martinez celdran 1996 p49-61

8/3/2019 martinez celdran 1996 p49-61

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E 1 f x > V 1 A c t . D . eN\ l~

HUMaVl t t l Y l t r o J . u c d o V J

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Ocfaedro

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3. LA PRODUCCION DEL SONIDO

Y SU MANIFESTACION ACiTSTICA

3.1. FENOMENOS PERIODICOS

Antes de entrar en el estudio fisico del sonido conviene que

expongamos algunas nociones fundamentales que, luego,

tendremos que aplicar a las ondas sonoras.

En la naturaleza hay muchos fenomenos que son

periodicos, Un periodo es el tiempo que tarda en repetirse un

fen6meno 0 en volver un cuerpo al estado 0 posicion que tenia al

principio. Y hablamos de ciclo cuando examinamos todas las fases

par las que pasa u n f en ome no p er io di co hasta que se repite una fase

anterior.En nuestro sistema solar e J movimiento de los planetas es

periodico:

Giro sobre su propio eje Alrededor del Sol

-La Tierra: 24 horas 1 afio

-Neptuno: 15 horas 164 afios 281 dias 6 H

-Jupiter: 9,55 horas 11 afios 31 5 dias

.Todos estos fenomenos son periodicos, El periodo del girode la Tierra sabre si misma es de 24 h. Al cabo de este tiempo se

vuelve a repetir el fenomeno: un nuevo dia comienza, 1 0 cual

significa que se encuentra en-la misma posicion de cara al Sol; para

ello es necesario si tuarse en un punto de la geografia de laTierra:

Par otra parte, cada uno de los tres planetas, expuestos como

ejemplo, tiene su propio periodo, tornando como unidad de tiernpo

la hora terrestre convencionalmente. Tambien es un fen6meno

periodico el giro de cada planeta alrededor del Sol. La Tierra tarda

un ana en dar una vuelta completa alrededor del Sol, mientras que



~ . ,. .

.50 EL SON100 EN LA COMUNICACION HUMANA

Jupiter tarda 11 aries y 315 dias: casi doce afios. Ahora tomamos

como medida del t iempo el afio. Es evidente que si nos situamos en

un punto terrestre cualquiera de partida respecto del Sol, al cabo del

afio volveremos a pasar por e se mi smo punto. Afio tras afio se repite

1 0 misrno. La .repeticion es la caracteristica mas importante de todo

fenomeno periodico,

EI periodo esta conectado can otro concepto clave: lafrecuencia. Se trata del numero de veces que se repite el mismo

fen6meno tomando una unidad de tiempo. Tomemos el dia como

unidad de tiempo para medir la frecuencia de cada planeta en su

giro alrededor del Sol:

-La Tierra: 365 dias

-Mercurio: 88 elias

-Jupiter: 3600 dias

-Neptuno: 60141 dias

Es evidente que mientras Neptuno da una sola vuelta,

Mercurio habra dado 683: la frecuencia de Mercurio es muchomayor que la de Neptuno: 60141/88=683.

Observese un hecho:

Menor periodo *********** mayor periodo

Mayor frecuencia *******menor frecuencia

Mercurio La Tierra Jupiter Neptuno

DIAS: 88

V UE L T A S: 683

3600

17

60141 PERiODO

1 FRECUENCLA

365

165

Por tanto, periodo y frecuencia tienen una: relacion inversa;

matematicamente:

F=

T

LA Pl'ODUCCION DEL SONJDOY SUMANIFESTAcrON AClJSTICA 51

Se suele simbolizar con T el periodo. En nuestro ejemplo, la unidad

esta representada por los 60141 dias de Neptuno, pues deseabamos

averiguar las vueltas que daba cada planeta mientras que Neptuno

daba una sola; por eso mismo en el numerador siempre situamos

60141 (los datos estan redondeados):

-60141/88=683, Mercurio-60141/365=165, La Tierra

-60 14113600=17 , Jupiter.

-60141160141=1, Neptuno

Otros muchos fenomenos suelen ser periodicos: las

estaciones, el horario de abertura de un comerc io . ie l puente aereo

Madrid-Barcelona, etc.; aunque los humanos no somos tan exactos

como las leyes astronomicas. Supongamos que en un pais

imaginario hemos estado quince dias durante un inviemo para .

medir la temperatura diariamente cada dos horas. Durante ese

tiempo cada dia la temperatura ha sufrido las mismas variaciones:

horas: grados: horas: grados:

6 0 18 0

8 5 20 -5

10 7 22 -7

12 9 24 -9

14 7 2 -7

16 5 4 -5 y un nuevo dia comienza ...

