¿En qué pueden diferenciarse dos ondas que al oído provienen claramente de dos instrumentos distintos, pero tienen idéntica duración, frecuencia y amplitud?
Como vimos anteriormente, el parametro del sonido que determina esta caracteristica (la identidad), es el timbre. En este articulo, vamos a hablar sobre esta caracteristica.
Los dos parametros que definen el timbre de un sonido son su espectro armonico, y su envolvente dianmica. Para poder comprender eel espectro armonico de un sonido, necesitamos difrencias las formas de onda puras, simples, y compuestas.
Todas las formas de onda son compuestas y se pueden representarse como una suma de ondas simples (senoidales puras) llamadas armónicos o parciales, que no pueden ser desconmpuestas. Los armónicos, por tanto, son esas ondas puras (senoidales) en que
se puede descomponer una onda compleja, a condición de que sea periódica, es decir, se repita siempre igual.
El proceso de descomposición de una onda compleja en sus armónicos es el análisis de Fourier. La relación de armónicos que componen una onda se suele representar mediante una serie de barras ordenadas de una altura variable. Cada barra es un armónico y su altura es la intensidad relativa de ese determinado armónico. A este gráfico de barras que caracteriza a una forma de onda se le llama espectro.
Si una onda no se repite siempre igual, entonces no es periódica y no se puede descomponer en armónicos mediante el análisis de Fourier. Para estas ondas absolutamente aperiódicas, que tienen una forma distinta a cada instante, el análisis de Fourier no da una serie de líneas, sino una curva continua de intensidad frente a frecuencia, en la que los armónicos tiene la forma de picos o máximos en dicha curva.
Si la onda es completamente aperiódica (no se repite nunca igual ni parecido), hablamos de ruido y existen multitud de frecuencias entre los picos, incluso pueden no existir dichos picos.
El "símil lumínico" del espectro es asemejarlo al arco iris. La luz blanca se compone de multitud de frecuencias puras, desde el rojo (frecuencias más bajas) hasta el violeta (frecuencias más altas).
Cuando un rayo de luz blanca atraviesa un prisma, se descompone en sus colores puros y aparece el espectro de la luz o arco iris. La luz de distintos colores da espectros en los que algunas franjas faltan y otras son más brillantes que las demás. Si una luz de un solo color (como el rayo láser) atraviesa un prisma, su espectro consiste en una sola línea, no se descompone más.
De igual manera, el ruido blanco tiene un espectro que consiste en una banda ancha de frecuencias, todas las frecuencias audibles. Distintos sonidos (complejos) tienen distintos espectros, y las ondas senoidales (puras) tienen un espectro que consiste en una sola línea.
El aparato que hace la misma función que el prisma y que produce el espectro
de una onda sonora, se denomina analizador de Fourier.
Los sonidos musicales, los que son producidos por instrumentos de cuerda o viento, tienen una forma de onda más o menos periódica y su espectro muestra una serie de armónicos.
Los armónicostienen una altura fija para una determinada altura musical. Concretamente las frecuencias de los armónicos son siempre múltiplos enteros de la frecuencia básica, que es la que se percibe como tal altura musical. Los armónicos no se oyen independientemente en general, sino que se perciben ccomo distintos timbres (coloratura) de esa nota, fundidos en un solo sonido. Si el oyente se concentra, puede ser capaz de distinguir las alturas musicales de los distintos armónicos.
Por qué las frecuencias de los armónicos son múltiplos de la frecuencia básica, es debido a que los cuerpos tienen una tendencia a vibrar de forma fraccionada, es decir, por mitades, tercios, etc., además de vibrar en toda su longitud.
Tomemos una cuerda. Decimos que vibra en toda su longitud cuando vibra dentro de los límites de una figura en forma de huso, en que la parte central, más ancha, es la que vibra
con mayor amplitud y se llama vientre. Los extremos son fijos, no vibran y se llaman nodos.
Fuente: Hispasonic
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