Aspectos da acústica e psicoacústica do vibrato vocal

7/26/2019 Aspectos da acústica e psicoacústica do vibrato vocal

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Aspectos da acústica e psicoacústica do vibrato vocal

Johan Sundberg

Resumo

Este artigo analisa a pesquisa sobre vibrato vocal e fenômenos correlatos. Como o vibratocorresponde a uma modulação da frequência fundamental, os atributos acsticos prim!rios são a

frequência e amplitude desta modulação, bem como a sua forma de onda. " fai#a de variação destes

par$metros no canto de %pera cl!ssica são discutidos, bem como os limites para os fenômenos

similares, tais como o tremolo e o trinado. &amb'm são considerados alguns atributos perceptuais,

tais como o efeito do vibrato nos parciais superiores do espectro e para as gestalts timbr(sticas, o

efeito na inteligibilidade das vogais, e da relação entre a modulação de frequência e a altura )nota*

percebida.

Introdução

+ vibrato não ' um fenômeno bem definido. Em diversas tradiçes e culturas musicais

diferentes tipos de vibrato se desenvolveram, presumivelmente com maior ou menor divergência

acstica e - ou caracter(sticas fisiol%gicas. o canto de %pera ocidental, um tipo de vibrato '

utili/ado o qual ' caracteri/ado por uma ondulação da frequência fundamental. 0m fator de grande

signific$ncia na produção deste tipo de vibrato parece ser as contraçes pulsativas do msculo

cricotire%ideo. o canto popular e no canto em algumas culturas não1ocidentais, um outro tipo de

vibrato ' freq2entemente ouvido que parece impulsionado por uma pulsação da pressão subgl%tica.

este artigo vou resumir o est!gio de conhecimento sobre v!rios aspectos acsticos e perceptivos

de diferentes tipos de vibrato. Como o vibrato ocorrendo no canto de %pera ocidental tem sido mais

bem sucedido do que outros tipos de vibrato para atrair a atenção dos pesquisadores, vou me

concentrar sobre este tipo de vibrato, principalmente. 3esenvolve1se quase automaticamente,

enquanto o treinamento de vocal procede com sucesso e pode, assim, ser observado em quase todos

os cantores de %pera profissionais e +cidentais )45or6lund, 7897*.

Atributos acústicos

7. &eoria

+ conhecimento insuficiente da teoria acstica da produção vocal provocou grande parte da

pesquisa no campo do vibrato vocal. + fenômeno vibrato s% pode ser entendido : lu/ dessa teoria,

que eu irei revisar rapidamente )para uma descrição mais e#austiva, ver Sundberg, 78;<*. " teoria



acstica da produção vocal foi estabelecida por =unnar >ant e outros durante a d'cada de 78?@

)>ant, 789@*. A ilustrada esquematicamente na >igura 7. "ssume1se que as caracter(sticas dos

impulsos de ar transgl%ticos são inteiramente determinados por pressão subglotal e a5ustes nas

pregas vocais e, assim, independente das ressonâncias do trato vocal; esta descrição parece ser

razoavelmente realista.Sons vocais são produzidos por um fluxo de ar regularmente pulsante através da glote. Este

trem de pulsos de ar é chamado a fonte da voz. Sua freq!ncia corresponde " frequ!ncia de vi#ração

das pregas vocais e determina a altura $nota%. &s impulsos correspondem a um som constitu'do por

um certo n(mero de parciais harm)nicos, as amplitudes das quais diminuem gradualmente com o

aumento da frequ!ncia. * inclinação geral varia de acordo com a sonoridade vocal e é de cerca de

+ d# de pressão sonora por oitava para intensidades sonoras intermedi-rias. *s freq!ncias dos

parciais constituem uma série harm)nica, para que a frequ!ncia de n(mero parcial n se iguale a nvezes a frequ!ncia da fundamental. sto significa que a frequ!ncia de qualquer parcial pode ser

calculada tendo em conta a frequ!ncia da fundamental. sto é de uma relevância particular para os

tons de vi#rato, pois eles variam regularmente na freq!ncia.

