THE PENTATONIC SCALE

It lives in our brain

The pentatonic scale only uses 5 notes of the usual 7 note scale. The 4th and 7th grades are omitted.

It corresponds to the black keys of a piano keyboard ( Db,Eb, Gb, Ab and Bb) or, transposing, to C, D, E, G and A, for example.

The most striking aspect of this scale is that it exists in almost every place in the world, from Asia, where it's the basis of music composition in China, Mongolia, Laos, Philipines, Indonesia, Vietnam, Malasia or Japan (here, with a different pentatonic scale), to northern Africa, everywhere in Europe, where it's found on Celtic or Greek traditional music, for example. Also in Hungary, and America in the Afro-American gospel and spiritual songs, in South America in the Andes mountains. 
Well, you name it and you'll find  the scale there.

Carl Orff, the famous german composer of Carmina Burana, was a great enthusiast of this scale. 

Carl Orff

He built instruments for children, known as the Orff instruments and, although they had all the bars of the C major scale, those were easy to remove so that students could learn in a simpler way.

A Glockenspiel

"Experience first, then intelectualize" said Orff.

A Xilophone with the 4th and 7th grade bars removed

The most incredible feature of the pentatonic scale is the way it seems to be imprinted in our brains.

The natural human capacity to understand and follow the pentatonic scale is demonstrated in this spectacular video presented by Bobby McFerrin at the World Science Festival.

A ESCALA PENTATÓNICA

Vive no nosso cérebro

A escala pentatónica usa apenas 5 notas da escala habitual de 7 notas. São omitidos o 4º e o 7º grau.

Basicamente, corresponde às teclas pretas do teclado de um piano ( Ré b, Mi b, Sol b, Lá b, Si b ) ou, transpondo, ao Dó, Ré, Mi, Sol e Lá, por exemplo.

Uma das características mais impressionantes desta escala é que pode ser encontrada em quase todo o Mundo, desde a Ásia, onde forma a base da música tradicional Chinesa, Mongol, do Laos, Filipinas, Vietnam, Malásia, Indonésia e Japonesa ( com uma escala pentatónica diferente), até ao Norte de África, por todo o lado na Europa, onde se encontra na música Celta e Grega, por exemplo. Também na música tradicional Húngara. Na América do Norte, nos Espirituais Negros e na América do Sul em toda a música Andina. 
Bem, ounde quer que procurem , irão encontrar uma escala pentatónica.

Carl Orff, o famoso compositor alemão da Carmina Burana, era  um grande entusiasta desta escala. 

Carl Orff

Ele criou vários instrumentos para crianças, conhecidos como os instrumentos de Orff e, embora tivessem todas as barras da escala de Dó maior, algumas peças podiam ser retiradas para criar as escalas mais simples.

Um Glockenspiel

"Experiementem primeiro, intelectualizem depois" dizia Carl Orff.

Um xilofone sem o 4º e o 7º graus

Mas o aspecto mais incrível desta escala é a forma como está impressa na nossa mente.

A capacidade humana inata para compreender e seguir uma escala pentatónica pode ser demonstrada neste magnífico vídeo de Bobby McFerrin no World Science Festival.

BELLS

The most powerful means of sound communication in the middle ages was the bell.

Bells can be found almost all over the world. Mostly in Europe, Asia and America. They are part of the towns soundscape and they helped people organizing their day.
They would ring for waking up, to call for prayer, for lunch, fire, attack, weddings, to tell the hours. They rang for so many reasons that they were heard all day.

The sound of a bell can travel several miles, so, every bell was precious and kept with great care.

In Christian Europe, bells are found in churches, monasteries and cathedrals, where they are struck by metal hammers. Several sizes create different tones, with which melodies are played.

New bells for Notre Dame

In the Russian and Greek Orthodox church, there's a wooden bell, struck by a wooden hammer, the Semantron.

Left, a Semantron

It is struck in different places, creating the tone variety.

The soundscape of a town depends a lot on its bells. 

Istambul has quite an interesting story of fighting over bells. The beautiful main cathedral Hagia Sophia was a meeting point between the European and Asian civilizations, when the town was still called Constantinopla. It was the center of the Orthodox church.

