Características del sonido

Sitio: Universidad de la República
Curso: Procesamiento de audio
Libro: Características del sonido
Imprimido por: Invitado
Día: miércoles, 3 de julio de 2024, 08:34

Descripción

Librillo EVA creado por Juan Martín López

1. El sonido

Escuche el siguiente fragmento de "Canto de ganado" de Cecilia Todd:

 

 

¿Qué percibe?

¿Qué información podemos interpretar a partir de lo que escuchamos?

¿Qué es lo que suena en el ejemplo? Muchas respuestas son posibles; "- una voz", "- una mujer",  "-una melodía" "-un canto para el trabajo con ganado", etc.

¿Cómo es lo que suena? Nuevamente muchas respuestas son posibles: "-no es muy agudo", "-está cantado sin esfuerzo", "-es contemplativo", etc... 

¿Dónde suena? ¿Cómo es ese lugar? ¿Es una grabación? ¿Es reciente?, etc, etc. 

Podemos comprender muchas cosas escuchando. El sonido es una forma de comunicación de infinitas posibilidades. 

  

https://archive.org/details/Tduepurc2Conchillas_disco1

2. Acústica física y psicoacústica

Estudiaremos el sonido principalmente desde dos enfoques: lo físico y lo psicológico. 

"Desde el punto de vista físico, la señal acústica es la vibración mecánica de un medio elástico (gaseoso, líquido o sólido) y la propagación de esta vibración a través de ondas."

"Desde el punto de vista psicológico, el sonido es la sensación percibida por el oído debida a las variaciones rápidas de presión en el aire."

eMe - Acústica

Entonces, 

desde la acústica física estudiaremos las características físicas de dicha señal acústica, 

y desde la psicoacústica estudiaremos la relación entre estas características y las sensaciones percibidas. 


3. Física del sonido

"Desde el punto de vista físico, la señal acústica es la vibración mecánica de un medio elástico (gaseoso, líquido o sólido) y la propagación de esta vibración a través de ondas."

¿Cómo se originan las señales acústicas?

El movimiento genera sonido. El agua que corre, el viento, las pezuñas con herraduras al percutir la calle, nuestra voz... 

Una vibración es un movimiento rápido en torno a una posición de equilibrio. 

¿Cuán rápidas son las vibraciones que escuchamos? 

Las vibraciones que percibimos como sonido son de decenas y hasta miles de oscilaciones por segundo. 

Por eso, para estudiar trabajaremos con modelos e imágenes que analicen el fenómeno en un tiempo más lento, para que nuestros ojos puedan ver lo que sucede. 

Veamos, por ejemplo, cómo vibran algunos instrumentos de percusión (¡ver sin sonido!): 

 

El video en cámara lenta del platillo nos permite ver en un tiempo más lento cómo es la vibración de dicho objeto. Ahora bien, ¿qué sucede con el aire cuando un objeto vibra?

En la siguiente animación se representa un tubo, un pistón y partículas de aire. 

Aclaración: este modelo también debe ser entendido como si estuviera en cámara lenta: la vibración del pistón es mucho más lenta que las vibraciones que producen sonido. El pistón podría representar, por ejemplo, el cuerpo del platillo que vimos antes.

Animación de un pistón comprimiendo y descomprimiendo el aire dentro de un tubo abierto. El aire está representado por muchos puntos.

Animación extraída de eMe - Acústica

  • Los puntos grises representan las partículas de aire dentro de un tubo. Recordemos que el aire es un medio elástico.
  • Cuando el pistón comprime el aire, la fuerza elástica hace que las partículas tiendan a descomprimirse, empujando a las partículas que están próximas. De esta manera se trasmite la energía y la zona de compresión viaja a lo largo del tubo. 
  • Por el contrario, cuando el pistón se retira, genera una descompresión (rarefacción) del aire. Nuevamente la fuerza elástica hará que las partículas vuelvan a juntarse atrayendo a las partículas próximas y trasladando así la zona de descompresión o rarefacción.


El aire como todo gas tiene un valor de presión al que nos referimos como presión atmosférica. Cuando un objeto pone en vibración el aire, las variaciones de presión (compresión-rarefacción) se darán en torno a esta presión atmosférica. 

