¿Qué es el sonido?
El sonido es un fenómeno físico producido por una vibración que se propaga a través de un medio material, como el aire, el agua o un sólido, mediante ondas mecánicas. Cuando estas variaciones llegan hasta nuestro sistema auditivo y son procesadas por el cerebro, aparece aquello que percibimos como sonido.
Estamos permanentemente rodeados de sonidos: una conversación, el motor de un automóvil, el viento, una guitarra, el golpe de una puerta o una canción reproducida mediante unos altavoces.
Pero detrás de todos ellos existe un principio común:
algo vibra, esa vibración se propaga y finalmente puede ser percibida por un receptor.
Comprender qué es el sonido resulta fundamental para adentrarnos posteriormente en materias como la música, acústica, grabación, producción musical, mezcla, síntesis o ingeniería de audio.
Definición de sonido
Podemos utilizar una definición sencilla:
El sonido es una onda mecánica originada por una vibración que se propaga a través de un medio material y que puede ser percibida por un sistema receptor, como el oído humano.
Esta definición contiene tres conceptos fundamentales:
- Existe una fuente que vibra.
- Existe un medio por el que se propaga la vibración.
- Existe un receptor capaz de detectarla.
Un ejemplo perfecto es una guitarra acústica.
Cuando pulsamos una cuerda, esta comienza a vibrar. La vibración se transmite parcialmente al cuerpo de la guitarra y genera variaciones de presión en el aire.
Esas variaciones se propagan hasta nuestros oídos y nuestro sistema auditivo las transforma en señales que finalmente interpreta el cerebro.
El resultado es lo que nosotros llamamos sonido.
¿Cómo se produce el sonido?
Para producir sonido necesitamos inicialmente una vibración.
Imaginemos nuevamente una cuerda de guitarra.
En reposo permanece prácticamente inmóvil. Cuando la desplazamos con un dedo o una púa y la soltamos, comienza a moverse rápidamente alrededor de su posición de equilibrio.
Ese movimiento afecta a las partículas del aire que se encuentran próximas a la cuerda.
Las partículas transmiten la perturbación a las siguientes y de esta forma la energía puede desplazarse a través del medio.
Es importante comprender una diferencia:
no es una masa de aire la que viaja desde la guitarra hasta nuestros oídos.
Lo que se transmite principalmente es la perturbación y su energía.
Podemos imaginar algo parecido a las ondas producidas cuando lanzamos una piedra al agua. La onda se desplaza por la superficie, aunque el agua no viaja íntegramente junto con ella.
El sonido necesita un medio para propagarse
Una característica fundamental del sonido es que se trata de una onda mecánica.
Esto significa que necesita materia para propagarse.
Puede viajar a través de:
- gases;
- líquidos;
- sólidos.
El aire es simplemente el medio con el que estamos más familiarizados.
Por eso hablamos, escuchamos música o percibimos los sonidos de nuestro entorno.
Sin embargo, el sonido no puede propagarse a través del vacío.
Esta característica diferencia las ondas sonoras de las ondas electromagnéticas, como la luz o las ondas de radio, que sí pueden propagarse por el vacío.
De ahí que las explosiones espaciales que escuchamos en muchas películas sean una licencia cinematográfica: en el vacío del espacio no existiría un medio que pudiera transportar hasta nosotros aquellas ondas sonoras.
¿Qué es una onda sonora?
Una onda sonora representa la propagación de una perturbación mecánica a través de un medio.
Cuando hablamos del sonido propagándose por el aire, se producen sucesivamente regiones de mayor y menor presión.
Podemos denominarlas:
compresiones y rarefacciones.
Durante una compresión las partículas se encuentran temporalmente más próximas, mientras que durante una rarefacción aumenta su separación.
Este proceso continúa propagándose y permite transportar energía desde la fuente sonora hasta otro punto.
Las principales características del sonido
Para estudiar y trabajar con sonido necesitamos diferentes magnitudes y conceptos. Entre los más importantes encontramos la frecuencia, amplitud, longitud de onda, periodo, fase y velocidad de propagación.
Comprenderlos resulta especialmente útil cuando posteriormente trabajamos con grabación, mezcla, ecualización o acústica.
¿Qué es la frecuencia?
La frecuencia indica el número de ciclos que se producen durante un segundo.
Su unidad es el hercio (Hz).
Por ejemplo:
100 Hz = 100 ciclos por segundo.
1.000 Hz = 1.000 ciclos por segundo.
10.000 Hz = 10.000 ciclos por segundo.
En términos generales, la frecuencia guarda una estrecha relación con nuestra percepción de la altura.
Las frecuencias bajas suelen asociarse con sonidos graves y las frecuencias altas con sonidos agudos.
Por ejemplo, el golpe profundo de un bombo contiene una importante cantidad de energía en bajas frecuencias, mientras que determinados platos de batería presentan abundante contenido en frecuencias mucho más elevadas.
¿Qué frecuencias puede escuchar el ser humano?
Tradicionalmente se utiliza como referencia para una persona joven con audición saludable un intervalo aproximado comprendido entre:
20 Hz y 20.000 Hz (20 kHz).
Sin embargo, no significa que todas las personas puedan escuchar exactamente ese rango.
