Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia

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Disciplina 
Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia 
Unidade 
Princípios de 
Instrumentação Aplicada à 
Fonoaudiologia 
 
Conteudista: Prof. Dr. Francisco de Assis Cavallaro 
Revisão Textual: Esp. Jéssica Dante 
 
Objetivo da Unidade: 
• Apresentar parâmetros acústicos e princípios de instrumentação diag-
nóstica em Fonoaudiologia. 
 
 
Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia 
 
Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 2 
Introdução 
A voz é um evento que possui grandes variações e que está relacionado a um 
complexo e interdependente trabalho dos músculos envolvidos em sua produ-
ção, somados à integridade dos tecidos do aparelho fonador. Esse evento é pro-
duzido pelo trato vocal, iniciando na laringe, onde o fluxo de ar passa pelas pre-
gas vocais e pelo movimento das estruturas fonoarticulatórias. Desta forma, os 
fundamentos básicos da qualidade vocal estão intimamente relacionados com as 
condições fisiológicas, perceptivas e acústicas. Já a disfonia ou patologia vocal 
pode ser conceituada como uma alteração da comunicação oral, no qual a voz 
não transmite uma mensagem verbal e emocional de forma considerada normal. 
Atualmente são utilizados na análise dos sinais da voz, diversas ferramentas ba-
seadas em dinâmica não-linear, beneficiando o método acústico com a aplicação 
das tecnologias de Engenharia de Processamento de Sinal. Essas tecnologias 
proporcionam funcionalidades a nível de programas e de equipamentos, facili-
tando tarefas de análise e classificação de uma voz ao longo das várias fases do 
processo terapêutico. Nesta unidade são mostrados parâmetros acústicos e 
princípios de instrumentação diagnóstica em Fonoaudiologia. 
 
Noções de Espectrografia Acústica 
 O objeto de estudo da avaliação acústica é a realização de medições do sinal 
sonoro vocal. Porém, a execução correta das várias técnicas de análise depende 
da forma de digitalização do sinal acústico. Muitos estudiosos do assunto suge-
rem normas para obtenção do registro do áudio de vozes para se obter uma aná-
lise e interpretação correta do ponto de vista visual (espectrografia) e na forma 
quantitativa, na forma de medidas temporais, de periodicidade, perturbação, de 
amplitude, ruído etc. Cuidados devem ser tomados para uma correta análise e 
interpretação confiável e podem ser agrupados em quatro categorias: 
• Quanto às condições de registro: utilização de equipamentos adequados, 
controlar o ruído de quantização, por exemplo; 
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• Quanto aos protocolos de gravação: deve-se diminuir a variabilidade das 
amostras da fala usadas na prática clínica e nas investigações, pois essas 
diferem no tipo (vogais sustentadas, leitura, conversação etc). Também 
na produção (voz suave, habitual, projeção vocal etc.) e duração (tempo 
ou unidade de fala), utilizando um mesmo protocolo de gravação. A aná-
lise da frequência fundamental, e seus índices de perturbação, são fre-
quentemente realizados com bases nas vogais /i/, /u/ e /a/; 
• Quanto ao sistema de gravação: O microfone deve ser do tipo dinâmico e 
omnidirecional com frequência de resposta linear e impedância baixa. 
Atualmente existem vários equipamentos com alta definição em capta-
ção e armazenamento desses dados; 
• Quanto à análise qualitativa do sinal acústico: esse item concentra-se na 
qualidade da gravação do som, podendo ser classificado em três tipos de 
sinais sonoros: 
o Sinal do tipo 1: no qual o sinal é periódico com pequenas altera-
ções qualitativas no intervalo estudado, permitindo realizar me-
dições de F0, jitter, shimmer e índice sinal-ruído, discutidos nesta 
unidade. Na Figura 1 é apresentado um exemplo de sinal acústico 
característico de vozes normais (ou ligeiramente alteradas); 
 
 
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Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 4 
 
Figura 1 – Ilustração representando, na forma temporal, o Sinal do tipo 1 
Fonte: Adaptada de FREITAS, 2012 
#ParaTodosVerem: ilustração de um gráfico. Sob fundo 
branco é mostrado um gráfico que apresenta um sinal do 
tipo 1 na forma temporal, mostrado em linhas irregulares 
na cor preta, em que no eixo das abscissas está o tempo, 
em milissegundos, e no eixo das ordenadas, a amplitude. 
Fim da descrição. 
 
• Sinal do tipo 2: é um sinal acústico que contém alterações qualitativas no 
segmento analisado, ou seja, bifurcações, intermitênicas, sub- harmôni-
cos e modulações (Figura 2). F0 (frequência fundamental) não é única, 
pois a frequência dos sub-harmônicos (ou modulações) é de considerável 
energia. Porém, pode-se eleger as amostras mais estáveis. Apenas per-
mite uma análise visual do traçado, uma vez que a alteração sobreposta 
não possibilita uma caracterização confiável. Uma grande porcentagem 
de vozes patológicas produz um sinal deste tipo. São necessários pelo me-
nos 100 ciclos para uma medição confiável; 
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Figura 2 – Exemplo de sinal do tipo 2 – representação espectral 
Fonte: Adaptada de FREITAS, 2012 
#ParaTodosVerem: ilustração de um gráfico. Sob fundo 
branco é mostrado um gráfico que apresenta um sinal do 
tipo 2, representado na forma espectral, mostrado em li-
nhas irregulares na cor preta, em que no eixo das abscis-
sas está a frequência, em hertz, e no eixo das ordenadas, 
a magnitude, em decibéis. Fim da descrição. 
 