Por ejemplo: la presión atmosférica a nivel del mar es de aproximadamente 1013,2 hPa (hectopascales) es decir 101325 Pascales. Dicha presión diremos que es constante para ciertas condiciones climáticas. Cuando estamos en "silencio" nuestros tímpanos están expuestos a esta presión de aire. Cuando recibimos una señal acústica en el tímpano la presión comienza a oscilar, aumentando y disminuyendo en torno a este valor de presión atmosférica. Para tener una idea, las variaciones de presión que podemos escuchar como sonido van desde 0,00002 Pa hasta 20 Pa. Es decir que somos sensibles a muy pequeñas variaciones de presión. 


Propagación: volvamos un momento al ejemplo del pistón. Observe atentamente una de las partículas de aire...

Observe que las partículas no viajan con la onda. Estas vibran en torno a su posición de equilibrio. 

En conclusión, el sonido no trasporta partículas de aire, el sonido trasporta energía. 


Conclusión: el sonido puede ser representado como variaciones de presión en torno a la presión atmosférica. 

También podemos decir que las vibraciones de una fuente acústica se trasmiten al aire y que las partículas de aire vibran de forma análoga a la fuente que produce el sonido. 

En el caso del pistón, su "vibración" se corresponde con una oscilación simple. En el caso del platillo, podemos adelantarnos a pensar que la vibración es más compleja y por ende las partículas tendrán vibraciones más complejas que una oscilación simple. 

Para poder visualizar cómo es la forma en la que vibra el aire, debemos utilizar otros medios de representación como un oscilograma.


4. Oscilograma

¿Qué es un oscilograma?


El oscilograma surge al representar gráficamente dos variables: la presión sonora y el tiempo

Para un punto fijo del espacio, el oscilograma representa las variaciones de presión en el tiempo. El tiempo estará en el eje horizontal y la presión en el eje vertical. 

  • El cero en el eje vertical representa la presión atmosférica. 
  • Las zonas de compresión serán los valores positivos
  • Las zonas de rarefacción serán los valores negativos. 

Aclaración: en el modelo del pistón el movimiento de las partículas es en sentido horizontal, mientras que en el oscilograma el movimiento se gráfica en el eje vertical. Al graficar este movimiento en el tiempo (eje horizontal) obtenemos la forma de onda o señal.

En este modelo vemos la vibración a una velocidad mucho más lenta que lo que sucede con el sonido. Las vibraciones que produce el sonido son mucho más veloces. Las frecuencias más bajas que podemos escuchar tienen decenas de oscilaciones por segundo, mientras que las frecuencias más altas son de miles de oscilaciones por segundo. Por este motivo, al visualizar sonidos en un oscilograma tendremos que manejar distintas escalas temporales. A una escala grande veremos la evolución temporal, cómo se inicia, su duración, silencios, etc. A una escala más pequeña veremos la forma de la onda, es decir, cómo es esa vibración. 

Escuche el siguiente audio con el inicio de "Canto de ganado" por Cecilia Todd. La imagen siguiente corresponde con el oscilograma de dicho audio.  

  

 



En esta escala temporal podemos ver cómo la amplitud de la señal está relacionada con la presencia o ausencia de sonido. Cuando la gráfica se acerca al cero estaremos en una pausa o silencio. Cuando la amplitud de la señal aumenta, percibimos un incremento en la sonoridad. 

La INTENSIDAD como característica física del sonido dependerá directamente de la amplitud.

La SONORIDAD, como característica psicoacústica también dependerá directamente de la amplitud.

Un mismo sonido a mayor amplitud, será escuchado como más sonoro. De todos modos la relación entre amplitud y sonoridad no es lineal. Hay otros aspectos que intervienen como la potencia de la señal. 

Ejercicio 1: descargue el programa Audacity y abra sonidos para experimentar estas cosas por su propia cuenta. Utilice la herramienta de la lupa para acercar o alejar la visualización de la onda. Escuche el audio mirando el oscilograma e intente vincular esta experiencia con el modelo del pistón. 


