Analisar uma onda sonora significa examinar suas propriedades físicas em dois domínios: tempo (como amplitude evolui) e frequência (que tons a compõem). Cada um revela verdades diferentes.
Análise no Domínio do Tempo
Forma de onda = Amplitude (y) vs. Tempo (x). Diretamente observável em qualquer DAW/editor.
Features Principais
- Envelope (ADSR): Attack (ataque), Decay, Sustain, Release. Define caráter do instrumento: piano (ataque rápido, sem sustain) vs. violino (ataque lento, sustain longo).
- Periodicidade: Repetição regular = tom afinado. Irregular = ruído/percussão.
- Taxa de Cruzamento Zero: Cruzamentos/segundo. Alto = brilhante/ruidoso. Baixo = grave/suave.
- Transientes: Picos curtos, alta amplitude. Batidas de bateria, plosivas, ataques de palheta. Críticos para detecção de tempo, slicing.
- DC Offset: Centro da forma de onda ≠ 0. Causa clicks, reduz headroom. Remova com high-pass (20 Hz) ou ferramenta de remoção DC.
Análise no Domínio da Frequência
Espectro = Amplitude (y) vs. Frequência (x). Obtido via FFT (Fast Fourier Transform).
Features Principais
- Frequência Fundamental (F0): Pico mais baixo = pitch percebido. 440 Hz = A4.
- Harmônicos: Múltiplos inteiros de F0 (2f, 3f, 4f…). Razões de amplitude = timbre.
- Formantes: Picos ressonantes independentes de pitch. Identidade de vogais em fala; ressonância de corpo em instrumentos.
- Centroide Espectral: "Centro de massa" do espectro. Alto = brilhante. Baixo = escuro.
- Fluxo Espectral: Mudança espectral frame-a-frame. Alto = transiente/ruidoso. Baixo = tom estável.
Tempo-Frequência: Espectrograma
STFT (Short-Time Fourier Transform) → 3D: Tempo (x), Frequência (y), Amplitude (cor). Revela:
- Contornos de pitch (melodia, inflexão)
- Evolução harmônica (filter sweeps, transições de vogal)
- Smearing de transientes (trade-off de tamanho de janela)
- Noise floor, hum (60/50 Hz + harmônicos)
Fase: A Dimensão Oculta
- Alinhamento de fase: Coerência multi-mic. Desalinhamento = comb filtering.
- Fase mínima vs. linear: Escolha de EQ. Mínima = menos pre-ring, não-linear. Linear = delay plano, pre-ring.
- Correlação de fase: Medidor de largura estéreo. +1 = mono. 0 = wide. -1 = inversão de fase.
Interpretação por Aplicação
| Domínio | Música | Fala | Acústica | Médica |
|---|
| Tempo | Ritmo, groove, shaping de transientes | VOT, detecção de pausa, prosódia | Resposta ao impulso, RT60 | Morfologia batimento, detecção de sibilo |
| Frequência | Afinação, EQ, balanço harmônico | Formantes (F1/F2), acento de pitch | Modos de sala, absorção de material | Frequência de sopro, análise de crepitação |
| Tempo-Freq | Score following, separação de fonte | Features ASR, emoção | Ecolocalização, chamados de morcego | Fonocardiograma, espectrograma pulmonar |
Ferramentas do Ofício
- Tempo real: Medidores DAW, iZotope Insight, Melda MAnalyzer, Voxengo SPAN (grátis)
- Offline/Scriptável: Python (librosa, scipy, essentia), MATLAB, Sonic Visualiser
- Hardware: NTi Audio XL2, Bruel & Kjaer 2250, Dayton Audio DATS (impedância)
Insight Central
Domínio do tempo = quando. Domínio da frequência = o que. Espectrograma = quando + o que. Domine as três visões, e você pode diagnosticar qualquer problema de áudio — de mix lamacento a capacitor defeituoso em preamp.