● Sinal do tipo 3: é um sinal instável, não periódico, ou periodicidade 
estável, motivo pelo qual sua medição será restrita e condicionada 
(Figura 3). 
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Figura 3 – Exemplo de sinal tipo 3, com representação temporal 
Fonte: Adaptada de FREITAS, 2012 
#ParaTodosVerem: ilustração de um gráfico. Sob fundo 
branco é mostrado um gráfico que apresenta um sinal do 
tipo 2, representado na forma espectral, mostrado em li-
nhas irregulares na cor preta, em que no eixo das abscis-
sas está a frequência, em hertz, e no eixo das ordenadas, 
a magnitude, em decibéis. Fim da descrição. 
 
Principais Parâmetros Acústicos 
Relacionados à Técnica 
 A captação do sinal acústico, através do microfone, relativo ao vozeamento 
pode ser digitalizado e em seguida analisado por meio de programas computa-
cionais apropriados para determinação de fatores de perturbação, objetivos que 
estão associados à forma de onda desse vozeamento. Na Figura 4 é representado 
um sinal de voz, obtido por um microfone e correspondente à palavra voz. Des-
taca-se a região vozeada do sinal e a região não-vozeada. Aplicando técnicas de 
Processamento Digital de Sinal (PDS) é possível a medição de alguns parâmetros 
de perturbação. 
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Figura 4 – Ilustração do sinal de voz captado por um microfone 
Fonte: Adaptada de FREITAS, 2012 
#ParaTodosVerem: ilustração gráfica do sinal de voz. Sob fundo 
branco é mostrado os segmentos vozeados (ilustrados à esquerda da 
figura) e não vozeados (ilustrados à direita) proveniente de um sinal 
captado por um microfone (ilustrado no centro na parte superior). 
Após a obtenção dos segmentos de voz, pode-se aplicar o processa-
mento digital de sinais (PDS) que permite obter algumas outras medi-
das da perturbação sonora. Fim da descrição. 
 
O sinal da voz pode ser analisado de formas distintas: diretas e indiretas. 
• Formas diretas do sinal: consiste na aplicação de técnicas que interpre-
tam o sinal vocal como um fenômeno de pressão sonora; 
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• Formas indiretas do sinal: trata-se de uma versão modificada do sinal vo-
cal, como, por exemplo, o espectro, o cepstrumou o sinal residual. Há 
também a separação — por meio de procedimentos de modelagem mate-
mática do trato vocal (entre a fonte glótica e o filtro) e técnicas pontuais 
de filtragem inversa que retiram todo o efeito do trato. Destaca-se a téc-
nica de filtragem inversa residual, que remove os efeitos acústicos inde-
sejados do trato vocal que interferem nas características do sinal de voz, 
aproximando do sinal emitido da excitação glótica e as técnicas de filtra-
gem inversa glotal que subtraem os efeitos acústicos da radiação labial e 
do trato vocal que atuam sobre as características do sinal da voz. 
 
 
 
 A frequência fundamental (F0) da fala é igual à velocidade corresponde a uma 
forma de onda que se repete por unidade de tempo em uma fala encadeada, ou 
de outra forma, reflete quantidade de ciclos vibratórios produzidos, através das 
pregas vocais, por segundo. É utilizada como medida acústica (no domínio do 
tempo — transformada de Fourier) e pode ser aplicada através da equação: 
 
1
𝑁
 ∑
𝑁
𝑖=1
𝐹𝑂 = 𝐹𝑂. 
Importante! 
A separação entre a radiação labial e o trato vocal pode ser re-
alizada matematicamente, pois são resultados de diferenças 
acústicas conhecidas. O trato vocal está relacionado às resso-
nâncias (formantes), já a radiação labial tem a função principal 
de condicionar o acoplamento com o meio cujo meio se pro-
paga. 
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 As unidades mais comuns utilizadas são o Hertz (Hz), o semitons (ST) e/ou as 
oitavas. 
 A F0 é importante, pois mostra a eficiência do sistema fonatório, dá informa-
ções importantes sobre a biomecânica laríngea, i.e., sobre o comprimento natu-
ral da prega vocal, alongamento, da massa de vibração e tensões aplicadas. Tam-
bém sobre a aerodinâmica, i.e., pressão subglótica (produzida pela passagem do 
ar pulmonar). 
 A determinação de F0, de cada ciclo, realizada normalmente pela comparação 
entre formas de ondas de dois intervalos adjacentes, com mesmo comprimento 
de onda, ou por meio de programas de computadores especializados em proces-
samento de sinais digitais. Outro método de obtenção de F0 é o ceptrum, muito 
poderoso, que normalmente é utilizado em fala encadeada e em vozes alteradas 
numa forma acentuada. 
 
 
 
 Outra medida importante é o jitter (perturbação da frequência a curto prazo), 
onde a característica principal é a medição ciclo a ciclo, ou curto termo de 
Leitura 
Fundamentos em Laringologia e Voz 
O ciclo glótico — também designado por vibratório ou fonató-
rio — é um ciclo de vibrações das pregas vocais, desde que co-
meçam a abduzir até à próxima vez em que tal acontece (PI-
NHO; PONTES, 2008; SOUZA, 2010). 
https://bit.ly/3t0D9eQ 
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Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 10 
variabilidade não voluntária na (F0 ou período). Sua representação mais sim-
ples, utiliza dois períodos (ou ciclos) glóticos consecutivos de frequências 
𝐹𝑂1 𝑒 𝐹𝑂2, podendo ser determinado por: 
 
𝐽(%) =
(𝐹𝑂1 − 𝐹𝑂2)
(
1
2 [𝐹𝑂1 + 𝐹𝑂2])
 × 100; 
 
 Um intervalo muito utilizado, jitter saudável para as fonações sustentadas em 
jovens adultos, é o intervalo entre 0,5-1,0%. A magnitude pode variar e estão 
associadas: 
• Acoplamento entre a região glótica e supraglótica; 
• Assimetria mecânica e histologia da prega vocal; 
• Distribuição de muco sobre as pregas vocais durante a vibração; 
• Pouca tensão e massa nas pregas vocais; 
• Sensação tátil laríngea. 
De forma geral, as fontes dessa forma de perturbação são do tipo: 
• Neurológicas: variações no controle da tensão muscular por lesões neu-
ronais ou descontrole emocional; 
• Mecânicas: alterações nas propriedades biomecânicas do tecido das pre-
gas vocais; 
• Estilísticas: o vibrato, por exemplo. 
 
