Los armónicos y el sonido

¿Qué son los armónicos?

Cuando hablamos de sonido o de música, frecuentemente nos encontramos con la palabra "armónico". De hecho no es casualidad que esta palabra esté relacionada con la armonía musical. Para entender los armónicos, primero debemos entender que el sonido está basado en vibraciones. Esto es, el sonido se origina con un cuerpo que vibra y esta vibración llega a nuestros oídos. Entonces nuestros tímpanos vibran también y esto permite que dentro de nuestro oído se genere una señal nerviosa que nuestro cerebro interpretará como sonido.

Fig. 1. El sonido se genera por una vibración.

Las vibraciones tienen una frecuencia de oscilación, la cual nos indica qué tan rápida es dicha vibración. Por ejemplo, un objeto pesado vibra más lentamente que un objeto ligero. El objeto pesado vibrará a baja frecuencia y el objeto ligero a alta frecuencia. Para medir dicha frecuencia utilizamos los Hertz (Hz) o ciclos por segundo. El humano es capaz de percibir vibraciones de entre 20 Hz y 20,000 Hz (20 kHz) aproximadamente.

Para darnos una idea de estas vibraciones pensemos en el aleteo de un colibrí, el cual aletea aproximadamente 50 veces por segundo. Este aleteo genera vibraciones de 50 Hz, las cuales percibimos con ese característico sonido de "hum" muy grave.

Fig. 2. El aleteo de un colibrí genera vibraciones de aprox. 50 Hz.

Por otro lado, el aleteo de un mosquito es mucho más rápido, pues oscila alrededor de 600 veces por segundo. Por este motivo, el mosquito genera una vibración de 600 Hz que percibimos como un sonido más agudo... ¡y bastante molesto!

Múltiples vibraciones simultáneas

La naturaleza se encuentra en constante vibración, sin embargo estas vibraciones no suelen ser constantes y simples. Prácticamente todos los sonidos que percibimos son generados por cuerpos que vibran a distintas frecuencias simultáneamente. Por ejemplo, al pulsar una cuerda de guitarra, ésta vibrará a distintas frecuencias al mismo tiempo. Sin embargo habrá una frecuencia que predomine, como lo podemos ver en este video en cámara lenta.

La frecuencia más baja a la que vibra un objeto se llama frecuencia fundamental. Las otras frecuencias de vibración son llamadas sobretonos. Cuando estos sobretonos son frecuencias múltiplos de la fundamental reciben el nombre de armónicos. ¡Uff! veamos un ejemplo para aclararlo:

La cuerda más gruesa de la guitarra tiene una frecuencia fundamental de 80 Hz (nota E). Las otras frecuencias a las que vibra esa misma cuerda son:

• 160 Hz
• 240 Hz
• 320 Hz
• 400 Hz
• 480 Hz
• etc.

Todos estos sobretonos son múltiplos de 80 Hz, por lo tanto son llamados armónicos. Los armónicos suelen tener una intensidad muy variada, es decir, unos suenan más fuerte que otros. Esto depende de muchos factores, como el tipo de material, la fuerza y forma de tocar, el punto de la cuerda donde la pulsamos, entre otros.

Fig. 3. Espectro armónico de una cuerda con fundamental en 55 Hz (nota A).

Lo más interesante de todo esto es que las cuerdas vibran a frecuencias armónicas de manera natural. Por este motivo son la materia prima de los instrumentos más populares de la música, como la guitarra, el piano o el violín. De cualquier modo, otros sistemas vibrantes también generan muchos armónicos, como los tubos y barras.

La cantidad de armónicos y su intensidad son lo que determina el timbre de un sonido. Los armónicos juegan también un papel fundamental en la percepción de un sonido como agradable o desagradable, y esto puede aplicarse a nivel composición, arreglo, ejecución e incluso ¡mezcla o masterización!

Más adelante hablaré más a detalle de estos conceptos.

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