The magnificent Hagia Sophia in Istambul

In the XV century, when Constantinopla was conquered by the Ottoman Turks, the cathedral was converted into an Islamic mosque.

As the Islamic law obliges that, calling the believers to the prayer, has to be done through the human voice, the bells were silenced.

Some bells are quite small, others are giants, that would need a lot of engineering to be placed on top of the churches towers.

The Tsar Bell, that can be found in the Kremlin weights more than 200 tons and has been broken because of a fire in the year 1737. It's still broken and can be seen on the floor, with the "small" broken piece at its side.

The Tsar Bell at the Kremlin

The "tiny" piece weighs more than 11 tons.
Napoleon Bonaparte, after having conquered Moscow, decided to take it with him to France, but couldn't move it.

Ref: "NOISE, a human history of sound & listening" by David Hendy, pages 105 to 109

SINOS

O meio mais poderoso de comunicação pelo som, desde a idade média, foi o sino.

Os sinos podem ser encontrados em quase todo o Mundo. Especialmente na Europa, Ásia e América. Eles faziam parte da paisagem sonora das cidades e ajudavam as pessoas a organizar o seu dia. 
Poderiam tocar para a alvorada, para chamar à oração, almoço, fogo, ataques, casamentos, marcavam as horas, enfim, tantas razões para serem ouvidos o dia todo.

O som de um sino viaja muitos quilómetros, por isso, todos os sinos eram muito preciosos e mantidos com grande cuidado.

Na Europa Cristã, os sinos encontram-se nas igrejas, mosteiros e catedrais, onde são percutidos por martelos de metal. Sinos de tamanhos vários produzem sons de tonalidades diferentes, criando melodias.

Novos sinos para a Notre Dame, Paris

Na igreja Ortodoxa Grega e Russa, há um equivalente em madeira, percutido com um martelo horizontal, também de madeira, chamado semantron.

À esquerda, um Semantron

Bate-se no instrumento em diferentes sítios, criando a variedade tonal.

A paisagem sonora de uma cidade depende muito dos seus sinos. 

Istambul tem uma história bastante interessante de lutas pelo controle dos sinos. A sua maravilhosa catedral principal, Hagia Sophia, era um ponto de encontro entre a as civilizações Europeia e Asiática, ainda a cidade se chamava Constantinopla. Era também o centro da igreja Ortodoxa.

A magnífica Hagia Sophia em Istambul

No século XV, quando Constantinopla foi conquistada pelos Turcos Otomanos, a catedral foi convertida numa mesquita Islâmica.

Uma lei Islâmica de 630 D.C., obrigava a que o chamamento dos fiéis para a oração fosse feito exclusivamente através da voz humana, por isso, os sinos foram silenciados.

Alguns sinos são pequenos, outros são autênticos gigantes, requerendo muita engenharia para serem colocados no topo das torres.

O Sino do Czar, que pode ser encontrado no Kremlin, pesa mais de 200 toneladas e partiu-se em consequência de um fogo em 1737. Pode ser visto no chão, com a pequena peça partida a seu lado.

O sino do Czar no Kremlin

A "pecinha" pesa mais de 11 toneladas.
Napoleão Bonaparte, quando conquistou Moscovo, decidiu levá-lo para França, mas não o conseguiu mover do lugar.

Ref: "NOISE, a human history of sound & listening" by David Hendy, pags 105 a109

H2SO4 swiuyiua Water jshkjh?

The sound in the classroom

Do you remember your classroom, back when you were in school?

It didn't change much, did it?

Despite living in a completely different world , surrounded by mobile devices, computers and always online with the whole planet,  what happens in the modern classroom is still basically speaking and listening.

And speaking and listening requires a good speaker, a good listener and a good environment.

Let's start with the environment, because it's crucial for the job.

According to the American National Standard on Classroom Acoustics, a good classroom has two qualities:

1. The unoccupied room must not exceed 35 dBA in ambient noise.

2. The reverberation time should be less than 0.6 seconds for a normal room and 0.7 seconds for a bigger one.

Most classrooms have a much higher ambient noise level. This is due to construction, but also to the vicinity of roads, playgrounds, hallways. The noise very often raises to 50 dBA or more.

