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ACUSTICA MUSICAL

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ACÚSTICA MUSICAL
Preparado por
Julio Figueroa Jaluff
Ingeniería de Sonido
Universidad De Las Américas
CARACTERÍSTICAS DEL
SONIDO Y SU RELACION
CON EL LENGUAJE MUSICAL.

El mecanismo de excitación primario

El elemento vibrante

Resonador adicional
Parámetros
Música
Tono
Volumen
Timbre.
variación
en el
tiempo
Fundamentales y Armónicos
En la serie 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz, 500 Hz, 600 Hz,
700 Hz, ...
La frecuencia más grave es 200 Hz, pero la frecuencia
fundamental de la serie es 100 Hz.
La ausencia de la frecuencia fundamental en una serie
armónica no cambia la percepción de altura de ese
sonido (altura residual o virtual).
Formas de Onda

La onda cuadrada está formada por la
fundamental más los armónicos
superiores impares (similar al clarinete
es su registro bajo).
Formas de Onda

La onda diente de sierra y de pulso se
componen de la fundamental más todos los
armónicos pares e impares, siendo esta
última más brillante debido a que sus
armónicos tienen mayor intensidad.
Formantes

El timbre de un instrumento varía con el registro.

La fundamental no necesariamente debe tener la
mayor amplitud.

Existen regiones en las cuales persiste la
intensidad de algunos armónicos particulares, no
importando el registro que esté usando el
instrumento.

El efecto se traduce en que todas las notas
producen un timbre similar, lo que musicalmente
implica un sonido homogéneo. Estas frecuencias
particulares se conocen como Formantes.
Formantes
OBOE
Timbre

Técnicas instrumentísticas, tales como
Pizzicato, uso de Sordina, etc.

Ruido de fondo o sonidos parásitos en
relación a su espectro armónico, debido
a su método de producción de sonido.
Duración
Ataque, estado estacionario y decaimiento.
 Ataque: período en que el sonido comienza
hasta desarrollarse y lograr un estado
estacionario. Información importante para
la identificación de ciertos instrumentos.
 Estado estacionario: período durante el cual
el sonido no esta sujeto a ningún cambio.
 Decaimiento: período durante el cual es
sonido persiste pese a que se dejó de
excitar la fuente.

Duración
ADSR
Direccionalidad

La mayoría de los instrumentos musicales son
radiadores muy complejos que proyectan la
energía sonora multidireccionalmente,
cambiando constantemente las proporciones
de densidad espectral.
FAGOT
VIOLIN
Dinámica
La dinámica musical o diferencia entre los
sonidos más suaves y los más fuertes se
divide en varios grados de volumen (piano,
forte, etc.).
 La diferencia en términos de niveles de
intensidad entre cada grado corresponde a
unos 6 dB.
 Hay instrumentos de gran capacidad
dinámica, especialmente los de percusión.
Otros, como la flauta dulce, solo dan un par
de grados dinámicos. En general, la
dinámica musical de los instrumentos varia
de acuerdo al registro.

OBOE
Relación Físico-Musical
PARÁMETRO
FISICO
Presión sonora
Volumen
Altura o
Tono
Timbre
o Color
+++
+
+
+
Frecuencia
+
+++
++
+
Espectro
+
+
+++
+
Duración
+
+
+
+++
+
++
+++
: Débilmente dependiente
: Moderadamente dependiente
: Fuertemente dependiente
Duración
Escalas Musicales



Una primera subdivisión de todas las frecuencias
audibles la constituyen las octavas, cuya banda
está comprendida entre una frecuencia y otra de
valor doble. Mediante la subdivisión de las
frecuencias incluidas en una octava se compondrá
una escala.
Las más conocidas son la Diatónica, en la que los
intervalos de división no son iguales para las
diferentes tonalidades y su aplicación en
instrumentos de notas fijas es imposible; y la
escala Cromática Temperada que está dividida en
doce intervalos sucesivos iguales.
Se ha tomado como patrón para los valores de las
octavas el La 4 (A 4) de 440 Hz.
En el Piano
LA VOZ HUMANA
LARINGE
VOZ
CUERDAS
VOCALES
RESONADORES
La fonética acústica estudia los modos de
producción sonora de la voz humana
LA VOZ HUMANA
Características
Resonador variable, compuesto por la cavidad bucal y
nasal, esencialmente, pero también por las otras
partes del tracto vocal.
Localización de sensaciones para vocal A
a) Mi3
b) Fa3
c) Sol3
Directividad de sensaciones
Características




