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Nociones básicas de sonido

Cuando empiezas a interesarte en producir música de una forma independiente, puedes conseguir grandes resultados desde el primer momento, con el manejo intuitivo del software de audio y la experimentación.

NOCIONES BASICAS DE SONIDO

Sin embargo tener nociones básicas de sonido es fundamental para entender cómo utilizar diferentes micrófonos para grabar música, como trabajar los espacios acústicos y finalmente cómo combinar los sonidos en la mezcla de la manera más eficiente.

En este artículo comparto mi visión sobre algunos conceptos que tienen que ver con la física del sonido y la psicoacústica. Información básica para poder trabajar en un entorno de producción musical.

Las ondas sonoras

El sonido se transmite a través del aire, haciendo vibrar moléculas, oscilando de una manera similar a la de las ondas en el agua.

La vibración tiene un movimiento en el que las partículas de aire oscilan hacia adelante y atrás de la fuente  del sonido. Estos cambios de la presión del aire son recibidos por nuestro sistema auditivo y convertidos finalmente en pulsos eléctricos que nuestro cerebro interpreta como información sonora.

La forma más pura de sonido es la llamada onda sinusoidal. El mejor ejemplo de esto es el sonido que genera una flauta dulce.

En la figura se puede observar una representación gráfica del movimiento molecular de una onda sonora. El eje «x» representa el tiempo y el eje «y» la intensidad del movimiento, primero con una presión positiva y después con una negativa, hasta llegar otra vez a la presión nula en el centro.

Al recorrido completo de la onda se lo denomina ciclo, también conocido por su término inglés «Herz», abreviado Hz. La cantidad Hz por segundo determina la frecuencia de cada sonido.

El oído humano puede escuchar sonidos que van entre los 20  y los 20.000 hz.

A menos frecuencia, más grave el sonido y a más frecuencia más agudo.

El timbre y la distorsión armónica

El sonido puede ser simple, como el de una flauta o compuesto. A la frecuencia de un sonido simple se la denomina «Fundamental».

Los sonidos compuestos se forman con combinaciones de la fundamental y distintos armónicos, que son sonidos con una frecuencia múltiplo de la fundamental.

Dependiendo de la cantidad y tipo de estos armónicos se obtienen diferentes timbres de sonido. Teniendo en cuenta que la fundamental es también llamada primer armónico, el segundo armónico sería una onda con el doble de frecuencia que la fundamental. En la imagen se puede observar una representación de los cinco primeros armónicos.

Al sumar electrónicamente dos ondas de distinta frecuencia, se produce un efecto conocido como modulación.

La modulación puede ser debida a efectos electrónicos como pedaleras, plugins, o acústicos como la forma y materiales de los que está hecho un instrumento. 

Como vemos en la imagen, a la onda compuesta se la llama distorsionada, pues es distinta de la original.

Dependiendo de las características acústicas de cada instrumento y de las superficies que lo rodean al interpretarlo, los armónicos modulan frecuencias más y más complejas. Esto es lo que determina el timbre del instrumento y de  la grabación.

Los sonidos cuya frecuencia fundamental es el doble que otra, son sonidos de octava. Por ejemplo, la nota LA con frecuencia de 440 Hz, que es la que produce un diapasón, tiene sus octavas agudas en 880 Hz , 1760 Hz y así sucesivamente. Las octavas graves son 220 Hz, 110 Hz y 55 Hz, etc.

Si bien la octava puede formar parte de los armónicos de un sonido, cuando se habla de octavas musicales siempre es referido a la frecuencia fundamental.

La intensidad del sonido * El decibel

La percepción de la intensidad del sonido por el oído humano es relativa.

Al escuchar un sonido no somos capaces de asegurar cuál es la intensidad del mismo. Es cuando escuchamos dos sonidos con distinta intensidad, cuando captamos la diferencia entre uno y el otro.

Para medir la intensidad se usa el decibel (dB), que es una unidad de medida logarítmica basada en la comparación de dos valores. Esto es porque la sensibilidad del oído humano, se parece más a una curva logarítmica que a una lineal.