The insulation is usually very poor, with single glass windows and old thin doors.

The reverb times are also higher than required, raising to more than 1 second. This has a strong effect on the way students hear to teachers words, especially in the back rows.

Even in the US, in most classrooms, the students hear 3 out of 4 words of what is being said. In the UK, there are schools where they can only hear 1 out of 4*.

The teacher has to shout all the time in order to be understood, placing teachers among the professionals with more vocal diseases.

To make it worse, students are not the best listeners, a great percentage of them has developed early NIHL, noise induced hearing loss, and they live in a world where stimulus change every second. They are not educated to listen for a long time.

In order to catch the attention of a population of students, a good speaker should use silence, prosody, changes of rhythm and volume, which is impossible if you're shouting all the time.

How can we brake this vicious circle?

The first step has to be a good isolation and treatment of the classroom.

You can argue that this costs money.

Well, it does, but if you take the cost paid every year by the government for a single student in college, you'll find that it would be enough to treat a room for ever.

The Portuguese government paid, in 2010/2011, 4.415€ per student in college. This is more than enough to treat a room.

If only one student per room would pass, instead of failing one year, this tiny difference would make the state save money.

*Ref: Julian Treasure, "The Sound Business" page 202

H2SO4 swiuyiua Água jshkjh?

O som na sala de aula

Lembram-se de como era a nossa sala de aula, nos tempos em que éramos estudantes?

Não mudou muito, pois não?

Apesar de vivermos num mundo completamente diferente, rodeados de dispositivos móveis, computadores e de estarmos online com todo o planeta,  aquilo que acontece na sala de aula é, basicamente falar e escutar.

E, para falar e escutar, é preciso um bom orador, um bom ouvinte e um bom ambiente.

Comecemos pelo ambiente, já que é crucial para esta actividade.

De acordo com o American National Standard on Classroom Acoustics, uma boa sala de aula tem duas qualidades:

1. A sala não ocupada não pode exceder 35 dBA de ruído de fundo.

2. O tempo de reverberação deve ser inferior a 0.6 segundos para uma sala média e 0.7 segundos para uma maior.

No entanto grande maioria das salas de aula tem um ruído ambiente muito superior. Isto é devido à sua construção, mas também à vizinhança de estradas, recreios e corredores. O ruído ambiente geralmente chega e ultrapassa os 50 dBA.

O isolamento é muito fraco, com janelas de vidro simples e portas velhas e pouco espessas.

Os tempos de reverberação são também mais elevados, ultrapassando  1 segundo. Isto produz um efeito dramático na forma como os estudantes ouvem as palavras do professor, especialmente, os das filas traseiras.

Mesmo nos Estados Unidos, na maioria das salas, os estudantes ouvem apenas 3 em cada 4 palavras do que está a ser dito. No Reino Unido, há escolas onde só se ouvem 1 em cada 4*.

O professor tem de gritar o tempo todo para se fazer ouvir, o que coloca os professores entre as profissões com mais doenças relacionadas com a voz.

Para piorar isto tudo, os estudantes não são os melhores ouvintes, uma grande percentagem deles desenvolveu NIHL (noise induced hearing loss) precoce,  e estão habituados a viver rodeados de estímulos que variam a cada segundo. Não estão educados para escutar durante muito tempo.

De forma a poder atrair a atenção de uma população destas, um bom orador deveria usar silêncio, prosódia e mudanças de ritmo e volume, o que é impossível, se estamos a gritar o tempo todo.

Como poderemos quebrar este ciclo vicioso?

O primeiro passo é um bom isolamento e tratamento da sala de aula.

Podem argumentar que isso custa dinheiro.

Bem, custa, mas se considerarmos os custos pagos, pelo governo para um único estudante frequentar o ensino secundário, descobrirão que seria mais do que suficiente para tratar um sala de aula para sempre.

O governo Português pagou, no ano lectivo 2010/2011, 4.415€ por cada aluno do secundário. Mais do que suficiente para tratar uma sala.