 Outro parâmetro é o shimmer que tem a função de identificar e quantificar as 
variações mínimas de amplitude do sinal (num curto intervalo de tempo) com 
base em cada ciclo fonatório, indicando apenas pequena variabilidade entre os 
ciclos sucessivos glóticos. 
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Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 11 
 
 
 O shimmer pode se expresso matematicamente por dois ciclos consecutivos 
com amplitude 𝐴1 𝑒 𝐴2 podendo ser determinado pela função de perturbação de 
1ª ordem: 
𝑆(%) =
|𝐴1 − 𝐴2|
(
1
2 𝐴1 + 𝐴2])
 × 100; 
 
 Esse parâmetro permite uma percepção indireta do ruído na produção vocal, 
aparecendo nas perturbações da voz mais alterados em frequências graves e com 
intensidade baixa. 
 
 
 
O shimmer pode ser apresentado de diferentes formas: 
 
Importante! 
Se o sistema fonador fosse completamente estável, o valor do 
shimmer seria zero. 
Importante! 
O shimmer e o jitter tendem a covariação (medida estatística 
que permite comparar duas variáveis, como elas se relacio-
nam). 
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● Em porcentagem (%): fator de perturbação direcional com valor limite 
frequentemente usado de 3%. É a variação da amplitude de cada par de 
períodos de tons consecutivos relativos ao valor médio das amplitudes 
contidas no segmento de voz em estudo; 
● Em Decibéis (dB): com o coeficiente logarítmico da amplitude ciclos con-
secutivos, através da equação: 
 
𝑆(𝑑𝐵) = 20 𝑙𝑜𝑔 𝑙𝑜𝑔 [
𝐴1
𝐴2
] ; 
 Com valores aproximados em 0.4 dB que diminuirá à medida que o vo-
lume vocal aumenta. Representa a variação média da amplitude entre 
cada par de períodos de tons consecutivos. 
● Cociente de perturbação na amplitude [%] (ou Amplitude Perturbation 
Quotient - APQ): pode ser calculado através dos desvios (valores médios) 
das amplitudes de cada conjunto de 3, 5, 11 ou 55 períodos de tons conse-
cutivos, relacionados ao valor médio das amplitudes no segmento de voz 
em estudo; 
● Variação do pico da amplitude [%] (ou Peak Amplitude Variation): repre-
senta variação do desvio padrão em torno da amplitude (cálculo realizado 
de período a período); 
● Índice de intensidade de tremor da amplitude [%] (ou Amplitude Tremor 
Intensity Index – ATRI): determinado através da razão entre a amplitude 
da componente de baixa frequência mais elevada e a soma das amplitudes 
pertencentes ao segmento de voz em estudo; 
● Fator de perturbação da amplitude [%] (ou Amplitude Perturbation Factor 
– AFT): determinado pela razão entre o número de vezes em que a ampli-
tude de um período de tons ultrapassa um determinado limiar e o número 
total de períodos de um tom estudado; 
● Fator de perturbação direcional da amplitude [%] (ou Amplitude direcional 
Perturbation Factor - ADPF): é determinado pela razão entre o número de 
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vezes que a diferença das amplitudes de cada par de períodos de tons con-
secutivos troca de sinal e o número total de períodos de tons estudados. 
Considere uma laringe normal com adução glótica, completa ou parcial, e com 
um fluxo de ar através da constrição definida pelo espaço que existe entre as 
pregas vocais (glote) que formam um jato que exerce pressão nas paredes do 
trato vocal, ligeiramente acima das pregas vocais (Figura 5). Considerando tam-
bém que não ocorrem contrições na faringe e cavidade oral, então a fonte domi-
nante de ruído, localizada entre 1,0 e 2,5 cm acima da glote, é consequência do 
fluxo turbulento que é gerado nas paredes que envolvem a coluna de ar na região 
supraglótica. Podem existir outras fontes, fendas glóticas, por exemplo. 
 
 
 
Importante! 
Adução glótica refere-se à aproximação das pregas vocais, de 
forma suave ou brusca. 
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Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 14 
 
Figura 1 – Ilustraçãoda direção do fluxo aéreo através da glote e em con-
tato com a coluna de ar supraglótica 
Fonte: Adaptada de FREITAS, 2012 
#ParaTodosVerem: ilustração da direção de fluxo de ar. Sob fundo branco é mos-
trado uma ilustração da glote, indicando o fluxo de ar que passa entre as pregas 
vocais no centro da figura e entra em contato, na parte superior, com uma coluna 
de ar supraglótica, exercendo pressão nas paredes do trato vocal. Fim da descri-
ção. 
 
