La acústica es la ciencia del sonido. Es el estudio de la propagación y transmisión del sonido, la reverberación, los fenómenos de eco... La acústica se aplica a los campos de la construcción, el transporte, la medicina y la electrónica, ¡y también a la música! La ciencia de los instrumentos musicales se llamaacústica musical.
Algunos detalles sobre la acústica musical
Este tema, en el que confluyen la física ondulatoria y la música, hunde sus raíces en la época clásica, en particular con los trabajos de Pitágoras, quien ya estableció vínculos entre la longitud de una cuerda y la afinación del sonido producido por esta cuerda. (Consultela ciencia detrás de un sonido). Hoy en día, los conocimientos científicos y las herramientas han evolucionado de tal manera que somos capaces de simular y crear modelos de fenómenos físicos (flujo de aire, modos de vibración,impedancia acústica de entrada ...) dentro de los instrumentos.
La investigación en acústica musical permite comprender y mejorar los instrumentos musicales estudiando sus propiedades vibratorias, su radiación, así como la relación entre el músico y el instrumento. Los instrumentos se modelizan gracias a programas informáticos de simulación acústica (LeerSyos Empleo : Ingeniero de simulación) y basado en experimentos con instrumentos reales.
Parámetros estudiados en acústica musical
Para caracterizar una señal de sonido, la acústica utiliza cuatro magnitudes principales: elduración de la muestra, suafinaciónsuintensidad (amplitud) y sutimbre. Conocer estos parámetros permite comprender mejor un instrumento y también sintetizarlo recomponiendo una señal propia.
La duración, la afinación y la amplitud son valores cuantificables, tienen unidades. Se caracterizan respectivamente por:
- el segundo (s)
- los hercios (Hz)
- el decibelio (dB)
Sin embargo, el timbre no es cuantificable y no tiene unidad. El timbre se define por la composición armónica del sonido y su ataque (el comienzo de la señal sonora). En acústica, el timbre se expresa con nociones estadísticas (densidad espectral de potencia). Para un músico, es con palabras comobrillante,borrar,oscuro,caliente... que el timbre se define mejor (y aquí es dondela psicoacústica como ciencia de la percepción auditiva )
Ejemplo: experimento con el saxofón
Aquí, soplamos en nuestro saxofón, tocando un La (440 Hz), que corresponde a un Fa# con en saxofón alto. Escucha.
En las figuras siguientes, observamos la afinación y la duración (en el espectrograma) y la amplitud y la duración (en la señal temporal). Pero, ¿dónde está el timbre? Como ya se ha dicho: es imposible de cuantificar, por lo que es imposible de representar en un gráfico.
La señal de tiempo se muestra arriba en azul. Es exactamente lo que capta el micrófono cuando se toca un saxofón. Podemos distinguir tres partes:
- el principio transitorio (1)
- el régimen estacionario (2)
- el final transitorio (3)
Estos son los pasos principales para cualquier instrumento de viento. Sin embargo, los transitorios y la composición armónica son específicos de cada instrumento, el ataque de la trompeta suele ser mucho más seco que el del saxofón, por ejemplo. Esta es una de sus diferencias de tono ...
El espectrograma es un gráfico que nos da la afinación (la frecuencia) en función del tiempo (la duración de la señal). En este espectrograma, se ve claramente que la nota se mantiene durante aproximadamente un segundo. El espectrograma también nos muestra qué notas se reproducen. Vemos claramente la nota fundamental (440 Hz) y los armónicos. Estamos tranquilos, hemos tocado bien la nota fundamental, ¡una 440!
Aquí también vemos que el saxofón es armónico: ¡cada frecuencia tocada es un múltiplo de la fundamental!
Los armónicos observados son específicos del saxofón, definen su timbre. La boquilla de su saxofón es la pieza central para añadir (o no) armónicos a su sonido: eche un vistazo a este artículo sobrecómo influye la cámara de la boquilla en el tono¡!
Pequeño resumen :
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El vocabulario de la acústica musical se compone principalmente de: la duración, la afinación, la amplitud y el timbre.
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La duración, la afinación y la amplitud son cuantificables.
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El tono se expresa estadísticamente, pero sobre todo con tus palabras.
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El espectrograma te permite analizar tu sonido y conocer su composición armónica.
¿Tiene curiosidad por poner en palabras el timbre de su saxofón? ¡Venga a probar la variedad de boquillas Syos!
