Características fundamentales del sonido

Si te apasiona crear sonidos y deseas dedicarle tu tiempo, crear diversos entornos de audio en forma de música, efectos de sonido, contenido audiovisual y todas las posibles aplicaciones del audio en la vida, y deseas convertirte en un profesional del diseño de sonido o ingeniero de sonido, repasemos la definición básica de lo que es el sonido. Este conocimiento es importante para comprender los fundamentos y aprender la técnica de trabajar con audio. Como escultor de este entorno especial, debes conocer tu material y ser capaz de manipularlo mejor y dar a tu idea la forma deseada.

En el sentido más amplio, el sonido es una onda de presión creada por un objeto vibrante y que se propaga en algún medio.

Las ondas de vibración viajan a través del aire o cualquier medio (sólido, líquido o gaseoso) creando una vibración mecánica de sus partículas.

En un sentido más subjetivo, el sonido es la percepción de estas vibraciones por los sentidos especiales de los animales o los seres humanos. La variedad de sonidos que oímos viene determinada por las diversas características de la onda sonora en la que se propaga y por las combinaciones de estos parámetros.

Muestre estas características básicas del sonido a continuación con un ejemplo de una onda sinusoidal simple:

1. Frecuencia, que el oído humano percibe como un sonido grave o agudo.

Frecuencia baja (graves)

Alta frecuencia (agudos)

La onda puede producir muchos ciclos en un segundo, y el número de estos ciclos se denomina frecuencia de la onda. Dado que la onda es producida por un cuerpo vibrante, este tiene una característica igual: la frecuencia. La frecuencia de la onda sonora se mide en hercios.

Lo mismo se aplica a un cuerpo vibrante. Una vibración completa produce un ciclo completo de onda. Si se producen 50 vibraciones por segundo, podemos decir que la frecuencia de una onda es de 50 Hz, es decir, 50 ciclos por segundo. Es decir, 1 Hz es igual a 1 vibración por tiempo.

Es interesante saber que el paso de una onda a través de diferentes sustancias no afecta ni cambia la frecuencia de la onda, que permanece fija.

La frecuencia de una onda es la misma que la frecuencia del cuerpo vibrante que la produce. Cuando las vibraciones son rápidas, se utiliza una unidad de frecuencia mayor conocida como kilohercio (kHz), es decir, 1 kHz = 1000 Hz. En el ámbito del audio, trabajamos principalmente con un rango de frecuencias y variaciones que suenan simultáneamente, creando la naturaleza del sonido con diferentes tonos y armónicos.

Un oído humano sano puede percibir un sonido en un rango de 16 Hz a 20 kHz. El sonido con una frecuencia inferior a 20 Hz se denomina infrasonido, y el sonido con una frecuencia superior al nivel de 20 kHz que el oído humano normal puede percibir se denomina ultrasonido.

2. La amplitud es otra característica de una onda sonora, que el oído humano percibe como volumen. Mientras que la frecuencia refleja la velocidad de las ondas, la amplitud indica su altura (o baja). En la vida cotidiana, el volumen de un sonido se mide en unidades llamadas decibelios (dB). Cuanto mayor es el nivel de decibelios, más fuerte es el ruido.

Amplitud baja (volumen bajo)

Amplitud alta (volumen alto)

La duración del sonido es el tiempo que dura desde un nivel de volumen inicial hasta 0 dB. Por lo tanto, en realidad es una secuencia de amplitudes de cualquier sonido desde el punto de partida hasta 0.

4. El timbre es una peculiaridad del sonido en sí mismo, es una cualidad del sonido. Es lo que hace que dos instrumentos musicales diferentes suenen diferentes entre sí, incluso cuando cada instrumento toca la misma nota musical, exactamente al mismo volumen. Por «tocar la misma nota» nos referimos a que los instrumentos tienen el mismo tono (frecuencia) y volumen. Al mencionar de nuevo la frecuencia, hay que añadir que la frecuencia determina el tono (altura) de la nota que se toca.

