprimorar suas vibrações de forma mais eficaz.

“Com o saxofone, é a coluna de ar que vibra e o corpo ressoa com ela, mas não é daí que vem o som. Então, estamos muito curiosos para saber que efeito a localização do Hearo terá nas gravações, "Kartub disse. "Eu também quero ver como funciona com notas diferentes. Notas baixas percorrem todo o saxofone, então o final está ressoando muito mais, versus notas altas, onde o ar meio que sai no topo do saxofone, então o final não está ressoando tanto. Mesmo com microfones sem contato, isso desempenha um papel, então estou animado para ver como Hearo se sairá com isso. "

Assim que McLane e Rennoll tiverem todas as gravações do projeto, eles planejam escrever um artigo focado em sua versão do desafio "Coca vs. Pepsi": fazer as pessoas ouvirem as gravações conduzidas por Hearo e outros microfones e escolher quais são mais claro. Esse estudo e trabalho marcarão o fim de uma experiência que alunos e professores dizem ter sido gratificante.

“Tem sido uma experiência realmente interessante porque temos ensinado a eles mais sobre as perspectivas da engenharia na acústica, mas eles podem nos dizer como o mundo da música abordaria certos problemas também”, disse McLane. "Eu sei, para Valerie e eu, tem sido muito empolgante obter essa perspectiva diferente sobre o que estamos trabalhando e como a Hearo poderia trabalhar em seu mundo."

 

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