*o via/ar desde a glote até a a#ertura do la#ial os parciais do espectro da fonte vocal são

introduzidos num filtro, o trato vocal. 0omo o trato vocal é um ressonador, sua curva de frequ!ncia

é caracterizada por picos na ressonância ou regi1es formânticas e vales no meio. *ssim, parciais

situados perto de uma região formântica se tornam mais forte do que outros parciais. sto significa

que a amplitude de um parcial espectral depende de duas circunstâncias2 primeira, a sua amplitude

no espectro de fonte, ou se/a, o n(mero do parcial e quão alta a nota foi produzida, e em segundo

lugar, o quão distante o parcial est- de uma frequ!ncia de ressonância do trato vocal. sto, mais uma

vez é de particular relevância para a entoação do vi#rato, uma vez que todos os seus parciais

espectrais variam em freq!ncia e, portanto, continuamente variam a sua distância em relação "

região formântica mais pr3xima.

* curva de frequ!ncia do trato vocal, assim, depende das regi1es formânticas. Estas

frequ!ncias são a/ustadas através do formato do trato vocal. 4or exemplo, se o trato é estreito na

faringe e na largo na #oca, o primeiro formante aparece a uma frequ!ncia tão elevada quanto, por

exemplo, 566 7z, e se o tu#o é largo na faringe e apertado na #oca o segundo formante aparece com

uma frequ!ncia tão alta quanto, digamos, 8966 7z. Esta depend!ncia das regi1es formânticas na

forma do trato vocal implica que as regi1es formânticas serão moduladas se o vi#rato envolve

tam#ém o formato do trato vocal.

*s caracter'sticas da fonte de vocal são determinadas por dois fatores principais, a pressão

su#glotal e o a/uste muscular da glote. * pressão su#gl3tica é a ferramenta usada para variar a

intensidade vocal; quando queremos aumentar a intensidade vocal, aumentamos a pressão



su#gl3tica. & resultado ac(stico é que as amplitudes dos parciais da fonte espectral aumentam, mais

ainda para os parciais mais elevados do que para os parciais inferiores. *ssim, quando os parciais

perto de 966 7z aumentam em :6 d aqueles perto de < =7z podem aumentar em algo como :9 d

$>auffin ? Sund#erg, :5@5%.

& a/uste glotal é realizado por um con/unto de m(sculos intr'nsecos e extr'nsecos. &m(sculo cricotire3ideo parece desempenhar um papel simples e direto; estica as pregas e assim

aumenta a freq!ncia de fonação. &s m(sculos adutores tam#ém desempenham um papel muito

importante. Auando a adução gl3tica é alterada, o modo de fonação muda ao longo de uma

dimensão de fonação que vai desde ofegante em um extremo, mais neutro, e uma fonação

tensionada $comprimida, pressionada% no outro extremo. *ssim, o modo de fonação ofegante é

caracterizado por um #aixo grau de adução e a fonação tensionada é produzida com uma adução

exagerada. *custicamente, uma importante correlação dessas variaç1es é a amplitude docomponente de menor espectro, a fundamental. Em uma fonação tensionada, a amplitude da

fundamental pode ser :6 d mais fraca do que na fonação neutra. 4ara atender a esses diferentes

graus de adução da glote, a pressão su#gl3tica tem de ser a/ustadas em conformidade. Auando a

adução gl3tica é exagerada como na fonação tensionada, as do#ras recusam+se a a#rir a glote e

começar a vi#rar, a menos que a pressão su#gl3tica se/a alta $>auffin ? Sund#erg, :5@5%.

0omo mencionado, o vi#rato corresponde fisicamente a uma modulação peri3dica, em vez

sinusoidal, da frequ!ncia de fonação $Schultz+0oulon ? attmer, :5@ :%. 4ortanto, pode ser descrito

em termos de quatro parâmetros, ver Bigura 82

7. " velocidade

B. a e#tensão,

. a regularidade e

D. " forma de onda das ondulaçes.

" velocidade do vibrato especifica o nmero de ondulaçes por segundo, enquanto a

e#tensão descreve quanto a frequência fonat%ria se distancia para cima e para bai#o de sua m'dia