La sensibilidad auditiva cambia con la edad y puede verse afectada por numerosos factores.
Las frecuencias inferiores aproximadamente a 20 Hz reciben el nombre de infrasonidos, mientras que las superiores aproximadamente a 20 kHz se denominan ultrasonidos.
Aunque no podamos escuchar determinadas frecuencias, eso no significa que no existan.
Otros animales poseen capacidades auditivas diferentes a las nuestras.
¿Qué es la amplitud?
La amplitud describe la magnitud de las variaciones producidas por una onda respecto a su estado de equilibrio.
En el contexto del sonido está relacionada con las variaciones de presión y, perceptualmente, con nuestra sensación de intensidad sonora.
Sin embargo, amplitud e intensidad percibida no deben considerarse exactamente lo mismo.
Nuestro sistema auditivo no responde de manera lineal y nuestra percepción depende también de la frecuencia, la duración y el contexto.
En audio resulta habitual trabajar con decibelios (dB) para expresar relaciones entre diferentes niveles.
El decibelio será uno de los conceptos fundamentales cuando estudiemos posteriormente grabación, mezcla, acústica y niveles de señal.
¿Qué es la longitud de onda?
La longitud de onda representa la distancia física correspondiente a un ciclo completo de una onda.
Se representa habitualmente mediante la letra griega λ (lambda).
Existe una relación directa entre frecuencia, velocidad de propagación y longitud de onda:
λ = c / f
donde:
- λ = longitud de onda;
- c = velocidad del sonido;
- f = frecuencia.
Esto tiene consecuencias muy importantes en acústica.
Las bajas frecuencias poseen longitudes de onda mucho mayores que las altas frecuencias.
Por ejemplo, utilizando aproximadamente 343 m/s como velocidad del sonido:
- 100 Hz → alrededor de 3,43 metros;
- 1.000 Hz → alrededor de 34,3 centímetros;
- 10.000 Hz → alrededor de 3,43 centímetros.
Esto ayuda a comprender por qué las frecuencias graves se comportan de manera tan particular dentro de habitaciones y estudios de grabación.
¿A qué velocidad viaja el sonido?
La velocidad del sonido depende del medio y de condiciones físicas como la temperatura.
En aire seco, alrededor de los 20 °C, suele utilizarse como referencia una velocidad aproximada de:
343 metros por segundo.
Pero el sonido puede propagarse a velocidades diferentes en líquidos y sólidos.
Esto demuestra nuevamente que el sonido no es una entidad independiente del medio: su comportamiento depende de las propiedades del material por el que se propaga.
¿Qué es la fase?
La fase describe la posición de una onda dentro de su ciclo respecto a una referencia.
Cuando trabajamos con varias señales sonoras simultáneamente, sus relaciones de fase pueden resultar extremadamente importantes.
Dos ondas iguales perfectamente alineadas pueden reforzarse.
Si se encuentran suficientemente desfasadas pueden producirse cancelaciones.
Este fenómeno resulta especialmente relevante en situaciones como:
- grabaciones con varios micrófonos;
- baterías acústicas;
- sistemas de altavoces;
- mezclas estéreo;
- diseño acústico;
- producción musical.
Los problemas de fase pueden provocar que determinados sonidos pierdan cuerpo o incluso que algunas frecuencias prácticamente desaparezcan al combinar señales.
Sonido puro y sonido complejo
Una onda sinusoidal representa uno de los ejemplos más sencillos de sonido periódico.
Una sinusoide ideal posee una única frecuencia.
Sin embargo, la mayoría de los sonidos naturales e instrumentos musicales son muchísimo más complejos.
Cuando una guitarra interpreta una nota, por ejemplo, no produce únicamente una frecuencia.
Existe una frecuencia fundamental acompañada por diferentes componentes espectrales que contribuyen decisivamente a determinar el carácter del instrumento.
Aquí comenzamos a introducir otro concepto fundamental: el timbre.
¿Qué es el timbre?
El timbre es una de las características que permiten distinguir diferentes fuentes sonoras incluso cuando interpretan notas similares.
Una guitarra, un piano y un sintetizador pueden producir una nota de la misma frecuencia fundamental y, sin embargo, sonar completamente diferentes.
Esto se debe a numerosos factores:
- contenido espectral;
- armónicos;
- evolución temporal;
- ataque;
- resonancias;
- dinámica.
El timbre constituye uno de los elementos fundamentales tanto de la música como de la producción y el diseño sonoro.
¿Qué son los armónicos?
Cuando muchos instrumentos producen una nota, además de la frecuencia fundamental aparecen otras frecuencias relacionadas con ella.
Estas componentes contribuyen a construir el espectro y el carácter particular del sonido.
Por ejemplo, dos guitarras diferentes pueden interpretar exactamente la misma nota, pero sus materiales, construcción, cuerdas, pastillas, amplificación y forma de ejecución pueden producir espectros diferentes.
Por eso podemos distinguirlas.
El análisis de estos componentes resulta fundamental para comprender cómo funcionan posteriormente herramientas como los ecualizadores.
¿Cómo escuchamos el sonido?