Se isso fizesse a diferença entre um único aluno passar em vez de chumbar, o Estado já estaria a poupar dinheiro.

*Ref: Julian Treasure, "The Sound Business" pag 202

WHAT? I CAN'T HEAR YOU! SPEAK LOUDER!

Why do we have to shout in some restaurants and bars?

There's this place where food is great, the waiters are are kind, prices are attractive but...it's so noisy, when full, that it's unbearable to be there.

Have you ever experienced this? So did I. Actually, quite often.

Room acoustics play a very important role on this. Walls covered with tiles are easier to clean and a hard floor is good for hygiene. Big windows help the light going in and a hard ceiling is cheaper than an acoustic one. This is the ideal recipe for reflections and resonance.

Costumers start talking. The sound of our voices bangs everywhere and bounces back to the other tables. Plates and cutlery blend in and the silence is gone for good.

What do we do?

We speak louder. 

What happens?

The noise floor rises even more.

This is called the Lombard effect.

Etienne Lombard, otolaryngologist and surgeon, studied this effect in 1911 and this type of speech is called the Lombard Speech.

Later, W. Summers (1988) and Jean-Claude Junqua (1991) demonstrated that we do a lot more than raise our voice.

We also alter the duration and intensity of our vowels and their formant frequencies. We do this unconsciously in an effort to be heard over the noise floor.

The Lombard Effect in two vowels*

But doing so, we are making our contribution to worsen the already crazy sound cocktail in the room.

The solution would be to convince everybody to speak softly but it's proven that the volume will rise, steadily, until it reaches the maximum, again.

*Ref: Priscilla Lau, "The Lombard Effect as a Communicative Phenomenon", UC Berkley

O QUÊ? NÃO TE CONSIGO OUVIR! FALA MAIS ALTO!

Porque é que temos de gritar em certos restaurantes e bares?

Conheço um lugar onde a comida é deliciosa, os empregados são simpáticos, os preços atraentes mas...é tão barulhento, quando está cheio, que é insuportável.

Já passaram por isto? Também eu. De facto, muitas vezes.

A acústica da sala tem um papel importante nisto. Paredes forradas a azulejos são mais fáceis de limpar e um chão de pedra é bom para a higiene. Grandes janelas deixam entrar mais luz e um tecto de cimento e estuque é mais barato que um tecto falso acústico. Isto é a receita ideal para reflexões e ressonância sonoras.

As pessoas vão entrando e vão falando. O som das nossas vozes bate em todo o lado e salta de volta para outras mesas. Pratos e talheres entram no jogo e o silêncio desaparece para sempre.

E nós, que fazemos?

Falamos mais alto. 

E o que aocntece?

O ruído ambiente sobe ainda mais.

Este efeito é conhecido como o efeito de Lombard.

Etienne Lombard, otorrinolaringologista e cirurgião, estudou este fenómeno em 1911 e o tipo de vocalização associado chama-se a fala Lombard.

Anos mais tarde, W. Summers (1988) e Jean-Claude Junqua (1991) demonstraram que fazemos muito mais do que só subir o volume da nossa voz.

Também alteramos a duração e a intensidade das nossas vogais e as suas frequências formantes. Fazemo-lo num esforço inconsciente para sermos ouvidos.

O efeito de Lombard em duas vogais*

Mas, quando fazemos isso, estamos a contribuir para agravar o absurdo cocktail sonoro da sala.

A solução seria convencer toda a gente a falar baixo mas, está provado que o som vai subindo, pouco a pouco, até atingir de novo o nível anterior.

Ref: Priscilla Lau, "The Lombard Effect as a Communicative Phenomenon", UC Berkley

SOUND DESIGN

Reality or Drama?

Can you imagine "Star Wars" battles without sound? Well, everything happens in space, and out there it's vacuum, so sound is impossible. 

And when policemen are shooting at targets from the distance, we first hear the shot and, slightly afterwards, we hear the the bullet hitting the target. This is also impossible. Bullets travel at a supersonic speed, so they arrive before we can hear the shot.

I could go on an on with examples of false reality and decisions in sound design that aim at pleasing and impressing the spectator.

