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Já pensou no quanto os sons estão presentes e influenciam no seu dia a dia? O ato de dirigir um carro, por exemplo: você gira a chave, o carro treme um pouco e faz um barulho bem característico, possível de ser reconhecido até mesmo de olhos fechados. Esse som que você imaginou provavelmente é o som de um motor à combustão, o mais presente nas ruas brasileiras.

Via de regra, o barulho emitido por um carro não é um acaso de fabricação, pois são realizados uma série de cálculos e testes dentro e fora do carro para que a experiência sonora do motorista e dos passageiros corresponda ao que a empresa planejou.

Quando se trata de um trem-de-força elétrico ou híbrido (que combina combustão com eletricidade), o ruído produzido é muito maior, pois soma múltiplas ondas sonoras de baixa e de alta frequência diferentes, e pode, inclusive, não parecer o barulho de um carro.

Confira você mesmo:

Peculiar, não é? Pensando nisso, o professor do Departamento  de Estruturas e Construção Civil da UFSM Jaime Sanchez, desenvolveu sua tese na Universidade de São Paulo (USP) abordando o controle ativo multicanal da qualidade sonora. Um controle multicanal é aquele que possui múltiplas entradas e saídas, e quando envolve a qualidade sonora, ele é guiado pelas suas métricas e as da psicoacústica. A psicoacústica trata do processo de conduzir sons para percepções auditivas esperadas (ou seja, o que você escuta o leva a criar uma imagem mental e esperar alguma coisa específica).

A pesquisa ganhou o prêmio de Tese Destaque em Engenharias na USP e, além disso, o artigo A multichannel amplitude and relative-phase controller for active sound quality control, decorrente dessa pesquisa, foi o artigo com maior atenção por parte das mídias sociais (considerando citações e menções) entre os publicados na revista Mechanical Systems and Signal Processing, entre 2017 e 2018.

Para ajustar o barulho do carro há três meios possíveis: pelo trem-de-força, ou seja, pela fonte dos ruídos – que vai se propagar pelo ar dentro e fora do carro , pela estrutura física, ou seja, pelos caminhos de transferências-; ou pelo próprio passageiro- o receptor do barulho. O estudo em questão controla o caminho da estrutura do ar, ou seja, a vibroacústica, bem como o caminho aéreo em si.

Porém, a percepção do som pode variar de acordo com muitas características do ouvinte, como gênero, raça, idade, nível de escolaridade e nacionalidade. Portanto, o viés escolhido pela pesquisa de Jaime foi achar o melhor som de acordo com as regras de otimização genética multiobjetivo.

Uma otimização genética multiobjetivo consiste em resolver problemas compostos de várias partes, achando a melhor solução para todas as partes envolvidas, de acordo com as restrições. São inspiradas em procedimentos da biologia evolutiva, tais como hereditariedade, seleção natural, mutação e recombinação.

Para tanto, é necessário manipular o campo acústico que se forma no interior do veículo. Nela, a percepção auditiva de sons técnicos é quantificada por meio de quatro métricas principais da psico-acústica, que são: roughness (sensação associada com aspereza), loudness (sensação de volume), sharpness (sensação de brilho) e tonality (sensação da presença dos tons). Após equalizar as métricas, é possível identificar as várias possibilidades para aquele som, até chegar a uma condição ótima do ponto de vista matemático. Com esse objetivo, foram projetados cinco experimentos, começando de sons mais simples para os mais complexos, que combinam o barulho do motor elétrico com o de combustão.

Jaime conta que o quinto experimento, que considerou os barulhos realísticos de um veículo híbrido, permitiu testar toda a metodologia de controle ativo de qualidade sonora multicanal proposto. “Essa metodologia inclui uma etapa de busca das melhores condições auditivas para cada passageiro, assim como uma fase de implantação das soluções usando algoritmos de controle ativo multicanal”, explica o professor.  É justamente este o diferencial da pesquisa: ela considera cada passageiro individualmente, mas levando em conta o coletivo. Normalmente as pesquisas na área só consideram a cavidade interna total do carro, com base em modificar apenas o barulho gerado pelo trem-de força.

Confira agora o som considerado o melhor dos melhores, matematicamente modificado em relação ao primeiro que você ouviu:

Bem mais agradável que o inicial, não é? Pois bem, esse é o som resultante dos cálculos feitos com a implementação dos algoritmos de controle ativo pelo professor Jaime. O próximo passo, antes da implementação em carros, é a consulta com consumidores, na intenção de refinar o som até que esteja totalmente agradável aos ouvidos.

Em 2018, usando a mesma lógica da psicoacústica e vibroacústica, considerando o indivíduo e o coletivo ao seu redor, foi implementado na UFSM o projeto de pesquisa Áreas de Áudio Pessoal: Algoritmos, Arranjos e Implementação, para tornar os sons de um ambiente de trabalho coletivo mais agradáveis. Portanto, a tese de Jaime já está concluída, mas o trabalho que vai ser desenvolvido a partir do assunto está só começando.

Reportagem: Paola Jung, acadêmica de Jornalismo
Edição: Andressa Motter, acadêmica de Jornalismo
Ilustração: Pollyana Santoro, acadêmica de Desenho Industrial
Locução: Marcelo de Franceschi