durante um ciclo de vibrato. uitas ve/es, a e#tensão ' precedida por sinais de mais e menos de

modo a evitar confusão com uma medida de amplitude. " regularidade mostra quão semelhantes as

e#curses frequênciais são uma em relação a outra. Ela ' considerada um sinal da habilidade vocal

do cantorF quanto mais h!bil, o cantor, mais regulares as ondulaçes. "l'm disso, em cantores bem

treinados a regularidade, geralmente, não ' influenciada consideravelmente mesmo que o retorno

auditivo do cantor se5a mascarado pelo ru(do )Schult/1Coulon, 78<;*. " forma de onda ', em geral,

mais ou menos semelhante a uma onda sinusoidal.



ão h! nada que sugira que a regularidade e a forma de onda são de menor relev$ncia

perceptual do que velocidade e e#tensão. "inda assim, apenas a velocidade e e#tensão foram

analisados e#tensivamente no passado. Gortanto, aguardando que a regularidade e a forma de onda

serão estudados em futuras investigaçes, n%s iremos nos focar em velocidade e e#tensão.

B. 3efiniçes

+ vibrato apresenta semelhanças com alguns outros tipos de ornamentos musicais que

ocorrem no canto, ou se5a, trinado, tremolo e o trilo. Hamos primeiro perguntar o que caracteri/a

estes diferentes ornamentos.

Csando um método computadorizado de an-lise de frequ!ncia fundamental, Schultz+0oulon

e de attmer $:5@:%, compararam exemplos individuais de tremolo, trinado e de vi#rato e

o#servaram algumas diferenças. Dais tarde, 7a=es, Shipp ? ohertF $:5@G%, compararam maissistematicamente a frequ!ncia fundamental e as caracter'sticas de amplitude de tons normais, tons

de vi#rato, trinados e de trilos interpretados por quatro cantores solistas de renome internacional. *

partir destas investigaç1es os resultados mostrados na figura < emergiram.

Figura 3. Exemplos de freqüência fundamental (FO) e os padrões de amplitude durante tons

normais, virato, trinado e trilo segundo !a"es # al. ($%%&) como produ'ido por cantores

profissionais.

+s tons de vibrato foram caracteri/ados por uma ondulação de frequência fundamental, a

uma ta#a de ? a < ondulaçes por segundo e uma e#tensão de cerca de mais ou menos 7 semitom. +

trinado tinha uma largura maior modulação muitas ve/es no valor de v!rios semitons. Ele consistia

de um padrão t(pico de iniciação, onde a cantora apresentou os dois tons alvos em questão,

estendendo sua duração para cerca de @,? s cada, ou se5a, a freq2ência de altern$ncia foi de cerca de

B I/. =radualmente, a velocidade de altern$ncia foi então aumentada para cerca de < I/, e durante

a parte final do trilo era semelhante a um tom de vibrato com uma e#tensão e#agerada. Estas

observaçes foram corroboradas mais tarde por Castellengo Colas )7887*. & trilo é usado

especialmente na m(sica antiga. H um ornamento, em que a mesma altura é repetida, intercalada

com intervalos silenciosos. * frequ!ncia de repetição é #aixa no in'cio e aumenta gradualmente.

Essas repetiç1es são acompanhadas por variaç1es de amplitude claras na primeira parte do

ornamento. a mesma forma, as variaç1es de frequ!ncias fundamentais que ocorrem são de grande

extensão na primeira parte e mais parecidas com as do vi#rato no final.

Ii#rato foi tam#ém comparado ao tremor vocal $Jamig ? Shipp, :5@G%. *s

caracter'sticas de vi#rato de nove cantores de 3pera foram comparadas com as caracter'sticas do



tremor de pacientes de diferentes diagn3sticos que sofrem de tremor vocal. Surpreendentemente,

os resultados revelaram diferenças f'sicas m'nimas apenas. * velocidade foi de 9,9 7z para os

cantores e ,@ 7z para os pacientes com tremor vocal e a regularidade das variaç1es de freq!ncia

fundamental pareciam ser maiores no canto. Ko entanto, nenhuma destas diferenças atingiram

significância estat'stica na sua investigação. e qualquer forma, é /usto concluir que h-semelhanças entre tremor vocal e vi#rato.