5. Amplitud y envolvente / sonoridad y timbre


Escuchemos ahora el sonido de una cuerda de guitarra pulsada:

 

 

Veamos su representación en un oscilograma:


Podemos ver cómo la amplitud de la señal va disminuyendo hacia el final llegando casi a cero. Esto tiene un correlato con la sensación de que el sonido se va "apagando", o va perdiendo "volumen". 

En la terminología técnica más correcta, lo que se deduce es que la presión sonora (aspecto físico) se relaciona de forma directa con la sensación de sonoridad (aspecto psicoacústico)




Envolvente de amplitud:

Es la curva que une los picos de amplitud de la onda. Nos da información de la evolución temporal del sonido. Se suele dividir en cuatro partes:

- tiempo de ataque: el tiempo que trascurre entre el inicio de la perturbación hasta que alcanza su pico máximo de amplitud

-tiempo de decaimiento: el tiempo entre este pico de amplitud hasta que el sonido se equilibra en una zona de sostenimiento

-tiempo de sostenimiento: el tiempo en que el sonido se mantiene sin mayores pérdidas de energía

-tiempo de relajación: el tiempo que tarda el sonido en apagarse.

Estas cuatro divisiones no son iguales para todos los sonidos, por ejemplo hay algunos casos en los que la zona de sostenimiento es muy difícil de determinar o directamente no la hay. Las envolventes de amplitud son muy variadas en la naturaleza. 

Ejercicio 2: Grabe sonidos en audacity o descargue los ejemplos del curso. En un oscilograma mida los tiempos de ataque de distintos sonidos.

Para ello utilizamos la regla del oscilograma y observamos el tiempo trascurrido desde que se inicia la perturbación hasta que alcanza su pico máximo de amplitud. Podemos hacerlo a ojo o utilizando la herramienta de selección de Audacity.


Podemos ver y escuchar que este sonido tiene una gran cantidad de energía en el ataque y que luego esa energía se va agotando. 

Las cuerdas de una guitarra al ser pulsadas reciben energía en un momento determinado. Luego, producto del rozamiento del aire con la cuerda, esa energía se va disipando. Otros sistemas de vibración, como las cuerdas vocales, tienen la capacidad de seguir ingresando energía por acción del flujo constante de aire. Estas oscilaciones tendrán una zona de sostenimiento más clara y extensa como en el ejemplo de la cantante. 

Como decíamos, el ataque de un sonido es determinante para su reconocimiento. Por ende decimos que la envolvente de amplitud afecta en un aspecto psicoacústico que llamaremos timbre. 

Si modificamos el tiempo ataque de la guitarra, veremos cómo la identidad del sonido cambia, haciendo muy difícil reconocer al instrumento a una escucha desprevenida.


   

 

El timbre, es una característica psicoacústica multicausal, no depende solo de la envolvente de amplitud. Más adelante veremos otros aspectos que también influyen. 

Resumen: 


6. Sonidos periódicos / Altura

El video que veremos a continuación muestra las cuerdas vocales de una soprano. 

Nota: ver que las llamadas cuerdas vocales no son cuerdas, son pliegues o membranas.

 

 

Un ejemplo que sirve para ilustrar cómo se produce el sonido de las cuerdas vocales podría ser cuando inflamos un globo, estiramos la boca del globo y dejamos salir el aire por un espacio muy fino. 

En el video observamos que cuando el sonido va del grave al agudo, las cuerdas se estiran y aumentan la tensión. Como las cuerdas están más tensas, estas vibran más rápido. Al igual que la tensión en el cuero de un tambor hace que la afinación suba, la tensión de las cuerdas hace que se produzcan sonidos más agudos. 

Pero ¿por qué escuchamos sonidos graves y agudos?

Intuitivamente podemos pensar que las vibraciones más veloces generan sonidos más agudos mientras que las vibraciones más lentas generan sonidos más graves. Pero no podemos ver las vibraciones, así que nuevamente vamos a recurrir al oscilograma. 