Cinema sound is a lead to the eye, it conveys the drama in a way it's perceived by the spectator as real.

Frank Serafine is one of the most awarded sound designers in the world. He won, with Cecelia Hall and George Waters II, the Oscar for the sound of "The Hunt for Red October" (1990).

Frank Serafine

The "The Hunt for Red October", starring Sean Connery and Alec Baldwin is a movie involving two nuclear submarines, one Russian and one American.

The sound team actually recorded the real sound of the propellers from a nuclear submarine, but when they took the recordings to the director John Mctiernan, he said that they wouldn't sound like a nuclear sub to the spectators. They would be expecting a kind of sound like a wooshh-wooosh-wooosh.

So, Frank went to his swimming pool and made some cannonball jumps, pitch shifted the sound down to a 5th and mixed it together. Then an Eventide Harmonizer was used. He sequenced the mix using a Synclavier. The result is the sound we hear on the movie.

The same happened with the sonar sound, a very complicated mix of "ping!" sounds and delays did the job.

What really matters, in the end of the day, is what the spectators will feel. Nothing else.

"Twister"(1996) was nominated for best sound, especially for the amazing sound of the tornados. Steve Maslow, Gregg Landaker, Kevin O'Connel and Geoffrey Patterson were the men to do the job.

Steve Maslow

They used several Tascam DA-88 recorders, the non-linear editing DAW were still rare, and they created layers of sounds, taken from their own imagination and mixed them together in a very wild way. In the final mix, they boosted or dimmed some of the tracks, depending on the tornado approaching or going away.

Speaking of wild, there are actual lion roar sounds in the tornado mix.

If you want to create a great soundtrack, avoid being realistic. Sound for cinema is more about making magic than anything else.

SONOPLASTIA

Realidade ou espectáculo?

Conseguem imaginar as batalhas da "Guerra das Estrelas" sem som? Bem, tudo se passa no espaço e, aí, estamos no vácuo, por isso o som é impossível. 

E quando vemos polícias a atirar aos alvos à distância, primeiro ouvimos o disparo e, pouco depois, ouvimos a bala a bater no alvo. Isto também é impossível. A maioria dos projécteis desloca-se a uma velocidade supersónica, por isso chegam antes de ouvirmos o tiro.

Eu podia continuar indefinidamente com exemplos de falsa realidade e as decisões de sound-design que têm como único objectivo agradar ou impressionar o espectador.

O som do cinema é uma pista para os olhos e o principal veículo emocional, transporta o drama de forma a que é apercebido pelo espectador como real.

Frank Serafine é um dos mais premiados sound-designers do mundo. Ganhou, com Cecelia Hall e George Waters II, o Oscar de melhor som pelo "A Caça ao Outubro Vermelho" (1990).

Frank Serafine

"A Caça ao Outubro Vermelho", com Sean Connery e Alec Baldwin, é um filme envolvendo dois submarinos nucleares, um russo e outro americano.

A equipe de som começou por gravar o som real dos motores de um submarino nuclear, mas, quando mostraram as gravações ao realizador John Mctiernan, ele disse que aquilo não soaria aos espectadores como um submarino nuclear. Eles estarão à espera de um som tipo wooshh-wooosh-wooosh.

Por isso, Frank foi para a sua piscina e fez uma série de mergulhos tipo "bomba", transpôs o som uma quinta  abaixo, misturou tudo e sequenciou a mistura, usando um Synclavier. Tudo foi processado por um Eventide Harmonizer. O resultado é o som que se ouve no filme.

O mesmo aconteceu com o som do sonar, uma mistura muito complicada de "ping!'s" e uma série de delays resolveram o problema.

O que interessa mesmo, é o que os espectadores irão sentir. Mais nada.

"Tornado"(1996) foi nomeado para o Óscar de melhor som, especialmente pelo fantástico som dos tornados. Steve Maslow, Gregg Landaker, Kevin O'Connel e Geoffrey Patterson forma os homens por detrás do brilhante trabalho.