Las oscilaciones de la temperatura las representamos en un grafico

de la siguiente forma:



- ~ c , , ·

52

10

8

6

4

2

GRADOS 0

-2

-4

-6

-8

-10

EL SONIDO EN LA COMUNICACr6N HUMANA

HORAS

Figura 3.1

Se representa la amplitud a traves del tiempo. Se denomina

amplitud al alejamiento maximo que alcanza la temperatura

respecto de la linea media: 0 grados centigrados. En nuestroejemplo la amplitud vale 9 grados, tanto en la fase positiva, como

en la negativa, Muchos fenomenos pueden tener una representacion

como la efectuada anteriormente, 1 0 cual ayuda a su comprensi6n y

al estudio de sus cualidades; por ejemplo, podemos hablar de

fenomeno peri6dico en el caso que nos ocupa, si al cabo de los

quince dias hemos obtenido quince graficos exactamente iguales.

Los graficos son siempre muy importantes porque ayudan a

relacionar cualidades y a estudiarlas en su interacci6n.

En la naturaleza y sobre todo en la sociedad humana, hay

muchos fen6menos que son aperiodicos. Antes hemos puesto un

ejemplo en un pais imaginario, puesto que en uno real la

temperatura no tiene oscilaciones tan regulares no s610dentro de un

rnismo dia sino tampoco en dias sucesivos y, por supuesto, a 1 0

largo del afio, No es realmente un fen6meno periodico, por regla

general. Tampoco 1 0 es el regimen de lluvias de una region

determinada, etc. Frecuentemente, la hora de levantarse es peri6dica

y no 1 0 es la hora de acostarse; por eso mismo utilizamos un

despertador. Aunque no parece que los humanos seamos periodicos

en nuestras acciones, hay algo en nuestra vida que ha de ser siempre

periodico: los movimientos del corazon,

-LA PRODUCCI6N DEL SONIOO Y S U MANIFESTACI6N ACUSTICA 53

3_2.LAS ONDAS SONORAS

El sonido es un mevirniento de vibraci6n longitudinal

perceptible por el oido. Estr iba en una serie de concentraciones y

enrarecimientos que se pueden transmitir en cualquier medio

elastico. Ese movimiento de vibraci6n es una onda sonora. En el

-habla, el medio elast ico es el aire. Una cuerda de guitarra puede

servirnos para explicar el fen6meno. AI pulsarla, esta se pone en

movimiento consistente en un vaiven, que se denomina vibracion.

Antes de pulsar la cuerda, en una habitacion en silencio, las

particulas de aire mantendran un espacio equidistante entre elIas.

Despues de lapulsaci6n, en la ida, la cuerda habra empujado, en su

desplazamiento, a las particulas mas proximas formando una

concentraci6n al suprimir los espacios que mantenian. Esta es la

perturbaci6n original. La fuente de esta perturbaci6n es la cuerda de

la guitarra. Pero como todo euerpo elastico, la cuerda no s610

vuelve a su posici6n de partida sino que tambien se desplaza en

sentido contrario otro tanto como en la ida. Las partieulas seguiranel movimiento de la euerda, pues no s610volveran a su punto de

partida, sino que tambien se desplazaran en sentido contrario,

aumentando el espacio de separaci6n entre cada una de ellas

produciendose un enrareeimiento.

Basicamente en esto eonsiste el sonido desde un punto de

vista fisieo. Para poder estudiar sus cualidades, vamos a part ir de

una onda simple como la emitida por un diapason. La

representaci6n de su movimiento corresponde a una onda

sinusoidal; es decir , aquella en la que su ordenada es una funci6n

del seno del angulo:

Figura 3.2 Concentraciones y enrarecimientos de las particulas de aire y

su representacion. (Adaptado de Catford, 1977).



,.EL SONIDO EN LA COMUNICACI6N HuMANA4

~~-------------------------------

I~.-.:-.----.--~- · - · - · - · · · · · · · - · - - - - - - · · · - - · · · - - · · · - - · - - - - Z

~ /

Figura 3.3 Onda sinusoidal.