En este caso, en una escala de tiempo más pequeña, analizaremos dos fragmentos del audio de Cecilia Todd: la "a" larga de "caballo" y la "o" final de "siento"...

 

 


Con la herramienta de la lupa vamos a acercar la visualización de la onda hasta poder ver la forma de la oscilación en cada uno de estos puntos. Escuchemos la "a" y la "o" para percibir sus diferencias:

"a"

 

 

"o"

 

 

Preste atención únicamente a la dimensión grave/agudo y compare los dos sonidos. 

Ignoremos por ahora la diferencia de sonoridad. 

¿Cuál es más aguda y cuál es más grave? Intente entonar ambas para sentir la diferencia. 

Diremos que la "a" es más aguda y que la "o" es más grave. 

Si nuestra intuición es correcta, el sonido de la "a" debería  oscilar más rápidamente que el de la "o":



Hay muchas cosas para comentar en esta escala de la visualización: 

  • Los dos sonidos son periódicos. Es decir que tienen un patrón vibratorio que se repite.
  • Un período se puede comenzar a medir en cualquier momento de la oscilación, solo debemos llevar la selección desde un punto hasta su equivalente en el período siguiente. En estos casos medimos desde que corta el cero para mayor claridad. 
  • Las formas de onda son muy distintas pero ambas son periódicas.

Más allá de la diferencia de amplitud, lo que nos interesa en este capítulo es la diferencia en la duración del período en cada caso. 

En Audacity La duración del período puede medirse de dos maneras: 

  1. una consiste en seleccionar la porción de audio que se quiera medir y abajo constatar la duración de la selección. 
  2. La otra forma es utilizando la regla y estimando la duración de lo que se quiere medir. 
En ambos casos es útil seleccionar lo que estamos midiendo. 

Los contadores inferiores nos muestran distintas cosas. El del medio tiene dos opciones; para este trabajo usaremos la opción "longitud".

Sonidos periódicos

Cuando un sonido es periódico significa que hay un patrón vibratorio que se repite. La forma de onda nos muestra ese patrón en una escala pequeña de visualización.

La sensación de altura se relaciona de forma inversa con la duración de estos patrones. Es decir que si los períodos son más largos, escucharemos sonidos más graves, mientras que si los períodos son más cortos escucharemos sonidos más agudos.

Entonces, para sonidos periódicos, la sensación de altura se relaciona de forma inversa con la duración del período.

Sumamos a nuestra tabla esta nueva información:


Nota: expresamos "1/período" para indicar la relación inversa entre esta característica y la altura.


7. Forma de onda y modos de vibración

En la imagen del capítulo anterior veíamos las formas de onda de una "a" y una "o" en el ejemplo del canto de Cecilia Todd. Veíamos que además de tener diferencias en el largo del período, por ende en la altura, las formas de onda son distintas.


En la "a" hay más presencia de vibraciones más veloces, mientras que en la "o" estas pequeñas vibraciones no están tan presentes y se aprecia con más claridad la oscilación correspondiente a un período completo. 

Ejercicio: Experimente con su propia voz las diferencias de sonido cuando canta una "o" y una "a". Identifique de forma auditiva estos cambios. ¿Qué cambios físicos realiza para cambiar de un sonido vocal a otro?


Demostración de la fonación humana:

 

 

Hugo Domínguez, Luthier. (2011, 27 de julio). 

Lo que se ve en el video es una demostración de cómo se producen las vocales al filtrar el sonido de un llamado de pato.

Los filtros que utiliza son distintos. Los mismos emulan el filtrado que nuestro cuerpo hace para producir estos sonidos. 

Las cuerdas vocales vibran de una manera similar a un llamado de pato. 

La posición de la lengua, la forma que le damos a la boca, la tensión en la garganta, la apertura o cierre de los resonadores de la cara (nariz, pómulos, frente, etc...) y de los resonadores de tórax o cuello, varían el resultado sonoro de la voz. Esto es lo imitan los filtros de vidrio del video.

¿Qué quiere decir que hay filtros? ¿Qué filtran?

Veamos las formas de onda de las vocales que produce Hugo.