<. Iariação de frequ!nciais

a. Velocidade

* velocidade da modulação da frequ!ncia é muitas vezes considerada constante em um

cantor. *ssim, em um experimento que eu fiz com Lom Shipp e Jolf Meanderson, pedimos a

cantores de 3pera profissionais para alterar a velocidade de seu vi#rato, mas nenhum deles pareciaser capaz de faz!+lo $Shipp ? al., :5@6%. Ko entanto, existem cantores que são capazes de alterar

deli#eradamente a sua velocidade de vi#rato. *lém disso, por meio de exerc'cios especiais

professores de canto são em sua maioria capazes de corrigir uma taxa de vi#rato inadequado em um

aluno.

* velocidade pessoal do vi#rato parece depender de um n(mero de fatores, tais como idade

e sexo, #em como do envolvimento emocional do cantor $Shipp et ai., :5@6%. ennett $:5@:%

constataram que tam#ém a altura afeta a velocidade de vi#rato nos cantores que ele estudou, mas

esta o#servação não foi corro#orada em outras investigaç1es. *lém disso, a taxa de vi#rato não é

tão constante dentro de um cantor como geralmente se sup1e. Keste volume, Eric 4rame apresenta

novos dados de gravaç1es de fonogramas que, contrariamente aos pressupostos e expectativas

atuais, mostram que a velocidade de vi#rato realmente varia durante o curso das notas individuais

em uma canção, de tal modo que ele acelera durante os (ltimos cinco ciclos de vi#rato, pouco antes

da mudança de altura.

esconsiderando+se tais variaç1es locais da velocidade do vi#rato, cantoras tendem a ter

uma velocidade de vi#rato ligeiramente mais r-pida do que a média dos cantores masculinos. Shipp

? al. $:5@6% analisaram o vi#rato de dez cantores de 3pera profissionais, cinco homens e cinco

mulheres. Lodos os indiv'duos passaram pelo mesmo protocolo cantando vogais sustentadas em

uma câmara anec3ica. * taxa média de vi#rato encontrado foi de 9,N 7z para os cantores do sexo

masculino e 9,5 7z para as cantoras. Kão foi o#servada nenhuma depend!ncia sistem-tica em

campo. Esses valores são semelhantes aos relatados em outros exames la#oratoriais $Marge ? Oata,

:5G:%. 4or outro lado, eles são claramente #aixos se comparados com os resultados de investigaç1es

de performances cantadas. *nalisando tais gravaç1es fonogr-ficas de sete cantores famosos,

Pinc=el $:5GN% encontraram velocidades de vi#rato que variam entre 9,9 e G,G 7z, a média de ,5



7z, e Seashore $:5<@%, analisando gravaç1es de 85 artistas, chegou+se a uma média geral de , 7z.

Shipp ? al. $:5@6% especularam que o envolvimento emocional do cantor pode aumentar a

velocidade do vi#rato. Em qualquer caso, a hip3tese de que o envolvimento emocional influencia a

velocidade do vi#rato parece merecer uma analise mais profunda no futuro. &s resultados podem

lançar alguma luz so#re a origem fisiol3gica e comunicativa da função do vi#rato.amste et al. $:5@8% estudaram a importância da idade, comparando pares de gravaç1es

comerciais dos mesmos sete cantores. * primeira gravação foi feita quando os cantores estavam em

sua terceira década, e a segunda em sua sexta década, em direção ao fim de suas carreiras.

0onforme mostrado no gr-fico " esquerda da Bigura N, a maioria dos cantores mostrou uma

diminuição da velocidade do vi#rato. &s valores variam de +<6Q a R 9Q, e a média dos su/eitos foi

de +: :Q. *penas um cantor, Lau#er, mostrou um aumento e um, Blagstadt, não mostrou nenhuma

mudança.

Figura 4. Evolução da velocidade do vibrato com a idade do cantor. O gráfico da esquerda mostra

os dados por Damstk al. !"#$%&. O gráfico ' direita mostra os dados a partir de gravaç(es de um

tenor profissional da mesma canção durante um per)odo de *+ anos.