Cuando se toca la nota en cualquier instrumento, podemos oír el tono principal y otros tonos sutiles que suenan en otros tonos, que son los armónicos. Los que tienen un tono más grave que el principal se denominan subtonos, y los que tienen un tono más agudo se denominan sobretonos. La suma de todas esas frecuencias es percibida por nuestros oídos como el sonido de un instrumento concreto.

Cuando se trata de la síntesis de sonido, que es la técnica de generar el sonido deseado desde cero, es necesario familiarizarse con las formas de onda más comunes. Sí, las ondas sonoras pueden adoptar diversas formas y, dado que el sonido es producto de una onda, la forma de la onda determina el color, la textura y la armónica del sonido producido. El proceso de síntesis de audio se basa en dar a una onda formas concretas, mezclarla o pasarla por envolventes, filtros y efectos. Puede ser un sonido completamente nuevo que el diseñador o productor musical haya imaginado o cualquier sonido que desee reproducir. Para ello, se puede utilizar hardware o software electrónico. En Amped Studio, puedes elegir entre varios sintetizadores online para experimentar, tocar y crear tus propios sonidos únicos.

1. Onda sinusoidal

La Sin es la forma de onda más simple, básica y pura, ya que solo ocupa una frecuencia. Todas las formas de onda se construyen a partir de ella.

A veces ocurre que algunos sintetizadores sustractivos no la contienen como forma de onda básica, ya que solo ocupa una frecuencia y no se ajusta a una condición sustractiva, ya que no tiene nada que sustraer. El tipo de onda sinusoidal se puede crear fácilmente pasando una onda triangular por un filtro de paso bajo.

2. Onda triangular

Suena muy similar a una sinusoidal, excepto que tiene un poco más de frecuencias adicionales por encima. Las frecuencias contienen solo armónicos impares, los mismos que se pueden encontrar en la onda cuadrada. Eso significa que tienen la nota fundamental, el tercer armónico, el quinto armónico, el séptimo armónico, y así sucesivamente. Estos armónicos «disminuyen» a medida que te alejas de la frecuencia fundamental. Pero la diferencia entre una onda triangular y una onda cuadrada es que los armónicos disminuyen más rápidamente que los de una onda cuadrada.

3. Onda cuadrada

También se denomina forma de onda de pulso, ya que se puede controlar mediante algo llamado modulación por ancho de pulso. La modulación por ancho de pulso (o PWM) controla el espaciado de los «cuadrados».

Son similares a una onda triangular. Se crean y contienen solo armónicos impares (3.º, 5.º, 7.º, etc.), pero con los armónicos más altos que duran mucho más que los de un triángulo.

4. Onda de sierra

Como se puede ver en la imagen, se parece en parte a una onda cuadrada, pero está formada por armónicos pares e impares. Debido a su riqueza en armónicos, la onda de sierra es la forma de onda más común y ampliamente utilizada. Muchos sonidos se crean basándose en esa forma de onda.

1. Onda de ruido

Todo el mundo ha oído alguna vez el sonido de un televisor o una radio que no ha sido sintonizada, que suena como «Shshshsh». Así es exactamente como suena la forma de onda de ruido. Esto se debe a que hay muchas frecuencias completamente aleatorias repartidas por toda la onda. El ruido es muy utilizado por los diseñadores de sonido para crear todo tipo de efectos, desde aplausos, barridos, hi-hats, añadir agudos a los sintetizadores y mucho más.

Como siempre mencionamos, es importante experimentar. Puedes utilizar cualquier forma de onda para crear cualquier tipo de sonido, dependiendo de tu idea y de la imagen de audio. Y el uso general puede ser el siguiente:

• Lead: cuadrada, sierra;
• Pad: cuadrada, diente de sierra;
• Bajos: triangular, cuadrada, diente de sierra;
• Subgraves: sinusoidal, triangular.

Una verdad fundamental sobre el sonido es que solo hay dos variables: el tiempo y el desplazamiento de las partículas. Podemos crear cualquier sonido imaginable simplemente desplazando las moléculas de aire en la cantidad adecuada y en el momento adecuado. El software del sintetizador utiliza métodos matemáticos adecuados para producir el desplazamiento adecuado en el momento adecuado y proporcionarnos tanto los armónicos asociados a determinadas formas de onda como las ondas adicionales necesarias para formar acordes.