En la imagen vemos cinco pistas de audio simultáneas, cada una de ellas correspondiente a los sonidos que hizo Hugo en el video. Observando con atención podemos ver que todas las vocales producen señales periódicas. La duración de los períodos, si bien no es estática, es muy similar en cada caso. Podríamos afirmar que la altura es la misma para las cinco vocales. Es decir, que todos los sonidos son igual de graves, o igual de agudos.

Hay otras diferencias como la amplitud, de todos modos la diferencia perceptiva que estamos buscando no es la sonoridad, sino lo que diferencia el sonido de una "a" de una "i" de una "u", etc. Esto no depende de si el sonido es más intenso o menos intenso. 

Lo que si es notorio en el oscilograma son las diferencias en la forma de la onda. El patrón vibratorio en cada vocal varía sensiblemente.

¿A qué se deben esas diferencias en la forma de onda?

Si observamos el oscilograma vemos que en la señal de la "a" aparecen unas ondulaciones mucho más veloces que la que marca el período seleccionado de 11 milisegundos. Es decir que además de esa oscilación hay otras que suceden a períodos más cortos. En otras palabras, hay vibraciones más agudas además de la que determina el período seleccionado. ¿Por qué no escuchamos dos o más alturas distintas?

Pensemos que los objetos vibran de muchas formas al mismo tiempo. Recordemos los videos del platillo, o de una cuerda de bajo:

 

 

 

 

Esto quiere decir que cuando escuchamos el sonido que produce un objeto, identificamos a todas estas vibraciones con la misma fuente sonora. No separamos los modos de vibración como sonidos distintos, sino que nuestra percepción agrupa todas estas vibraciones en una única fuente sonora (platillo, voz, guitarra, etc.)

Conclusión: los sonidos responden a patrones vibratorios más o menos complejos. 

En el ejemplo que escucharemos a continuación, se puede apreciar cómo el sonido de la 6ta cuerda de guitarra está compuesto por muchas vibraciones simultáneas.

El ejercicio consiste en escuchar el sonido de la cuerda 6ta como lo conocemos hasta ahora, y luego escuchar como la guitarrista apaga los componentes más graves durante la duración del sonido, quedando solo los componentes más agudos. 

 

 

Esto evidencia lo anterior de otra forma: los sonidos en la naturaleza son complejos y están compuestos por muchos modos de vibración. 

A modo ilustrativo, les dejamos este video que muestra los distintos modos de vibración de una cuerda tensa:

 

 

Debemos pensar que todos estos modos de vibración se ponen en actividad cuando se pulsa una cuerda de guitarra, bajo, o se frota con el arco una cuerda de violín. Cada uno de estos modos, genera los componentes del sonido de una cuerda. 

Los sonidos periódicos que produce el aire (flauta, canto, etc) también responden a modos de vibración ordenados de formas similares.  


Resumen:

  • Los sonidos en la naturaleza son generados por muchos modos de vibración de una misma fuente (aire, cuerdas, membranas,etc.).
  • Los sonidos periódicos también son producidos por múltiples vibraciones simultáneas.
  • La forma de onda es el resultado de la suma de todos estos modos de vibración.


Veamos esto de otro modo; pensemos ahora en frecuencias...

Todo fenómeno periódico sucede a una cierta frecuencia. La frecuencia es la cantidad de veces que dicho fenómeno ocurre frente a una unidad de tiempo. La frecuencia de un ómnibus, por ejemplo, puede ser de 1 cada 5 min, la frecuencia de la luna llena es de 1 cada 30 días aproximadamente, etc...

En señales de audio la frecuencia se expresa en oscilaciones por segundo. Es decir que para una señal de período (T) su frecuencia corresponde a la cantidad de veces que T suceda en 1 segundo. Este valor se expresa en Hertz o "ciclos por segundo". Entonces, la frecuencia es la cantidad de períodos o ciclos por segundo. Expresado matemáticamente sería así:  f = 1/T

(f = frecuencia, T = período, 1 = un segundo)

Si el período es de 0,003 segundos, la frecuencia será 1/0,003 =  333,3 Hz

Ahora que sabemos que los sonidos son producto de oscilaciones compuestas, podemos entender que un sonido complejo puede ser descompuesto en una suma de frecuencias. La trasformada de Fourier, se ilustra en la imagen que vemos a continuación. Vemos una señal periódica (rojo) y cómo esta señal se descompone en una suma de oscilaciones simples de distintas frecuencias (azul). También se puede ver la señal representada en el tiempo (rojo) y cómo la misma señal se representa en las frecuencias (azul)


Animación de Lucas V. Barbosa (Wikipedia)

Nota: dejemos de lado las expresiones de coseno y seno que se ven, la imagen es solo ilustrativa de la trasformada.