Quantitativamente há a medida HNR (Harmonic-to-Noise Ratio), que é uma ava-
liação objetiva, com bases matemáticas, que relaciona a componente aperiódica 
com a periódica, constituinte de um segmento de fala. Pode ser estimada com 
base na análise de 50 ciclos glotais (consecutivos), aproximadamente (Figura 6). 
A componente periódica é consequência da vibração das pregas, decorrentes da 
energia dos harmônicos, e a não periódica do ruído glótico, sobretudo energia 
inter-harmônica. A medida HNR resulta da razão entre a média da potência do 
sinal e a média da potência da componente de ruído da onda. Um método de 
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quantificação foi proposto por Yumoto e colaboradores (YUMOTO; GOULD; 
BAER, 1982) para estimar o ruído glótico através da equação: 
 
𝐻𝑁𝑅 = 10 𝑙𝑜𝑔 𝑙𝑜𝑔 {
50 ∑𝑇𝑚𝑎𝑥
𝑛=0 [𝑥(𝑛)]
2
∑50
𝑖=1 ∑𝑇𝑚𝑎𝑥
𝑛=0 [𝑥𝑖(𝑛) − 𝑥(𝑛)]
2} ; 𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑥(𝑛) =
1
50
∑
50
𝑖=1
𝑥𝑖(𝑛). 
 
 A média dos 50 períodos de sinal, após alinhamento temporal, é representada 
por 𝑥(𝑛) que tem a finalidade de minimizar a influência do ruído, que é estatis-
ticamente aleatório. O valor de 𝑇𝑚𝑎𝑥 é o período máximo glotal entre os 50 ciclos. 
A determinação do número de ciclos é arbitrária. 
 A razão entre as componentes periódica e não periódica mostra a eficiência do 
processo de fonação, i.e., a relação HNR tenderá a valores maiores quando maior 
for a eficiência na utilização do fluxo de ar expelido pelos pulmões, em energia 
de vibração das pregas vocais. Os valores dessa relação serão maiores quanto 
mais saudável (íntegro) for o ciclo vibratório dessas. Portanto, essa relação mede 
a quantidade (relativa) de ruído adicional contido no sinal cocal, podendo ser 
gerado pela turbulência do fluxo aéreo na glote nas situações em que há fecha-
mento incompleto (durante a fonação), ou pela vibração não periódica da prega 
vocal. 
 
Importante! 
Uma voz saudável caracteriza-se por uma relação HNR ele-
vada, a que se associa a impressão de voz sonora e harmônica. 
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Figura 6 – Ilustração de um sinal de onda complexa – representação 
isolada da onda sinusoidal e de ruído e a conjugação dos dois compo-
nentes 
Fonte: FREITAS, 2012 
#ParaTodosVerem: ilustração de gráficos. Sob fundo branco são mostrados três 
gráficos, sendo os dois da esquerda (superior representa uma onda senoidal e o 
inferior um ruído). São mostradas algumas setas e um sinal de soma para indicar 
a conjugação das ondas senoidal e de ruído para resultar no terceiro gráfico (grá-
fico da direita), com a sobreposição das duas ondas, gerando um sinal de onda 
complexo. Fim da descrição. 
Leitura 
Harmonics‐to‐noise Ratio as an Index of the Degree of Hoarseness 
Mais conhecimento sobre a razão sinal/ruído, acesse o se-
guinte material. 
https://bit.ly/3t3BEwp 
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Espectrografia 
O estudo relativo à análise do sinal acústico é realizado pela técnica de 
espectrografia. É a técnica mais utilizada, pois os requisitos de equipa-
mentos são bem acessíveis. O conceito fundamental matemático envol-
vido é a transformada de Fourier, ferramenta matemática poderosa, que 
pode ser aplicada de forma computacional, usando a matemática dis-
creta, por meio de um método numérico eficiente, conhecido FFT (Fast 
Fourier Transform). Nesse método o espectro de frequências é caracteri-
zado por um número de bandas, cuja largura de banda é ajustada por um 
parâmetro de “tamanho” ou “número de pontos”. Frequentemente, esta 
característica é um binário (normalmente 256, 512, 1.024 bytes). Quanto 
maior for o número de pontos (maior a representatividade), mais estreita 
cada banda do espectro da FFT e melhor a capacidade de separação dos 
harmônicos da voz (Figura 7). A informação produzida por esta técnica na 
sua representação, denominada por espectrograma, pode ser represen-
tada na forma tridimensional com: 
● O tempo no eixo horizontal; 
● A frequência no eixo vertical; 
● A amplitude na acentuação de cor. 
 
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Figura 7 – Espectrograma de um caso com o software Dr. Speech 
Fonte: FREITAS, 2012 
#ParaTodosVerem: ilustração da imagem da tela de um software. Sob fundo 
branco é mostrado uma impressão da tela de um software chamado Dr. Speech, 
em que se mostra um espectrograma, sendo que na parte superior são mostra-
das duas ondas irregulares (uma na cor azul e outra na cor vermelha). Na parte 
inferior é mostrado um gráfico com diversos pontos na cor cinza, represen-
tando um tipo de onda. Fim da descrição. 
A espectrografia é uma técnica interessante, pois reflete características im-
portantes da voz; a F0 (frequência fundamental) e os seus harmônicos corres-
pondentes. Também a amplitude de cada um dos harmônicos e a duração do re-
gisto vocal, e o número de pontos da FFT. A forma tridimensional, ou as três 
componentes que a compõem, constituem a chamada série harmônica do som 
periódico, cuja frequência de cada componente é um múltiplo inteiro da fre-
quência fundamental, de outra forma, a frequência de menor valor é considerada 
o harmônico fundamental (F0). As frequências seguintes são múltiplas dessa, 
i.e., segundo harmônico e seguintes. Já as componentes não periódicas da voz 
(ruído gerado pelas consoantes fricativas ou nas fendas glóticas) apresentam um 
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espectro denso de frequências, diferenciando das linhas espectrais bem defini-
das, características das séries harmônicas. Sons semiperiódicos, iguais aos das 
vogais, apresentam-se na forma de sobreposição de várias componentes sinu-
soidais, cada uma com uma frequência caraterística, amplitude e desfasagem 
(atraso). O som produzido pela voz humana (complexo) pode ser analisado e in-
terpretado quanto ao seu conteúdo em frequência através do uso de filtros de 
banda larga (Figura 8) ou de banda estreita (Figura 9). 
Figura 8 – Espectro de banda larga 
Fonte: FREITAS, 2012 
#ParaTodosVerem: ilustração de gráfico. Sob fundo branco é mostrado na 
figura 8 um espectro de banda larga, em que no eixo das abscissas está o 
tempo, em milissegundos, e no eixo das ordenadas, a frequência, em hertz. 
Observa-se na cor cinza-escura um formato ondular. Fim da descrição. 
 