El proceso auditivo humano es extraordinariamente complejo.
Simplificando mucho, podemos dividirlo en varias etapas.
Las ondas sonoras llegan al oído externo y avanzan por el conducto auditivo hasta alcanzar el tímpano.
Las vibraciones son transmitidas mediante las estructuras del oído medio hacia el oído interno.
Dentro de la cóclea, diferentes estructuras participan en la transformación de la energía mecánica en señales nerviosas.
Finalmente, esa información viaja hacia el cerebro, donde es procesada e interpretada.
Por tanto, existe una diferencia importante entre el fenómeno físico y nuestra experiencia:
una cosa es la onda sonora y otra nuestra percepción del sonido.
Sonido objetivo y percepción subjetiva
Podemos medir físicamente una señal utilizando instrumentos.
Podemos conocer su:
- frecuencia;
- nivel;
- espectro;
- duración;
- fase.
Sin embargo, nuestra percepción no depende exclusivamente de esas mediciones.
El cerebro interpreta constantemente la información auditiva.
Dos sonidos con características físicas diferentes pueden parecernos similares y pequeños cambios físicos pueden generar diferencias perceptivas importantes.
De estudiar esta relación entre los fenómenos acústicos y nuestra percepción se ocupa especialmente la psicoacústica.
Y resulta esencial para comprender muchos aspectos de la música, la producción y la tecnología de audio.
¿Cuál es la diferencia entre sonido y ruido?
La diferencia entre sonido y ruido depende en gran medida del contexto.
Desde una perspectiva cotidiana solemos llamar ruido a un sonido molesto, indeseado o desorganizado.
Pero desde el punto de vista de la producción musical la frontera resulta mucho más interesante.
El ruido también puede convertirse en material creativo.
Podemos grabar una máquina, el tráfico de una ciudad, lluvia o cualquier objeto cotidiano y utilizar posteriormente esos sonidos dentro de una composición.
Los sintetizadores incluso utilizan diferentes tipos de ruido como elementos fundamentales para crear nuevos sonidos.
Por tanto:
todo ruido es sonido, pero no todo sonido tiene por qué ser percibido como ruido.
Sonido analógico y sonido digital
El sonido que existe físicamente en nuestro entorno es continuo.
Cuando utilizamos un micrófono, las variaciones de presión acústica pueden transformarse en una señal eléctrica.
Para trabajar posteriormente con esa señal dentro de un ordenador necesitamos convertirla en información digital.
Aquí aparecen conceptos fundamentales como:
muestreo, frecuencia de muestreo, cuantificación y profundidad de bits.
Por ejemplo, frecuencias de muestreo como 44,1 kHz o 48 kHz son habituales en diferentes entornos de producción y distribución de audio.
La digitalización permite almacenar, copiar, editar y procesar sonido mediante ordenadores con una flexibilidad extraordinaria.
Es la base sobre la que funcionan actualmente prácticamente todos los DAW y estudios de producción digital.
El sonido como materia prima de la música
La relación entre sonido y música es directa, pero ambos conceptos no son exactamente iguales.
El sonido es el fenómeno físico y perceptivo que constituye la materia prima fundamental de la música.
La música organiza sonidos y silencios dentro del tiempo con una determinada intención.
Podríamos expresarlo de una manera sencilla:
Sonido + tiempo + organización + intención = música.
Por eso estudiar sonido resulta enormemente útil para cualquier músico.
Comprender frecuencias, armónicos, fase, dinámica y acústica permite entender mejor qué ocurre cuando tocamos, grabamos o mezclamos un instrumento.
¿Por qué debería un músico aprender sobre sonido?
Un músico no necesita convertirse en ingeniero acústico para interpretar correctamente su instrumento.
Sin embargo, comprender los principios básicos del sonido ofrece enormes ventajas.
Permite entender mejor:
- cómo funciona un instrumento;
- por qué diferentes instrumentos poseen distintos timbres;
- cómo trabaja un micrófono;
- qué hace realmente un ecualizador;
- por qué aparecen problemas de fase;
- cómo funciona una habitación acústicamente;
- cómo interactúan los altavoces con el espacio;
- qué sucede durante una grabación digital.
Cuando entendemos el sonido dejamos de utilizar muchas herramientas únicamente por intuición y comenzamos a comprender qué estamos modificando realmente.
Conclusión: el sonido es vibración, propagación y percepción
El sonido comienza con una vibración.
Esa vibración genera una perturbación que se propaga mediante un medio material hasta alcanzar un receptor.
En el caso del ser humano, nuestro sistema auditivo transforma posteriormente esa información y el cerebro construye nuestra experiencia sonora.
Pero detrás de algo aparentemente tan cotidiano existe un universo extraordinariamente complejo formado por frecuencia, amplitud, fase, longitud de onda, armónicos, acústica y percepción.
Comprender estos principios constituye una de las mejores puertas de entrada al mundo del audio.
Porque antes de aprender cómo grabarlo, procesarlo, mezclarlo o convertirlo en música debemos comprender primero qué es realmente aquello con lo que estamos trabajando.
Todo comienza con una vibración. Y a partir de ella nace el sonido.