La . onda del diapas6n es una vibracion periodica; por tanto,

en ella se pueden observar las mismas caracterist icas que hemos

visto en cualquier fenomeno peri6dico: periodo, amplitud y

frecuencia. Si tomamos un diapason que emite la nota musical

denominada LA natural, podemos comprobar que posee una

frecuencia de 440 Hz; es decir, la varil la del diapason tendra 440

oscilaciones en un segundo; cada oscilacion 0 ciclo corresponde a

una ida y una vuelta a partir del eje de reposo. El Hertz (hercio),

simbolizado Hz, es la unidad de medida de la frecuencia, tambien

se puede hablar de ciclos por segundo: cps. Por tanto, su periodo es:

T=-

F

1

-- = 0,00227 segundos.440

Es decir, un poco mas de dos milesimas de segundo. El periodo

siempre se expresara en segundos para poder operar con el. La

amplitud se mide en decibelios (dB) y resulta del mayor 0 menor

desplazamiento de las varillas del diapason respecto de su posicion

de reposo, 10 eual es debido ala fuerza del empuje inicial:

LA PRODUCCI6N DEL SONIDO Y SUMANIFESTACI6N ACOSTICA 55

"' -____ ___J__~~

A B

Figura 3.4 A. Ondas con igualperiodo y distinta amplitud.

. B. Ondas con igual amp/itud y distinto perlodo.

. Amplitud y periodo son elementos independientes en~e si;

mientras que el periodo y la frecuencia son totalmente dependie.ntes

y mantienen 1a relacion inversa que y~. hemos . estudiadoanteriormente. La frecuencia es una ca ra c tens ti ca p ro p ia de cada

cuerpo. Los cuerpos grandes y pesados poseen una frecuencia

menor que los pequefios y livianos, porque estos pueden moversemas rapidamente, Los mas largos tambien vibraran con una

frecuencia menor que los eortos. Por ultimo, los cuerpos que

puedan tensarse, tendran una frecuencia de vibracion mayor cuanto

mas tensos esten y viceversa, Todos estos aspectos se pueden

comprobar facilmente si se tiene una guitarra a mano; 1 0

proponemos como experiencia.

No obstante, la guitarra no emite una onda simple como la

del diapason, sino una onda compuesta por la suma de muchas otras

con la forma de la onda simple; pues los cuerpos sumamente .

elasticos como el de la cuerda vibran de tal forma que se mueven

todas sus partes a la vez; pero ese movimiento de las partes no es

independiente sino que vibran conjuntamente: toda la cuerda, ~us

mitades, sus terceras partes, sus cuartas, etc. Cuando el son~~o

complejo es periodico, todos sus componentes guardan una relacion

matematica entre ellos, pues todos son multiples del primero, 'que se

llama tono fundamental. Todos los componentes reciben el

nombre de armonlcos. El primero es el tono fundamental y

corresponde a la vibracion de la cuerda entera. El segund~

pertenece a sus mitades; el tercero, a sus terceras partes y asi



; .

56 E L S ON ID O E N L A CO MU NIC ACI6 N H UM AN AL A P RO DU CC I6 N D EL S ON ID O Y S U M AN IF ES T A CI6 N A CU ST IC A 57

sucesivamente hasta agotar la cuerda. Por ejemplo, si el primer

ann6nieo tiene 250 Hz, el segundo poseera 500 Hz. . . y el decimo

2500. Multiplieando el numero de orden del ann6nico por la

freeuencia del fundamental se obtiene la frecuencia de ese

FA=NA * FO ,

EI 'sonido complejo no peri6dico recibe el nombre de

ruido. EI ruido esta formado por una serie de ondas que se da n en

todas las frecuencias de forma aleatoria, a partir de una primera, y

por tanto sin guardar entre S 1 ninguna relacion matematica. En el

sonido complejo peri6dico se pueden obtener sus elementos

componentes por analisis; se pueden contar facilmente, puesguardan espacios entre ellos. Posee un espectro discontinue. En el

ruido, por el contrario, el analisis se torna mucho mas dificil, pues

practicamente no existen espacios, entre esos componentes, por 1 0

que resulta casi imposible contarlos. Su earacteristica principal es la

irregularidad. Posee un espectro continuo.

arm6nico:"

donde FA=frecuencia de un ann6nico, NA=nfunero de orden del

armonico y FO=frecuencia del tono fundamental 0primer ann6nico

de la serie.

A pesar de'reconocer que una onda complej a peri6dica esta

compuesta de muchas otras con la forma de las simples, resulta un

todo con sus propias caracterist icas. De hecho, en la naturaleza 10

que m a s abunda son los sonidos complejos. 3.3. GRAFICOS PARA REPRESENTAR EL SONIDO

A

i O,f-------~~~~~~~_+------~

A. Hasta aqui s610hemos ido util izando un mismo tipo de

grafico; en el que en la abscisa (eje horizontal) se expresa tiempo y,en la ordenada (eje vertical), amplitud. Nonnalmente 1 0

denominamos oscilograma; en Ingles recibe el nombre de

'waveform'. En el se capta la forma de onda de modo unitario. Su

utilidad para el analisis es escasa, pues solo se puede averiguarel

periodo y, por tanto, la frecuencia fundamental decualquier sonidoperiodico. En este, como en cualquiera de los graficos que vamos a

estudiar, la diferencia entre sonido periodico (0 cuasi-periodico) y

aperi6dico se observa a primera vista, por su diferencia en la

repetici6n aproximada de una misma forma. Por ejemplo:

o 0,25 0,3 0,75,

o

Tiem,poen milt.imu d. "l\II1do

A

Figura 3.5 S um a d e o nd as y o n d a c om p/ e ja .