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Figura 9 – Espectro de banda estreita 
Fonte: FREITAS, 2012 
#ParaTodosVerem: ilustração de gráfico. Sob fundo branco é mostrado na 
figura 9 um espectro de banda estreita, em que no eixo das abscissas está o 
tempo, em milissegundos, e no eixo das ordenadas, a frequência, em hertz. 
Observa-se na cor cinza em tons claros um formato ondular da onda, indi-
cando uma resolução do espectro menor com o uso deste tipo de filtro. Fim da 
descrição. 
 
O espectrograma de banda larga resulta da aplicação de um filtro de banda 
larga e tem uma faixa de frequências de 200-500 Hz. É um gráfico de resolução 
temporal disposto em estrias verticais, que salienta as regiões de energia do si-
nal, apontando a existência de atividades periódica eaperiódica dele. Assim, é 
possível a identificação das frequências de ressonância, ou seja, os formantes, e 
ainda as zonas de concentração de ruídos, representadas por “chuva” no fundo 
do traçado. Os formantes são visíveis como barras escuras, que indicam zonas de 
concentração de energia. A disposição deles tem uma relação direta com a con-
figuração do trato vocal durante a emissão do som, variável de acordo com ca-
racterísticas de postura dos articuladores — faríngeos e bocais — associados. 
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O espectrograma de banda estreita é retratado com estrias horizontais, cada 
uma representa um harmônico. São designados deste modo porque evidenciam 
a estreita largura de banda do sinal da fala — em torno dos 30-50 Hz. Não realiza 
medições temporais, sendo útil na obtenção da frequência fundamental e de as-
pectos associados à prosódia. Tem como principal finalidade a representação da 
estrutura harmônica do sinal da fala. 
 
 
 
Acústica das Salas de Aula e de Am-
bientes 
 A acústica é a área da física responsável pelo estudo dos sons, geração, trans-
missão e recepção das vibrações mecânicas audíveis, ou não, que se propagam 
num meio elástico. 
 Ao contrário da luz, eletricidade e das vibrações eletromagnéticas de uma 
maneira geral, as ondas sonoras não se propagam no vácuo. A propagação do 
som está condicionada à existência de um meio de propagação e a fonte sonora, 
sendo propagado por impulsos ao redor do corpo sonoro, que provocam 
Leitura 
Características da Espectrografia de Banda Larga e Estreita da 
Emissão Vocal de Homens com Laringe sem Afecções 
Para um aprofundamento maior sobre Banda larga e Banda es-
treita, veja o link a seguir. 
https://bit.ly/3ETSS2g 
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Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 22 
deformações ao meio, com trechos de compressão e distensão no sentido lon-
gitudinal, caracterizando a onda de pressão e promovendo a propagação so-
nora. 
 Parte da energia transmitida ao meio dá origem a uma vibração sonora, en-
quanto a restante é transformada em calor. As vibrações recebidas pelo meio 
são transmitidas para as regiões adjacentes até que a energia mecânica dimi-
nua e as vibrações não sejam mais perceptíveis a uma determinada distância da 
fonte sonora. 
 No mundo real a propagação do som geralmente encontra em sua trajetória 
obstáculos, que fazem com que sua amplitude diminua com a distância da 
fonte e o tempo. Quando não há nenhum obstáculo às ondas sonoras, chama-se 
esta propagação do som de transmissão em campo livre, o que só é possível em 
um ambiente ideal. 
Isolamento Acústico 
 Um ambiente é considerado acusticamente isolado quando os sons externos 
não são transmitidos para o seu interior. A transmissão do som se dá por três 
caminhos diferentes: 
● Por meio do ar, pelas aberturas situadas nas portas, nas janelas, nas gra-
des de ventilação etc; 
● Por meio da estrutura da própria construção ou canalizações diversas, 
onde vibrações se transmitem e podem assumir valores que inviabilizam 
a utilização de um ambiente para certos tipos de atividades mais acura-
das; 
● Através das superfícies do meio fechado, como tetos, forros, pisos, pare-
des, portas e janelas fechadas etc. 
 
Acústica de Ambientes 
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Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 23 
 Entender o comportamento das ondas sonoras nos ambientes permite com-
preender as qualidades e problemas que vivenciamos em igrejas, teatros, giná-
sios, salas de eventos, entre outros ambientes. 
 Os estudos do comportamento acústico em ambientes se assemelham ao es-
tudo de ótica geométrica, pois para estabelecer as condições geométricas e di-
nâmicas aceitáveis para as ondas sonoras, nos limitamos a fazer hipóteses sim-
ples que nem sempre se comprovam na prática. 
 As relações temporais, espaciais, de intensidade e de fase entre os sons diretos 
e refletidos determinam a qualidade da acústica de um ambiente. Assim, um am-
biente pode estragar a performance mais perfeita ou torná-la ainda mais agra-
dável. 
 Parâmetros como o tempo de reverberação e o nível do som reverberante de-
vem ser ajustados de acordo com o propósito do auditório, salas de aulas, de 
concertos, shows etc. 
● Intimidade: sensação acústica de se estar perto da fonte sonora; 
● Vivacidade: tempo de reverberação para médias e altas frequências; 
● Calor: relacionado a riqueza dos sons graves (75 a 350 Hz); 
● Brilho: boa percepção de altas frequências; 
● Intensidade do som direto; 
● Nível de som reverberante: deve ser o mesmo em todo o auditório; 
● Clareza: mede o grau de percepção de todos os detalhes musicais ou o grau 
de definição com que os sons são percebidos como distintos; 
● Envolvimento e difusão: boa distribuição do som. 
 Todas essas características acústicas estão relacionadas às reflexões e absor-
ção dos materiais utilizados na construção do ambiente. Se há grande quanti-
dade de reflexões e alto tempo de reverberação, o ouvinte irá confundir os sons. 
 
Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia 
 
Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 24 
Acústica em Salas de Aula 
 Com o advento da Revolução Industrial, deu-se início a uma grande ge-
ração de equipamentos produtores de ruídos, culminando na atual situa-
ção em que temos uma grande dificuldade de realizar tarefas que envol-
vam a comunicação através da fala-escuta, gerando prejuízos em todos 
os setores que dependem deste tipo de comunicação. Nas salas de aula isto 
não se torna diferente. São várias as fontes de ruídos que interferem no 
aprendizado do aluno e influenciam nas atividades do professor. Tratar a 
acústica de salas de aula como parte integrante do processo pedagógico 
auxilia os professores diminuindo significativamente os problemas fono-
audiológicos enfrentados por eles. Por outro lado, os alunos também se-
rão beneficiados com a melhor interpretação do conteúdo ministrado pe-
los professores. 
 
Inteligibilidade da Fala 
 A inteligibilidade da fala refere-se a quão bem alguém pode ser compreen-
dido quando se está falando. O discurso que é transmitido através de uma sala 
por uma pessoa ou por um sistema de endereçamento público nunca é recebido 
como uma réplica exata do sinal original. Não só é acrescentado ruído de fundo 
como o sinal é também distorcido pelas propriedades refletoras e reverberantes 
da sala. As ondas sonoras saltam das paredes, do teto e do chão, bem como de 
qualquer mobiliário ou pessoas na sala, o que resulta numa mancha do sinal de 
fala. Isto pode muitas vezes resultar numa redução da inteligibilidade da fala. 
Além disso, esses reflexos podem também criar ondas de pé, que podem ampli-
ficar certas frequências e criar “pontos quentes” onde o som é muito mais alto 
do que em outras partes da sala. Embora existam formas de mitigar estes efei-
tos (tais como painéis de absorção sonora), são muitas vezes inevitáveis em 
grandes salas com superfícies duras. Como resultado, a inteligibilidade da fala 
é muitas vezes reduzida em tais ambientes. 
Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia 
 
Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 25 
 Quando se trata da inteligibilidade da fala, medida numa sala, o fato é que o 
tratamento acústico é muitas vezes necessário para resolver quaisquer proble-
mas pendentes. É por isso que remédios como o reforço do som e a redução do 
tempo de reverberação são tipicamente utilizados em auditórios e salas de reu-
nião. Em grandes recintos, entretanto, o foco está muitas vezes na prevenção 
de ecos. Finalmente, os sistemas de endereçamento público devem ser optimi-
zados e o ruído de fundo atenuado. Todas estas etapas são cruciais se se pre-
tende melhorar a inteligibilidade da fala. 
 
Importânciada Relação Sinal/Ru-
ído para a Percepção de Fala, Com-
preensão e Aprendizado 
 Um ambiente que minimize a interferência do ruído deverá obedecer às se-
guintes indicações: mínimo de ruído interno; reverberação atenuada; relação si-
nal/ruído ou voz/ruído otimizada; ruído de fundo atenuado. As fontes de ruído 
são caracterizadas em três tipos: fontes externas, fontes locais e fontes internas 
ao ambiente. 
 A relação sinal/ruído, define-se entre a intensidade sonora da voz emitida pelo 
professor em ambiente de aprendizado e o ruído existente naquele ambiente e, 
quanto maior for a relação, melhor a inteligibilidade da fala. 
 Alunos de escolas afetadas pelo ruído de aviões não aprendem a ler tão bem 
quanto alunos de escolas em regiões mais silenciosas. Dificuldades como déficit 
na leitura, nas habilidades linguísticas relacionadas à má acústica das salas de 
aula aumentam sucessivamente, resultando em prejuízos no processo de apren-
dizagem e os professores ficam sujeitos a uma carga de estresse, que pode refle-
tir na qualidade do ensino. Em várias salas de aula nos EUA, até 25% da infor-
mação pode ser perdida por causa do ruído. 
 O ruído pode ser minimizado com algumas adequações do espaço. Se a escola 
apresenta chão frio (cerâmicas, lajotas etc.), que é altamente reverberante, seria 
Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia 
 
Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 26 
indicado um revestimento com algum material absorvente (carpetes, tapetes, 
revestimento emborrachado etc.). As salas de aula deverão ser separadas por pa-
redes, caso continuasse interferindo, investir em material de revestimento (cor-
tiça, painéis móveis etc.). As janelas, quando não apresentam tratamento antir-
ruído, deveriam ter cortinas. Se as salas de aula forem equipadas com ventila-
dores e/ou condicionadores de ar, o ruído por eles gerados também deverão ser 
monitorados para avaliação. Controlar o arrastar das carteiras, com carpetes ou 
mesmo colocando bolas de tênis perfurando os pés da carteira. Ou seja, montar 
estratégias para controlar esse agente que resulta em tanta discrepância na 
aprendizagem. 
 O ruído para ser prejudicial necessita de um tempo de exposição a ele e que 
chegue a um nível nocivo, contudo, quando direcionamos para a realidade de 
sala de aula, os envolvidos desse ambiente, seja aluno ou professor, podem estar 
expostos ao ruído cinco vezes por semana, até mesmo um ano letivo completo. 
Nesse sentido, é notório que tanto os alunos quanto os professores, dentro de 
sala de aula, correm riscos e que, direto ou indiretamente, são vítimas do ruído. 
Dentre os problemas causados pelos efeitos do ruído, no ambiente de aprendi-
zagem, ressaltam-se: baixa produtividade, interferência na comunicação, falta 
de concentração e, sobretudo, dificuldades na aprendizagem de crianças e ado-
lescentes e na qualidade do ensino que o professor está ministrando. Nesse caso, 
o ruído é entendido como agente negativo à aprendizagem. Tal fato motiva a 
busca por discussões relacionando ruído e aprendizagem. 
 