Para medir el sonido se le asigna el valor de 0 dB al umbral de audición. De esta forma cualquier intensidad es comparada con la referencia y de esta comparación obtenemos el valor en dB de un sonido dado.

Según esta medida logarítmica, una fuente de sonido que emite 50 dB es 10 veces más potente que una de 40 y 100 veces más potente que una de 30 dB.

En relación a la potencia eléctrica en watts, al doblar la potencia eléctrica se incrementa la presión sonora en 3 dB.

El decibel es una medida que tiene muchos usos y realmente es bastante complicada. Pero lo visto hasta ahora es suficiente para manejar equipos y software de edición y mezcla, que normalmente están calibrados en decibeles.

Lo más importante tal vez es que cuando se quiere subir o bajar el volumen en un instrumento, 3 dB representa el doble y -3 dB la mitad del volumen que percibimos.

Rango dinámico

Se conoce como rango dinámico a la diferencia de volumen entre el sonido más suave y el más fuerte que una fuente de sonido puede generar.

Por ejemplo, el rango dinámico de un clarinete es de 86 dB, el de un piano 94, la grabación en CD 96, una orquesta 120, que es aproximadamente el rango dinámico del oído humano. La grabación digital en 24 bits tiene un rango dinámico de 144 dB.

Conocer el rango dinámico de un instrumento o un ensamble sirve, por ejemplo, para determinar el tipo más adecuado de micrófonos a usar en una grabación o qué energía queremos captar.

Por otro lado durante la mezcla de la música tenemos que buscar una dinámica, en función del tipo de música con el que estemos trabajando.

Para saber la dinámica de una mezcla o un mástering, es conveniente usar algún tipo de medidor LUFS en el master de salida.

Direccionalidad

El sonido se difunde de una manera distinta alrededor de la fuente del mismo, según su tono.

Las tonalidades graves tienden a difundirse de una manera omnidireccional (en todas las direcciones), mientras que los agudos se transmiten mejor en la dirección a la que apunta el altavoz o fuente de sonido.

De esta forma la percepción de un sonido depende también de las características acústicas del entorno y su ubicación.

Al grabar se puede experimentar con la posición de los micrófonos, la fuente de sonido y las superficies que lo rodean. De esta forma se pueden obtener una mayor riqueza armónica en los sonidos grabados.

Envolvente

La envolvente de un sonido es una representación de la intensidad del mismo en el tiempo.

Los parámetros para entender una envolvente son el ataque, decaimiento, sostenimiento y relajación y es por eso que las curvas de envolvente se conocen como curvas ADSR.

La denominación de estos términos en inglés es Attack, Decay, Sustain y Release.

El ataque es el tiempo en el que el sonido alcanza la intensidad máxima, el decaimiento cuanto tarda en llegar a una meseta llamada sostenimiento y por último la relajación, el tiempo en que el sonido tarda en desaparecer una vez que el instrumento fue dejado de pulsar o tocar.

A continuación están representadas gráficamente ejemplos de envolventes de diferentes sonidos.

La primera es una representación gráfica de la curva de envolvente de un sonido de guitarra.

La siguiente es la representación de la envolvente de un bombo.

Finalmente esta imagen representa la envolvente de una nota de violín con arco.

Como se puede observar, en el caso de la guitarra se puede apreciar toda la curva de envolvente, sin embargo en la del bombo solo tenemos ataque y relajación (el decay y el sustain son imperceptibles).

En el violín el ataque es muy largo, el sustain depende de cuánto se toca con el arco y el release  es cuando se levanta el arco de la cuerda.

Cada instrumento tiene su propia envolvente, así como la tienen todos los sonidos y músicas que escuchamos.

Conocer la envolvente de un sonido sirve especialmente para configurar los ajustes de un compresor de audio.

Psicoacústica

La psicoacústica estudia los fenómenos relacionados con la percepción de sonido por el sistema auditivo humano.

A continuación se describen algunos conceptos útiles a la hora de trabajar en la producción de sonido grabado, tanto durante la grabación como en la mezcla de audio.