& gr-fico " direita na Bigura N ilustra este a#randamento do vi#rato com o aumento da idade

em maior detalhe em um tenor, particularmente, mundialmente famoso. Ele mostra suas velocidades

de vi#rato medidas no mesmo tom nas mesmas -rias como realizadas em seis ocasi1es ao longo de

um per'odo de <9 anos; a primeira gravação foi feita quando ele tinha 85 anos e o mais tardar

quando ele tinha N anos de idade. & resultado mostra uma acentuada diminuição acima da idade de

96. Estes dados suportam a conclusão de que a velocidade do vi#rato tende a diminuir com a idade.

Ko entanto, o efeito pode aparecer em diferentes idades, a maioria dos cantores que exi#em o efeito

em seus 6 anos. *ssim, como a maioria dos outros sinais de envelhecimento, o per'odo em que a

desaceleração da velocidade do vi#rato aparece, parece variar muito entre os indiv'duos.

#. E,tensão

0omo mencionado, a extensão é geralmente menor do que : semitom o que corresponde a

uma variação de Q de frequ!ncia, aproximadamente. 0oralistas mostram vi#ratos #astante

irregulares com pequenas extens1es em média não mais que 6,: semitons. nstrumentos de arco e de

sopro, geralmente, apresentam extens1es de vi#rato muito menor, tipicamente menor do que 6,9

semitons.

e acordo com Pinc=el $:59<% e outros, a extensão das ondulaç1es do vi#rato varia com a

intensidade da fonação. Schultz+0oulon ? attmer $:5@:% pu#licou dados de uma soprano que



aumentou sua extensão de vi#rato de : para :.9 semitons quando ela levantou a sonoridade vocal

por :9 d mantendo a nota constante, ver Bigura 9. Dichel ? DFers $:55:% tentaram corro#orar

esta depend!ncia da extensão pela dinâmica$volume% por mediç1es so#re os alunos de canto que

cantaram crescendos e decrescendos em #aixas, médias e altas frequ!ncias. Eles encontraram uma

grande varia#ilidade entre as pessoas estudadas e efeitos diferentes em afinaç1es diferentes, masnenhum dado quantitativo foi relatado so#re o n'vel sonoro, a vari-vel independente em seu

experimento. Em notas altas, no entanto, a maioria dos indiv'duos apresentou um efeito similar;

durante um crescendo a extensão do vi#rato aumentou ligeiramente com volume vocal, de 6, ou

6,G semitons em pian'ssimo a cerca de :,6 semitons em fort'ssimo, de modo que o efeito foi muito

pequeno. Ko entanto, o efeito inverso foi raramente o#servado num crescendo. ennett $:5@:%

estudou a depend!ncia da extensão do vi#rato em quatro cantoras soprano; tr!s delas permaneceram

em cerca de 6,9 semitons ao longo de suas extens1es, enquanto suas extens1es de vi#ratoaumentaram dramaticamente com até mais ou menos :,@ semitons em sua frequ!ncia $altura% mais

elevada.

Bigura 9. Bormas de onda de vi#ratos foram o#servadas em uma soprano cantando a mesma

frequ!ncia em dois graus diferentes de intensidade vocal. *s curvas médias representam a média

das formas de onda, e as curvas superiores e inferiores mostram o desvio padrão. * taxa média e a

extensão foram de N,5 7z e 8,: semitons, para a frequ!ncia mais grave e 9,< 7z e <,5 semitons para

a frequ!ncia mais alta. &s dados são de Schultz+0oulon ? attmer $:5@:%. & TxT é uma medida da

regularidade do vi#rato.

4. Forma de onda e regularidade

* forma de onda das ondulaç1es de vi#rato é geralmente mais ou menos semelhante a uma

onda sinusoidal, como mencionado. Ko entanto, ocorrem desvios consider-veis da presente forma

de onda, conforme demonstrado por Schultz+0oulon $:5G; :5G@; Schultz+0oulon ? attmer,

:5@:%. Exemplos de formas de onda o#servadas em alguns cantores são mostradas na Bigura .