Psicoacústica Aplicada aos Méto-
dos Diagnósticos 
 A Psicoacústica é uma área que envolve conceitos de física acústica e fisiolo-
gia auditiva com objetivo de estudar a percepção subjetiva do som. É uma área 
de estudo muito importante para a audiologia, pois permitiu o melhoramento 
prático de diversas técnicas clínicas audiológicas, aprofundando conceitos di-
recionados principalmente à reabilitação e avaliação auditiva. 
Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia 
 
Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 27 
 Os princípios da psicoacústica são constantemente estudados para aplicação 
prática em técnicas audiológicas, pois a percepção do som sofre grande varia-
ção entre indivíduos, sobretudo no estudo dos mecanismos individuais de per-
cepção de sons complexos e nas habilidades de processamento auditivo em cri-
anças. Desta forma, os limiares auditivos não são somente especificados como 
uma média comparada a outros indivíduos, mas também por meio da determi-
nação de diferenças aceitáveis de acordo com diversos fatores. 
 Na prática clínica audiológica utilizam-se conceitos da psicoacústica para se 
comparar os limiares auditivos de um indivíduo com valores de limiares de re-
ferência médios de pessoas consideradas audiologicamente normais. 
 
 A seguir são resumidamente descritos alguns dos principais conceitos relaci-
onados à psicoacústica que são importantes para o estudo desta disciplina. 
 Sensibilidade auditiva: corresponde a capacidade do órgão sensorial de de-
tectar um estímulo e realizar sua quantificação por meio do limiar de audibili-
dade, podendo ser do tipo absoluto e diferencial. 
 A sensibilidade auditiva absoluta indica que a intensidade dos estímulos 
acima de determinado valor é audível e abaixo, inaudível. 
 Na audiometria, diversas técnicas objetivam realizar a determinação do li-
miar auditivo, que é uma aproximação da sensibilidade auditiva absoluta, em 
que existe uma margem de erro especificada conforme o tipo de equipamento e 
Saiba Mais 
A psicoacústica é o ramo da psicofísica que estuda a relação en-
tre as percepções auditivas individuais e subjetivas e as carac-
terísticas físicas dos sons. 
Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia 
 
Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 28 
a técnica utilizada, que segundo Boéchat et al. (2015, p. 59) corresponde nor-
malmente a 5 dB. 
 
 
 
 Sonoridade: é o nome dado à sensação subjetiva atribuída à intensidade so-
nora, em que se ordena os sons em escalas, desde a mais baixa (mudo) até a 
mais forte. Assim, não se deve confundir a sonoridade com as diferentes medi-
das físicas do som, pois ela corresponde à sensação subjetiva da intensidade, 
isto é, a percepção de um indivíduo do parâmetro físico associado, que depende 
de diversos fatores. 
 Sonoridade: é o nome dado à sensação subjetiva atribuída à intensidade so-
nora, em que se ordena os sons em escalas, desde a mais baixa (mudo) até a 
mais forte. Assim, não se deve confundir a sonoridade com as diferentes medi-
das físicas do som, pois ela corresponde à sensação subjetiva da intensidade, 
isto é, a percepção de um indivíduo do parâmetro físico associado, que depende 
de diversos fatores. 
 
Importante! 
De acordo com Boéchat et al. (2015, p. 59), “limiar auditivo é a 
intensidade na qual um som é percebido em 50% das apresen-
tações”. 
Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia 
 
Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 29 
 
 
 Para se avaliar a percepção auditiva de um indivíduo, faz-se o uso de medidas 
diversas que refletem numericamente o fenômeno de estudo. Dentre os méto-
dos psicofísicos tem-se como princípio geral a detecção direta dos estímulos e 
a investigação da diferença entre os estímulos direcionados ao indivíduo. Os 
três métodos principais são: 
● Método dos limites: neste método faz-se o controle do estímulo e o indi-
víduo avaliado responde a cada apresentação, em que se obtém o limiar 
auditivo por meio do emprego de três técnicas de estimulação, denomi-
nada de ascendente, descendente ou ascendente e descendente; 
● Método do ajuste: neste método a intensidade do ajuste é controlada pelo 
paciente avaliado, por meio de um botão de ajuste, em que a intensidade 
sofre uma constante variação durante o exame, iniciando pelo som mais 
fraco audível pela pessoa em teste; 
● Método do estímulo constante: neste método os estímulos são apresen-
tados ao paciente de forma aleatória, em que se varia diversos níveis de 
intensidade durante o exame. 
 
Audiometria 
 De acordo com Boéchat et al. (2015, p. 58) a “audiometria é realizada, na 
grande maioria das vezes, utilizando-se uma adaptação do método dos limites, 
com procedimentos em escada […]”. 
Importante! 
Audição binaural corresponde a capacidade de ouvir com as 
duasorelhas e poder identificar e diferenciar os sons em cada 
uma. 
Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia 
 
Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 30 
 Neste exame, o examinador apresenta estímulos e o indivíduo em teste res-
ponde após cada apresentação sua percepção audiológica do referido estímulo. 
 A Figura 10 mostra um exame de audiometria sendo realizado, em que o indi-
víduo fica dentro de uma cabina, sendo avaliado por um profissional fonoaudió-
logo. 
 