8. Espectro armónico y espectrograma

El espectro de una señal es su representación en el dominio de la frecuencias. 

Hasta ahora hemos estado representando las señales en el dominio del tiempo usando los oscilogramas. Pero para poder observar los componentes en frecuencia de una señal, tenemos que utilizar un espectrograma.

En Audacity, seleccionamos la porción del audio que queremos analizar y vamos a "Analizar" => "Análisis de espectro"


Ahí se abre una ventana que nos muestra los componentes en frecuencia que están presentes durante todo el tiempo seleccionado. 

  • Lo que vemos es la amplitud de cada componente (eje vertical) y su valor de frecuencia (eje horizontal)
  • El tamaño de ventana aumentará la resolución en frecuencias (ventanas más grandes requieren de más cantidad de tiempo para analizar el espectro). 
  • El eje de las frecuencias está en una escala logarítimica, por lo cual la distancia visual entre 100 hz y 200 hz es mayor que la distancia visual que hay entre 1000hz 1100hz por ejemplo. 
  • Si con el mouse nos paramos cerca de un pico, el explorador, abajo, nos indica su valor en frecuencia. 

Note que el análisis se realizó luego del ataque del sonido, esto se debe a que en el momento del ataque hay muchos factores interviniendo en la producción del sonido, por ejemplo la uña contra la cuerda. Si incluimos el ataque en el análisis aparecerán muchos más componentes, sobre todo en frecuencias altas. Como estamos analizando la vibración de una cuerda, decidimos dejar de lado esta parte. 

Durante esta porción del audio, podemos encontrar energía en una serie de componentes que llamaremos parciales. En este caso, las frecuencias correspondientes a los primeros parciales son:


Nota: si medimos el período de la señal analizada podemos ver que el mismo es de unos 0.013 seg. Aplicando la relación entre período y frecuencia ( f = 1/T ) vemos que 77 Hz es la frecuencia correspondiente a dicho período. 


Por otro lado, según la tabla de parciales, vemos que el resto de las frecuencias son múltiplos enteros de 77 Hz. 

Cuando el espectro de una señal está compuesto por parciales cuyas frecuencias son múltiplos enteros de una frecuencia base, decimos que es un espectro armónico. 

En los espectros armónicos, los parciales se llaman "armónicos" y se numeran de la siguiente forma:

 

El primer armónico, también lleva el nombre de frecuencia fundamental. Que es la que define de alguna manera el período de la señal.

  • Las señales periódicas presentan espectros armónicos.
  • El largo del período se corresponde con el primer armónico o frecuencia fundamental de dicho espectro. 
  • Los componentes en frecuencia están ordenados siguiendo una serie armónica. Cada armónico es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental.

El primer armónico de una cuerda de guitarra lo produce el 1er modo de vibración: donde los extremos obviamente están fijos y el desplazamiento máximo se da en el medio de la cuerda. El período se completa una vez que la cuerda oscile hacia un lado y hacia el otro. 

El segundo armónico se produce con el segundo modo de vibración: hay dos vientres en donde está el desplazamiento máximo, y tres nodos, uno en el medio. 

Y así sucesivamente, van aumentando la cantidad de nodos para la producción de cada modo de vibración. 


Es necesario imaginar que todos estos modos de vibración suceden al mismo tiempo cuando pulsamos la cuerda. Por eso, es que escuchamos el ejemplo de la guitarra en el cual, mediante apagados en estos puntos (nodos) se pueden individualizar los armónicos en la escucha. 