“Formante de canto", situada alrededor de
los 2.500 Hz.
La intensidad de la voz hablada rara vez
supera los 40 ó 45 fonos, mientras que para
la voz cantada llega a los 100 fonos.
Las frecuencias que alcanza la palabra llegan
a los 250 Hz. en el hombre y 500 Hz. en la
mujer, mientras que si es cantada el hombre
alcanza los 580 Hz. y la mujer los 1300 Hz.
La
voz
humana
genera
frecuencias
fundamentales entre los 80 Hz. y los 1300
Hz. con armónicos que llegan a los 9000 Hz.
Características




La letra “s” es la de mayor contenido en
armónicos superiores, mientras que la vocal
“u” es la de mayor componentes en baja
frecuencia.
La A y la U tiene fundamental y tercer
armónico fuertes, segundo y cuarto débiles
La E y la O, más o menos lo contrario,
fundamental y tercer armónico débiles,
segundo y cuarto fuertes
La I tiene los primeros armónicos débiles y el
quinto y sexto fuertes.
Características
Las consonantes se clasifican más bien como
ruidos, en dos clases: silenciosas, en que no
intervienen las cuerdas vocales, y habladas en que
sí toman parte. La mayoría de las consonantes
contienen armónicos transitorios.
 Las frecuencias primordiales para el correcto
reconocimiento de la voz hablada, están
comprendidas entre los 500 Hz. y los 3000 Hz.
(rango telefónico).
 El rango dinámico de la voz va de los 35 dB
(murmullo) a los 100 dB (canto o grito), valores
tomados en cámara anecoica a un metro de
distancia.

Características Musicales
de la Voz Cantada






La intensidad corresponde a lo que denominamos
potencia.
La vocalidad es el parecido con una vocal dada y depende
de la situación e intensidad relativa de los dos armónicos
principales inferiores a 2500 Hz.
El volumen viene dado por la amplitud del sonido
fundamental.
El espesor se caracteriza por la mayor o menor
intensidad distribuida entre los 3 y 6 primeros
armónicos.
La claridad se manifiesta de acuerdo con la intensidad de
los armónicos comprendidos en el rango de 2500 a 3500
Hz.
Dureza corresponde a la presencia de armónicos más
altos de 3500 Hz.
Direccionalidad
INSTRUMENTOS DE CUERDA
•
La cuerda es un objeto cuyo largo es mucho mayor que
su ancho.
•
La cuerda fija en dos extremos genera series de parciales
armónicas.
•
La onda más usada desde el punto de vista musical es la
transversal.
•
La frecuencia (fundamental) que produce una onda es
directamente proporcional a la tensión a la que está
sometida e inversamente proporcional al largo y a la
densidad lineal de la misma.
•
El timbre (forma de onda resultante) dependerá
fundamentalmente del material de construcción, del
modo según el cual se excite al oscilador, del punto sobre
el cual se excite la cuerda, y de las características del
objeto con el cual se la ponga en oscilación.
Los instrumentos de cuerda admiten una doble
clasificación :
Percutida
• forma de producir el sonido
Frotada
Pulsada
• longitud fija o variable de la cuerda
INSTRUMENTOS DE VIENTO





Hablamos de columnas de aire encerradas dentro de un
tubo y debemos diferenciar dos casos: los tubos
cerrados en un extremo (tubos cerrados) y los tubos
abiertos en los dos extremos (tubos abiertos).
La onda que se produce es longitudinal.
La columna de aire encerrada en un tubo produce una
serie de parciales armónica completa (tubo abierto en
los dos extremos) o una serie de parciales con sólo los
armónicos impares (tubo cerrado en un extremo).
La frecuencia (fundamental) es inversamente
proporcional al largo del tubo, con la característica de
que el tubo cerrado en un extremo produce una
frecuencia fundamental de la mitad (una octava más
baja) que la que produce un tubo abierto en ambos
extremos del mismo largo.
El timbre dependerá fundamentalmente de la relación
que exista entre el largo y el ancho del tubo y de la
forma (interior) del mismo: cónico, cilíndrico o mezcla
de ambos.
Características