Describir un sonido y tratar con la síntesis también es esencial para revisar propiedades de la forma de onda como la envolvente de fase (ADSR).

Fase

Como se ha mencionado anteriormente, las formas de onda de audio son cíclicas, es decir, se desarrollan a través de ciclos o repeticiones regulares. La fase es la cantidad de desplazamiento aplicada a una onda, medida en grados, y se define como la distancia recorrida por una forma de onda determinada a lo largo de su ciclo.

Al mezclar dos formas de onda, si estas formas de onda están «desfasadas» o retrasadas entre sí, se producirá cierta cancelación en el audio resultante. La cantidad de cancelación y las frecuencias en las que se produce dependen de las formas de onda involucradas y de cuánto estén desfasadas (dos formas de onda idénticas, desfasadas 180 grados, se cancelarán por completo).

Las formas de onda de la misma forma sinusoidal con 90 grados de desfase darán lugar a una cancelación del 50 % del volumen resultante.

Formas de onda de la misma forma sinusoidal con 180 grados de desfase: como resultado, no oiremos ningún sonido, ya que el volumen se cancelará por completo.

La envolvente determina cómo se comporta un sonido a lo largo del tiempo. Incluye cuatro características distintas de un sonido (ADSR).

ADSR son las siglas de Attack, Decay, Sustain y Release (ataque, caída, sostenido y liberación). Estos parámetros de la envolvente (ADSR) nos permiten controlar la amplitud de nuestra forma de onda a lo largo del tiempo.

Si utilizas un sintetizador VOLT de Amped Studio, verás una sección Envelope que te permite manipular los parámetros ADSR y sintetizar tu sonido personalizado. Echemos un vistazo rápido.

A – Ataque

Cuando pulsas cualquier nota en el sintetizador, la primera etapa que se activa es el ataque. La sección de ataque nos muestra cuánto tiempo tarda un sonido en alcanzar su nivel de volumen máximo cuando se pulsa una tecla.

Aquí tienes un ejemplo de configuración de un sonido con un ataque corto. Cuando pulsas la tecla, oyes el sonido al instante, lo que significa que el ataque es 0.

A continuación, un ejemplo de un ataque largo. Al pulsar una tecla, el sonido tardará 33 ms en alcanzar su volumen máximo. El ataque está configurado en 33 ms.

Las tres propiedades siguientes, Decay, Sustain y Release, se activan de la misma manera y se marcan en la interfaz del sintetizador como D, S y R, respectivamente.

D-Decay

Cuando se completa la etapa de la sección Attack, lo siguiente es el Decay. En la sección Decay, el volumen del sonido disminuye hasta el nivel de Sustain durante un periodo de tiempo, por lo que, en realidad, el decay es responsable de la duración de la disminución.

S-Sustain

El nivel en el que permanecerá el sonido mientras se mantiene pulsada una tecla después de pasar la etapa de Decay.

R-Release

Release es el tiempo que tarda el volumen del sonido en disminuir hasta el silencio completo. Es la etapa final de la envolvente. Esta etapa se activa cuando soltamos la tecla.

La liberación proviene del sustain; si no hay sustain, no hay liberación. Al controlar el ataque, la caída, el sustain y la liberación de una forma de onda, se puede cambiar realmente su timbre.

Aquí tienes una reseña más detallada del sintetizador online VOLT, cómodo y eficaz para hacer realidad tus ideas de audio.

En conclusión

El sonido es una forma de energía e información. Trabajar con el sonido es trabajar sutilmente con energía sutil. Estas vibraciones son esenciales en los seres humanos. El sonido adecuado para la persona adecuada en el momento adecuado puede ser una herramienta de comunicación muy poderosa y, a veces, la comunicación auditiva es más eficaz que la comunicación visual. El conocimiento del sonido es fundamental para los músicos, los diseñadores de sonido y los ingenieros de audio.