58 E L S ON ID O E N L A C O MU NIC AC IO N H UM AN A

B

Figura 3.6 A:Oscilogramas de la vocal raj (sonido periodico);

Bioonsonante [sJ (sonido aperiodico 0 ruido).

B. El espectro es un graficomuy adecuado para representar

los dist intos componentes de un sonido complejo. En la abscisa

quedan reflejadas las frecuencias y en la ordenada las amplitudes.

En la figura 3.7 hay t res espec tros esquemati cos de Ia vocal r a J que

se diferencian por su tono fundamental (50, 100 Y 200 Hz,

respectivamente ).

d('

70

se

so

40

30

zo

10

KHz

lui

3KHz

dB

71 1

61 1

,I

lui

SO

40

30

20

I0

0

3KH~

Figura 3..7 (Adaptado de Pickett, 1980).

LA PRODUCCION DEL SONIDO Y SU MANIFESTACIONACUSTICA 59

Las lincas vert icales de los espectros presentados son los

a rr no ni co s: cu an to mas bajo es el tone fundamental mayor numero

de armonicos hay.

En los tres casas, la vocal representadaes [a ] porque

existen tres picas de mayor arnplitud a la misma frecuencia en cada

uno de los espectros,

C. EI espectrograma 0 sonograma representa tarnbien el

sonida complejo, pero desde otro 'punta de vista. La frecuencia se

muestra ahara en la ordenada y, en la abscisa, se manifiesta el

tiernpo, que sirve para saber la duracion de los sonidos. El espectro,

como no incluye el tiempo, constituye una representacion

frecuencial del sonido en un punto determinado de su duraci6n. En

cambia, el sonograma refleja el sonido en su evo luc ion f recuencial

a 1 0 largo del tiempo.

dll

n

1\11

,

4S

: : :I j !:

..

J . I I I! . : . : ' : "' - " ' I ' , . , . . .; [ f . 1M l l t J ;

!....

~ i,

II1" M ht u ~ 4 l I : ! V I I m i ll

,Ml ~ r t u ~ J

. . .

27

IS

D.S I I,' 1 2.5 ) 3,5 4 4,5 , 5,5 • 6.5 7 1,5 H

KHz

Figura 3. 8 a) Espectro 1 " ( > ( 7 / b) Sonograma



I ,.; <t ' i > '

' . , " ? •

60~. ~E~L~SyO~N~ID~O~E~N~LA~C~O~M~U~N~I~CA~C~1~O~N~H~U~M~A~N~A

Se trata de la vocal [i] en ambos casos. En el espectro se

pueden ver los distintos armonicos que componen la vocal . En el

sonograma, se representa la evoluci6n temporal de las frecuencias

de la cadena hablada, El espectro es un punto en esa evolucion, Se

utilizan dos clases principales de sonogramas segun el filtro

utilizado en el proceso de descomposicion de la onda compleja. Si

el filtro tiene un ancho de banda de 300 Hz, se denominasonograma de banda ancha. Si el f ilt ro es de banda mas reducida,

por ej. 59 Hz, se denornina sonograma de banda estrecha. En la

banda ancha no se distinguen armonicos, sino sus concentraciones a

ciertas frecuencias; sin embargo, en 1abanda estrecha se pueden ver

los arm6nicos que componen cada una de esas concentraciones.

KHz

Figura 3.9 Vocal [e] con las das bandas.

L A P RO DU CC IO N D EL S ON ID O Y S U M AN IF E ST AC IO N A cl is TI CA 61

D) Todavia es posible representar el sonido de una forma

m a s completa: tridimensionalmente. En la ordenada .serepres.enta laamplitud; en la abscisa, la frecuencia y, en profu~didad, el tiempo.

De hecho, consiste en una serie de espectros sucesrvos a 1 0 largo del

tiempo.

F ig ur a 3 .1 0 R e pr e se nt ac io n t rid im e ns io na l d e L a si la b a [ du ].

martinez celdran 1996 p49-61

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