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sábado, 14 de julho de 2012

Software de Reconhecimento de Acordes Musicais (Publicada na revista Backstage na edição de março de 2010)




Software de Reconhecimento de Acordes Musicais

Ainda está em processo embrionário, mas já ajuda a quem esteja iniciando!

O processo de identificação dos acordes musicais sendo executados por um instrumento (como uma guitarra ou violão) é bastante complexo. Mesmo para músicos experientes o processo é complicado, exigindo, além de atenção, conhecimento de harmonia – estudo das relações de encadeamento dos sons simultâneos, os acordes. Agora imagine como seria complicado dotar um programa de computador de tal capacidade. Como seria dificultoso cria um sistema especialista (Inteligência Artificial) capaz de identificar, dentre diversos instrumentos, um e reconhecer os acordes sendo executados por este a partir de um arquivo em formato MP3, por exemplo.

Teorizando um pouco

Cada instrumento musical possui uma espécie de assinatura, um conjunto de características sonoras, isto ocorre por causa do timbre que é único para cada instrumento – uma mesma frequência emitida por uma guitarra soa diferente quando emitida por um violão, banjo ou um piano. Embora a frequência fundamental seja a mesma, as amplitudes e o tempo de duração de cada um dos harmônicos presentes no som resultante variam – é a combinação dessas duas propriedades que determina o timbre. As tecnologias de modelagem física (detalhes na edição de setembro e outubro de 2009) manipulam essas variáveis para a criação de modelos (algoritmos) capazes de capturar muitas das características dos instrumentos e equipamentos reais e, até, as condições em que o som é captado através de um microfone.

A frequência fundamental é a mais baixa e a mais forte frequência componente da série harmônica de um som. Tecnicamente a frequência fundamental corresponde ao primeiro harmônico.

Identificar, automaticamente, um determinado timbre de instrumento (ou “grupo de instrumentos”, dependendo da estratégia algorítmica) seria, com certeza, a primeira grande dificuldade. 


Figura 1 - Gráfico Amplitude X Tempo

Frequências Sonoras

O ouvido humano é capaz de distinguir, aproximadamente, cerca de 1400 frequências discretas, variando entre 20Hz e 20000Hz. Devido a limitações fisiológicas, o ouvido humano não consegue distinguir entre frequências com intervalos inferiores ou iguais a uma coma, cujo valor é 81/80 (1,0125Hz). Embora exista um número infinito de frequências, somente é possível definir um número finito de intervalos perceptíveis.

Em 1953 a International Standards Organization (ISO) recomendou a adoção da frequência 440Hz (Lá central pertencente à quarta oitava, primeiro harmônico ou fundamental) como a frequência padrão no mundo e a partir desta é possível obter as outras frequências da escala musical. 









Figura 2 - Braço do Violão - Notas e Frequências

A primeira corda do violão tem uma frequência de E = 329,22Hz, a mais alta, na casa 12 tem uma frequência de 659,25Hz, pertencendo à quinta oitava. Assim, é possível concluir que a faixa de frequência do violão varia entre 82,406Hz a 659,25Hz (considerando até a décima segunda casa). O violão atua nas frequências graves e médias-graves. Já um piano abrange desde subgraves até as frequências médias-altas. 












Figura 3 - Tabela de Frequências Sonoras com 7 oitavas

Para uma maior qualidade sonora é importante conhecer a faixa de frequência, e suas características, de cada instrumento (incluindo a voz, naturalmente) para a realização de uma equalização adequada.

DICA: Para não ter que aumentar o volume da voz ou abaixar o volume dos instrumentos que estejam atuando na base de um arranjo musical, pode-se mixar atenuando na região em torno de 3 kHz os instrumentos e dando ganho na voz!

Cálculo de Intervalos Temperados

Instrumentos como o violino e o violoncelo não possuem uma afinação fixa, considerando a escala natural. Já instrumentos como o violão, guitarra, cavaquinho, piano, dentre outros, são de afinação fixa ou temperada. 


Figura 4 - Guitarra e Banjo

Sabendo que a escala temperada tem 12 intervalos iguais e após o término da oitava a frequência dobra o seu valor, os intervalos podem ser obtidos pela multiplicação sucessiva de uma determinada frequência por um fator multiplicador “x” até que este seja igual a 2.

Deixando um pouco de lado a questão técnica, que como foi possível notar, através da dica anterior, sempre nos é muito útil, gostaria de dar mais uma dica:

DICA: Já existem softwares que, apesar de estarem em uma fase embrionária, possibilitam, ainda mais quando consideramos os músicos iniciantes, o reconhecimento de acordes musicais.

Confiram o  iChord, software desenvolvido pela D'Accord Music Software (www.daccordmusic.com), e o Audio Chord Wizard, novo recurso do Band-in-a-Box (http://www.pgmusic.com), ambos desenvolvidos com o intuito de reconhecer acordes musicais (e exibi-los, naturalmente) a partir de qualquer música em formato MP3, WMA e WAV. 

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Jornalista, Músico ( posição no Rank de Jazz da reverbnation.com/niltonvalle) e Funcionário Público Federal. 

Agraciado com o Prêmio Embaixador do Rio!