Ejercicio: Escuche el audio siguiendo los espectrogramas para cada apagado. Cada efecto de apagado está seguido del sonido sin apagar. Esto es para lograr reconocer los armónicos dentro del sonido completo. 

  

 


9. Sonidos aperiódicos y espectros

Volvamos un poco sobre el platillo:

 

 

Escuchemos el sonido de un platillo y miremos su forma de onda:

 

 


Como podemos ver, estamos frente a un sonido aperiódico.

Esto quiere decir que su altura es indeterminada y que su espectro no será armónico.

¿Por qué es aperiódico?

Si miramos con atención el video del platillo, podemos ver que la superficie del platillo vibra en muchas maneras y en distintas direcciones. A su vez, su forma es irregular, por ejemplo tenemos la parte de la campana que es más cóncava, entre otras cosas. El resultado genera muchos modos de vibración que no están todos ordenados en una única dirección como en la cuerda, ahora estos modos de vibración responden a múltiples dimensiones del objeto y por ello estos modos no están en relación armónica. 

Miremos el espectro: 


El espectrograma nos muestra un conjunto muy extenso de frecuencias que componen el sonido del platillo. 

Estos componentes no se encuentran en relación armónica estricta, por ende es un espectro inarmónico. Sobre todo a medida que avanzamos en los parciales vemos que las relaciones entre parciales se vuelven más complejas, acumulándose una gran cantidad de frecuencias en el registro agudo. 

De todos modos, parecería haber un numero limitado de componentes, aunque sean muchos más de los que podemos diferenciar a simple vista... 

En este otro ejemplo, se registró de cerca la vibración del platillo mientras se está apagando, luego de golpearlo acercamos el micrófono muy cerca y podemos escuchar la resonancia del cuerpo metálico de otra manera:

 

 


En este caso los parciales que componen el espectro están visiblemente individualizados. Aún así la altura sigue siendo indeterminada. 

Estos dos espectros los clasificaremos como discretos e inarmónicos. 

  • Son discretos porque podemos individualizar sus componentes. 
  • Son inarmónicos porque no mantienen una relación armónica entre sus frecuencias

10. Espectros continuos

Existen otros sonidos en los cuales ya no tiene sentido hablar de modos de vibración o parciales. Son sonidos que están compuestos en general por un gran numero de micro eventos sonoros como el ruido de una cascada, de un arroyo, del viento en los árboles, el mar, un papel arrugado...

 

 



En estos casos, no es posible individualizar componentes en frecuencia o parciales. Decimos que son espectros de banda ancha porque tienen energía de forma continua en una banda de frecuencias. 

En el ejemplo del papel, vemos como la energía está distribuida de manera continua en toda la banda de frecuencias que va desde 100Hz hasta 14000Hz aproximadamente. 


Para finalizar escucharemos un último sonido de espectro continuo:

 

 




11. Conclusiones finales

La percepción no puede dividirse en estímulos aislados.  Todas las variables físicas que estudiamos afectan de forma más o menos directa en lo que percibimos. 

En algunos casos la relación entre características físicas y características psicoacústicas es más directa. Características como el timbre, responden a espacios de la percepción que no pueden ordenarse de forma lineal. A veces usamos el timbre para agrupar familias de instrumentos, para reconocer la voz de una persona entre otras, etc. 

El timbre como característica psicoacústica diremos que es multicausal. Afectado en gran medida por la envolvente de amplitud, por la forma de onda y el espectro, pero también por la altura, la intensidad y la duración. Si un sonido permanece y nunca se apaga su timbre va a cambiar, la forma en la que lo escuchamos va a cambiar. Si un sonido es muy corto quizá no pueda reconocer el timbre de lo que lo produjo. Si cantamos más agudo de lo que podemos cómodamente, en nuestro timbre se escuchará esa incomodidad... 


Estudiar estos aspectos ahora nos permite hablar sobre el sonido, tener otras herramientas de análisis y reducir el fenómeno a problemas más pequeños. El sonido seguirá apareciendo sin explicación, de nuevas formas, algunas tendrá sentido analizarlas, otras simplemente escucharlas.


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