La vibración de las columnas de aire contenidas en los tubos
sonoros es debida a la formación de una Onda Estacionaria.
Por lo tanto, las columnas poseen nodos (vibración nula) y
vientres (amplitud de vibración máxima), equidistantes de los
anteriores.
La distancia entre dos nodos o dos vientres consecutivos es
siempre de media longitud de onda.
En los extremos cerrados siempre se producen nodos y en los
extremos abiertos generalmente se producen vientres.
El punto de excitación no puede ser un nodo, pero no necesita
ser un vientre, pudiendo estar en un punto intermedio.
No es necesario que las aberturas de un tubo coincidan con los
extremos, pudiendo éstos estar cerrados y haber una o más
aberturas en otras partes del tubo.
Clasificación
Estos instrumentos también se
pueden clasificar por la forma de
excitación de la columna de aire.
Tubos de embocadura Directa e
Indirecta
 Tubos de Lengüeta
 Tubos de Lengüeta Labial

INSTRUMENTOS DE PERCUSIÓN
Membranas
Se podría estudiar la membrana rectangular como la
combinación de varias cuerdas paralelas y
perpendiculares. Los modos de oscilación resultan de la
combinación de los modos de oscilación de las cuerdas.
 Las membranas circulares (más usadas) no producen
series armónicas. Se producen nodos radiales y
circulares.
 De manera similar a las cuerdas, la frecuencia más
grave de la onda de una membrana en oscilación será
directamente proporcional a la tensión a la que está
sometida e inversamente proporcional a su radio y a
densidad de superficie de la misma.
 Tímbricamente dependerá fundamentalmente del
material con el cual está construida la membrana, pero
también del punto en el cual sea excitada y el tipo de
baqueta que se use para excitarla.

Modos de Vibración
Membranas
cuadradas
Membranas
redondas
INSTRUMENTOS DE PERCUSIÓN
Placas

Cuando hablamos de placas estamos usamos una
terminología diferente a la que suelen usar los
percusionistas. Nos referimos a instrumentos
como los platillos o las campanas. Se incluyen en
el mismo capítulo que las membranas dado que
su comportamiento acústico es similar. Una
diferencia fundamental es que las placas no
están fijas en sus extremos (como la membrana),
por lo que no podemos hablar de que estén
sometidas a una tensión determinada.
INSTRUMENTOS DE PERCUSIÓN
Barras


Al hablar de barras (lo que los percusionistas suelen llamar
placas) nos estamos refiriendo a los instrumentos como
xilófono, marimba o vibráfono. Hay que distinguir barras fijas
en dos puntos y barras fijas en un extremo. Existen
similitudes entre la barra fija en dos puntos y la cuerda fija
en sus dos extremos, pero mientras que la fuerza de
reposición en la cuerda se genera a partir de la tensión a la
que está sometida, en el caso de la barra se debe a la rigidez
del material del cual está construida, lo cual depende a su
vez del grosor de la placa. La frecuencia fundamental será
directamente proporcional al grosor e inversamente
proporcional al largo de la barra.
Las barras de sección uniforme no producen series de
parciales armónicas. No obstante, los modos de oscilación que
se producen tienen frecuencias bastante separadas entre sí,
lo que evita la generación de un sonido con carácter de
"ruido" como el de la membrana. Variando la sección de la
barra (haciendo que no sea uniforme) puede modificarse la
frecuencia de algunos modos de oscilación, de manera de
aproximar la serie de parciales a una serie armónica. Las
distintas formas en la variación de la sección tendrán como
resultado timbres diferentes en el sonido de la barra.
Las varillas se clasifican en :
simétricas, cuando poseen un punto de apoyo único
situado en su centro o puntos equidistantes de éste y
asimétricas, cuando están apoyadas sobre puntos
dispuestos asimétricamente o fijas en un punto único
distinto del centro.
Cuando las varillas vibran longitudinalmente, se
comportan como tubos sonoros, abiertos las simétricas
y cerrados las asimétricas.
ACÚSTICA MUSICAL
Preparado por
Julio Figueroa Jaluff
Ingeniería de Sonido
Universidad De Las Américas
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