Eles tam#ém avaliaram a regularidade do vi#rato de alguns cantores. sto foi realizado

correlacionando cada leitura de amplitude de uma forma de onda TsampleadaT para um determinado

per'odo de vi#rato com aquelas do pr3ximo per'odo de vi#rato. & coeficiente de correlação foi

então utilizado como uma medida da regularidade da forma de onda. 4ara cada porção da forma de

onda de vi#rato eles o#tiveram uma média e um desvio padrão. * Bigura tam#ém mostra am#as

tanto a curva média e o desvio padrão quanto as curvas superiores e inferiores ad/acentes. 4ode ser

visto que os desvios da forma de onda média tendem a variar com a fase da forma de onda de



vi#rato. Em alguns casos particularmente graves desvios ocorrem durante a fase negativa.

Bigura . formas de onda de vi#rato o#servadas em diferentes cantores. Em cada painel, as curvas

médias representam a média forma de onda, e as curvas superiores e inferiores ad/acentes mostram

o desvio padrão. B mod mostra a média em 7z, $delta% B a extensão média em semitons, e $x comtraço Em 0ima% é uma medida da regularidade do vi#rato. &s dados de Schultz+0oulon ? attmer

$:5@:%.

+. Velocidade - E,tensão /nteração

*lgumas vezes assumiu+se que h- uma interação entre a velocidade do vi#rato e a extensão,

de tal modo que grandes extens1es aparecem frequentemente em com#inação com velocidades#aixas e vice+versa $Pinc=el, :5G, citando Jamsdell%. Kão existem relatos dando suporte emp'rico

para essa suposição. * Bigura G mostra um exemplo de uma investigação por Ueidar ? al. $:5@N%.

&s dados referem+se a 86 cantores que executam uma d3 agudo $nota 09, cerca de 986 7z% em uma

-ria de l Lrovatore de >iuseppe Ierdi. 0omo pode ser o#servado no gr-fico que não existe

nenhuma relação clara entre a velocidade e a extensão em#ora exista uma ligeira tend!ncia para

taxas lentas aparecerem em com#inação com grandes extens1es.

Bigura G. Extensão do vi#rato em função da velocidade do vi#rato o#servado na nota de 09 na

performance de 86 tenores profissionais em uma aria de mesma tonalidade, a -ria de l Lrovatore de

>iuseppe Ierdi. &s dados são de Ueidar ? al. $:5@N%.

0. Variação de 1mplitude

Kotas em vi#rato geralmente não variam apenas em frequ!ncia, mas tam#ém em amplitude,

ou, mais precisamente, as amplitudes dos v-rios parciais do espectro das notas em vi#rato tendem a

variar. Em#ora o significado perceptivo destas variaç1es pareça limitado, esta variação de amplitude

foi analisados em v-rias pesquisas. * relação de fase entre as variaç1es na freq!ncia e na

amplitude geral tem sido uma questão que tem sido investigada repetidamente. Cm fato que,

infelizmente, tem sido perce#ido apenas por alguns pesquisadores é que esse fen)meno não pode

ser corretamente analisado sem prestar atenção na teoria ac(stica da produção da voz $Sund#erg,

:5@N%. Iamos primeiro analisar as diferentes causas poss'veis da variação de amplitude que essa

teoria permite, notando que qualquer um ou qualquer com#inação delas se/a suficiente para

produzir um vi#rato de amplitude.



Lr!s fontes diferentes de modulação de amplitude em notas em vi#rato podem ser

identificadas. 0omo foi explicado anteriormente, uma das causas é a pr3pria variação de frequ!ncia;

conforme a frequ!ncia de um parcial espec'fico varia, sua frequ!ncia distanciasse do formante mais

pr3ximo e, portanto, a sua amplitude varia. &utra fonte pode ser as caracter'sticas da fonte de voz,

que podem ser trazidas " uma variação de amplitude devido "s pulsaç1es da pressão su#glotal ou aoa/ustamento da glote. Cma terceira fonte é o formato do trato vocal, que por vezes varia

ritmicamente, fazendo com que as freq!ncias formânticas movam+se ligeiramente para cima e para

#aixo em freq!ncia.

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