 Figura 10 – Espectro de banda estreita 
Fonte: Getty Images 
#ParaTodosVerem: foto da execução de um teste diagnóstico. Sob fundo co-
lorido é mostrado uma foto com duas mulheres, em que uma está à esquerda, 
de jaleco branco, sendo a examinadora, controlando o audiômetro. A outra mu-
lher está dentro de uma cabina com fone de ouvido e com a mão levantada, res-
pondendo aos estímulos impostos pelo examinador durante o exame de audio-
metria. Fim da descrição. 
Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia 
 
Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 31 
A audiometria é um exame indolor capaz de avaliar a capacidade de uma pes-
soa ouvir e compreender sons em diferentes frequências, utilizando o método 
psicométrico dos limites auditivos para avaliar a sensibilidade auditiva. Conse-
gue-se por meio deste exame avaliar a integridade do sistema auditivo do indi-
víduo. 
Os principais tipos de audiometria são: 
• Audiometria Tonal Liminar: é um tipo de exame audiométrico subjetivo 
que permite avaliar o grau e o tipo de perda auditiva, possibilitando de-
terminar o limiar auditivo do indivíduo. Neste tipo de exame faz-se a 
aplicação de estímulos em diversas frequências, em que para a obtenção 
dos limiares auditivos pode-se utilizar de diversos métodos, sendo o as-
cendente, descendente ou ascendente/descendente, que são métodos 
psicoacústicos; 
• Audiometria Vocal: também denominada de logoaudiometria, permite 
avaliar a compreensão da fala humana, incluindo a capacidade de detec-
ção e reconhecimento da fala em diferentes níveis de intensidade do som. 
 
Imitanciometria 
 A imitanciometria é um exame complementar à audiometria para avaliação da 
audição. Neste método, se avalia a mobilidade da membrana timpânica e de seus 
ossículos, permitindo, em conjunto, verificar a existência de doenças otológicas 
relacionadas à esta região do ouvido. 
 Com a imitanciometria, avalia-se a medida de imitância acústica em que se 
aplica uma pressão controlada no conduto auditivo utilizando-se de uma sonda. 
O procedimento básico deste tipo de exame consiste em duas partes: timpano-
metria e medida do reflexo acústico. 
 A Figura 11 mostra uma pessoa sendo examinada pelo método da imitancio-
metria: 
 
Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia 
 
Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 32 
 
Figura 10 – Exame de imitanciometria 
Fonte: Wikimedia Commons 
#ParaTodosVerem: foto da execução de um teste diagnóstico. Sob fundo colo-
rido é mostrado uma foto com uma mulher vestindo roupa de cor preta sendo 
examinada por meio do método da imitanciometria. Uma outra pessoa à direita 
executa o exame, em que se observa que ela segura uma sonda de cor preta, di-
recionada a uma das orelhas da mulher que está sentada. Fim da descrição. 
 
 
 
Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia 
 
Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 33 
Material Complementar 
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: 
Leitura 
Estudo das Propriedades Acústicas e Psicofísicas da Cóclea 
https://bit.ly/3rseQWQ 
 
Guia de Orientações na Avaliação Audiológica Básica 
https://bit.ly/46rk43Q 
 
Guia de Orientação na Avaliação Audiológica 
Volume I - Audiometria tonal liminar, logoaudiometria e medidas de imitância 
acústica. 
https://bit.ly/48vu5yK 
 
Guia de Orientação na Avaliação Audiológica 
Volume II – Eletrofisiologia & Eletroacústica. 
https://bit.ly/48wY09R 
Leitura 
O Mascaramento na Avaliação Audiológica: Um Guia Prático 
ALVARENGA, K. D. F.; CORTELETTI, L. C. B. J. O Mascaramento na Avaliação Au-
diológica: Um Guia Prático. São José dos Campos: Pulso, 2006. 
 
https://bit.ly/3rseQWQ
https://bit.ly/46rk43Q
https://bit.ly/48vu5yK
Biofísica Aplicada à Fonoaudiologia 
 
Princípios de Instrumentação Aplicada à Fonoaudiologia 34 
Referências 
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auditivo. c2023. Disponível em: <https://audiopaulista.com.br/exames>. 
Acesso em: 22/07/2023. 
 
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nabara Koogan, 2015. 
 
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Conclusão de Curso (Licenciatura Plena em Física) - Departamento de Física 
de Ji-Paraná da Universidade Federal de Rondônia, Rondônia, 2010. Disponí-
vel em: <https://fisicajp.unir.br/uploads/48059049/arquivos/TCC_LEON-
DAS_FERNANDES_FERREIRA_246377962.pdf>. Acesso em: 21/07/2023. 
 
FREITAS, S. A. V. S. Avaliação acústica e áudio perceptiva na caracterização da 
voz humana. 2012. 251 f. Tese (Doutorado em Engenharia Biomédica) - Facul-
dade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, PT, 2012. Disponível em: 
<https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/69238/2/27259.pdf>. 
Acesso em: 23/07/2023. 
 
LUCENA, T. M. Ruído no contexto ensino aprendizagem: uma revisão da lite-
ratura. 2017. 31 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em psicopeda-
gogia) - Centro de educação da Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 
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rio.ufpb.br/jspui/bitstream/123456789/15519/1/TML28112017.pdf>. Acesso 
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PINHO, S. M. R.; PONTES, P. Músculos intrínsecos da laringe e dinâmica vo-
cal. Rio de Janeiro: Livraria e Editora Revinter, 2008. v. 1. (Série Desvendando 
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