O efeito Shepard: uma ilusão sonora para explorar com o FizziQ.

O efeito Shepard: uma ascensão infinita… ou quase.

Você certamente conhece a ilusão da escada de Penrose, a escada aparentemente infinita popularizada pelo artista M.C. Escher. Mas você conhece o efeito Shepard, uma ilusão acústica concebida na década de 1960 pelo psicólogo americano Roger Shepard, que cria a impressão de que um som sobe — ou desce — sem nunca atingir um pico? Vamos explorar e analisar esse efeito surpreendente com o aplicativo FizziQ.

As Origens da Ilusão

Roger Shepard obteve seu doutorado em psicologia pela Universidade de Yale em 1955. Nos Laboratórios Bell, ele buscou criar um equivalente sonoro da ilusão de Penrose popularizada por Escher.

Naquela época, uma nova ferramenta acabara de ser inventada: o sintetizador criado por Max Mathews. Pela primeira vez, era possível gerar sons puros e perfeitamente controlados, e sobrepô-los com uma precisão sem precedentes. Shepard compreendeu as possibilidades dessa tecnologia e compôs uma sequência capaz de simular um crescendo infinito.

Mais tarde, ele sincronizaria esse som com uma animação da escadaria de Penrose, criando uma ilusão visual e auditiva completamente coerente.

Como funciona o efeito Shepard?

A ideia é elegante. Várias ondas senoidais puras, espaçadas em oitavas, são sobrepostas. Quando suas frequências são aumentadas simultaneamente:

• Os sintomas mais agudos diminuem gradualmente até desaparecerem.

• Entretanto, na extremidade inferior do espectro, novos sons graves estão surgindo.

• e que os sons intermediários — aqueles que o ouvido percebe melhor — aumentam de forma constante.

Esse mecanismo cuidadosamente orquestrado dá a impressão de que o som aumenta indefinidamente, enquanto a sequência descreve, na verdade, um loop perfeitamente camuflado .

Ouça e analise o efeito Shepard com o FizziQ.

No FizziQ, o efeito Shepard é facilmente acessível na Biblioteca de Sons do aplicativo. No menu principal, vá para Ferramentas > Biblioteca de Sons > Shepard. Ao pressionar Reproduzir, o efeito de acúmulo "infinito" é ativado imediatamente.

A sequência é produzida usando apenas três oitavas. Gravações com mais oitavas podem ser encontradas online para um efeito ainda mais pronunciado. Esta versão, no entanto, é mais fácil de analisar, o que faremos no restante deste artigo.

A frequência fundamental: prova de que tudo é uma ilusão.

Um som que se propaga até o infinito não possui realidade física. Para comprovar isso, basta exibir a frequência fundamental no FizziQ. Após iniciar a sequência da biblioteca, acesse Medir > Microfone > Frequência Fundamental

O que observamos é muito instrutivo:

• A frequência fundamental aumenta de forma constante.

• Então, por volta de 650 Hz , cai drasticamente.

• E o ciclo recomeça.

Em outras palavras: a frequência não aumenta indefinidamente. O som recomeça... mas nosso cérebro não percebe isso.

O espectro: onde tudo fica claro

A análise espectral revela os mecanismos ocultos. Para isso, vamos retornar à tela Medições > Microfone > Espectro de Frequência .

Ao estudarmos a dinâmica do espectro no FizziQ, observamos diferentes fenômenos:

• um componente dominante que aumenta gradualmente e ganha intensidade,

• então, o que começa a diminuir,

• Enquanto outra, mais séria, assume o controle suavemente.

Essa transição é tão gradual que você só ouve uma coisa: uma subida contínua , quando na realidade uma nova onda está substituindo a anterior. É um efeito de transição sonora perfeitamente orquestrado que engana o ouvido.

Para ir ainda mais longe

Uma ferramenta analítica particularmente poderosa é o espectrograma , que mostra a evolução das frequências ao longo do tempo: o eixo horizontal representa o tempo, o eixo vertical representa as frequências e as cores representam sua intensidade.

O aplicativo móvel FizziQ ainda não permite plotar o espectrograma, mas você pode usar o FizziQ Web (a versão para navegador) para essa análise. O espectrograma revela então toda a mecânica da ilusão: você pode ver claramente os tons agudos desaparecendo na parte superior do espectro enquanto novos tons graves aparecem na parte inferior.

Esta é a visualização perfeita para entender o "crossfade" que cria a impressão de uma ascensão infinita!

Por que nosso cérebro cai nessa armadilha?

A ilusão explora três pontos fracos do nosso cérebro:

1. Nossa atenção é seletiva: acompanhamos o que muda com mais clareza: neste caso, o aumento local. Tudo o que aparece ou desaparece na periferia passa para o segundo plano.

2. O ouvido não ouve tudo com a mesma intensidade: sons muito graves e muito agudos são fracos. Sons de frequência média — aqueles que aumentam continuamente — são os mais presentes. É precisamente nessa faixa que a ilusão é mais eficaz.

3. Ambiguidade tonal: Os diferentes tons que compõem a ilusão são separados por uma cotava. No entanto, como a distribuição de frequência muda rapidamente, o cérebro não consegue identificar claramente a oitava, nem determinar quando o ciclo recomeça. Essa confusão cria uma "junção" praticamente invisível e engana nosso ouvido.

Outras ilusões sonoras para explorar com o FizziQ

O efeito Shepard é apenas um exemplo entre muitas outras ilusões acústicas fascinantes:

• Efeito McGurk : o que vemos altera o que pensamos ouvir.

• Batidas binaurais : dois tons diferentes em cada ouvido criam uma frequência fantasma.

• Nota fundamental ausente : o cérebro reconstrói uma nota grave que estava faltando.

• O paradoxo do trítono : o mesmo par de notas pode parecer subir ou descer dependendo do ouvinte.

Esses fenômenos oferecem inúmeras oportunidades para explorar a acústica, a psicoacústica e o funcionamento da nossa percepção, com uma dimensão lúdica que atrai imediatamente os alunos.

Conclusão: um excelente campo de testes

O efeito Shepard demonstra que nosso ouvido, assim como nossos olhos, pode ser enganado. Com o FizziQ, isso se torna uma excelente ferramenta para entender como o som funciona, como é analisado e como nosso cérebro interpreta — às vezes incorretamente — o que recebe.