Steve Maslow

Usaram vários gravadores Tascam DA-88, os editores não-lineares DAW ainda eram raros, e criaram camadas e camadas de sons, tirados da sua própria imaginação e misturaram-nos de uma forma bastante selvagem. Subiam umas e baixavam outras consoante o tornado de aproximava ou afastava.

Por falar em selvagem, há várias pistas de rugidos reais de leões na mistura do som dos tornados.

Se queremos criar uma banda sonora fantástica, temos de evitar ser realistas. O som para cinema tem mais a ver com fazer magia do que com qualquer outra coisa.

MEDICAL ULTRASONOGRAPHY

Do you know how it works?

Ultrasounds are also used in medicine, especially in diagnosis.

An ultrasound pulse is sent via a probe and the echoes reflected are analyzed and displayed on a screen.

When the beam reaches a boundary between two different tissues, some of the sound waves are reflected causing different echoes on the receiver.

The A-type  just displays of the intensity of the echoes.

The B-type, most common, will show a dot in a CRT display, which is positioned according to the time delay of the echo and which brightness varies with the intensity of the echo received. It displays a two dimension image of the section of the body which is being analyzed.

 B-type ultrasonography equipment

The frequency range in ultrasonography is typically from 2 to 18 MHz but there a are applications with greater frequencies.

Ultrasonography has a lot of advantages. It doesn't produce any radiation, so it's harmless to the body. 

Ultrasonography used in pregnancy

It's also portable, as the systems are usually the size of a desktop computer and can be transported to the bedside of a immobilized patient.

It shows images in real time allowing for a fast diagnosis.

Besides imaging and diagnosis, ultrasounds can also be used to heal.

Some of the applications include teeth cleaning, cancer treatment, breaking kidney stones, eye cataract treatment.

Ultrasound used to break kidney stones

This treatments use a specific ultrasound procedure called HIFU (High Intensity Focused Ultrasound), a  very narrow beam of ultrasound with a frequency that's lower than the ones used for imaging (from 0.250 to 2 MHz). This beam can produce heat with great precision at deep parts of the body, otherwise unreachable without surgery.

Ultrasound waves, again. We can't hear them, but they are very useful.

ECOGRAFIA MÉDICA

Sabem como funciona?

Os ultra-sons são usados em medicina, especialmente como ajuda de diagnóstico.

Um impulso de ultra-sons é enviado através de uma sonda e os ecos são analisados e expostos num ecrã.

Quando o feixe chega a uma fronteira entre dois tecidos, algumas das ondas sonoras são reflectidas,  causando ecos no receptor.

Há vários tipos de ecografia.

A tipo-A apenas mostra a intensidade dos ecos.

A tipo-B, mais comum, irá mostrar um ponto num ecrã CRT, cuja posição varia de acordo com o atraso do eco recebido e cujo brilho é proporcional à intensidade desse mesmo eco. Temos, assim, uma imagem a duas dimensões da secção do corpo que está a ser analisada.

Um típico a ecógrafo tipo-B

A gama de frequências nas ecografias normais varia entre 2 e 18 MHz, mas há aplicações com frequências mais altas.

A Ecografia tem muitas vantagens. 

Não produz nenhum tipo de radiação, por isso é inofensiva para o ser humano. 

Ecografia de um feto

É portátil, sendo os sistemas poucos maiores que um computador de secretária, podendo ser levado para junto de um doente que não se possa mover.

Mostra imagens em tempo real, facilitando um diagnóstico muito rápido.

Mas, para além das ecografias, os ultra-sons podem ser usados para curar.

Algumas das suas aplicações incluem limpeza dentária, tratamento do cancro, quebra de pedras nos rins, tratamento de cataratas nos olhos, entre outras.

Tratamento de pedras renais através de ulta-sons

Estes tratamentos usam um procedimento específico com ultra-sons, chamado HIFU (High Intensity Focused Ultrasound), um feixe extremamente estreito com frequências inferiores às das ecografias  (de 0.250 a 2 MHz). Este feixe é capaz de produzir calor com grande precisão em partes do corpo que só seriam acessíveis por cirurgia.

Mais uma vez, os ultra-sons. Não os conseguimos ouvir, mas são-nos muito úteis.