Enmascaramiento sonoro

El enmascaramiento sonoro se produce cuando el umbral de audibilidad de un sonido se incrementa debido a la aparición de otro sonido. Eventualmente el sonido más fuerte termina enmascarando al más débil.

Este fenómeno se produce en sonidos de distinto tono, aunque es más pronunciado en sonidos que están próximos en el rango de frecuencias o tono.

Este concepto es muy importante en el trabajo con arreglos musicales. Varios instrumentos que se pueden confundir al sonar juntos, probablemente se aprecien mejor mejor en tiempos separados de un compás.

No obstante este efecto también permite por otra parte enriquecer sonidos, con otros sonidos enmascarados. Un ejemplo de esto puede ser reforzar una caja o redoblante con una guitarra tocada a la vez, pero el caso mas común es el del bombo y el bajo tocados simultáneamente.

Efecto Haas

El efecto Haas es el que se produce cuando dos sonidos tienen menos de 50 milisegundos de diferencia entre sí.

Si dos sonidos iguales son reproducidos en un equipo estéreo, cada uno por un lado y con el mismo volumen, nuestra percepción será que el sonido sale de un punto en el centro entre los altavoces.

Introduciendo un delay en el sonido del canal derecho, parecerá que el sonido proviene del canal izquierdo.

Atenuando el canal izquierdo o subiendo el volumen del sonido en el canal derecho conseguiremos que el mismo se vuelva a percibir como si viniera del medio del estéreo, pero con el centro más ancho.

Los sonidos con este tratamiento, se distinguen mejor sin tener que subir el volumen.

Un delay menor a 50 mseg es el característico del efecto Hass. Cuando aplicamos un delay mayor, es cuando se produce el efecto doblador, donde ya se reconocen dos sonidos independientes.

Sonido directo y sonido reflejado

Finalmente hay que  referirse también a la transmisión del sonido por el aire. Al escuchar, siempre se perciben dos tipos de sonido sumados. El sonido directo y el sonido reflejado.

El sonido directo es el que percibimos de la fuente del mismo. Al aire libre, en lugares planos y sin objetos alrededor se escucha solamente el sonido directo de una fuente sonora.

El sonido viaja en línea recta, pero cuando existen superficies alrededor, las ondas sonoras chocan y rebotan en diferentes ángulos. Esto es el sonido reflejado, también es conocido como rever o reverberación.

Una vez que el sonido es reflejado en una superficie, la percepción que tenemos del mismo es la suma del sonido directo y el reflejado, haciendo que el sonido nos parezca más presente o más difuso o alejado, dependiendo de la ubicación de la fuente de sonido y la configuración de micrófonos.

Los índices y dirección de las reflexiones dependen de la ubicación y la textura de las superficies que reflejan. Cuanto más duras y pulidas sean las superficies, más brillante será la reflexión y cuanto más blandas o rugosas la reflexión será más difusa y suave.

Normalmente en la grabación captaremos el sonido directo, aunque lo podemos modular en base a la selección del tipo de micrófono, su ubicación y las superficies que rodean el campo de grabación.

Nociones básicas de sonido en la producción musical

Conocer y seleccionar los sonidos en una composición o en una grabación, sirve para «esculpirlos» en la mezcla de una manera relativamente sencilla y efectiva.

Entender las bases de la física del sonido nos va a ayudar tanto en la composición como en la producción de grabaciones y espectáculos en vivo.

En la mezcla musical, los sonidos complejos se perciben mejor que los simples. Si algún sonido queda bajo, se le pueden añadir algunos armónicos o efectos en vez de subirlo de volumen.

Cuando los arreglos musicales son eficientes, las composiciones suenan bien tanto en un concierto como en una grabación.

Hay muchos artistas que han tenido siempre un sonido claro y potente, debido a los arreglos de su música.

Tenemos que preguntarnos siempre si un determinado arreglo o efecto es verdaderamente útil. Si no vemos una ventaja en su uso, tal vez es mejor quitarlo o sustituirlo por otro que funcione mejor.

De esta manera nuestra producción musical va a destacarse al ser distribuida. Después también es cuestión de tener algo de suerte, que siempre viene bien.

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