7.1.5: Timbre (la primera vez)

Si una trompeta y un clarinete tocan la misma nota aún podemos notar la diferencia entre los dos instrumentos. De igual manera, diferentes voces suenan diferentes incluso al cantar la misma nota. ¿Por qué? Ahora sabemos que si están tocando o cantando el mismo tono la frecuencia fundamental es la misma para ambos así que no es el tono lo que nos permite decir la diferencia. Estas diferencias en la calidad del tono se denominan timbre y dependen de la forma real de la onda que a su vez depende de las otras frecuencias presentes y sus fases. Los tonos puros como los de un diapasón tienen una forma de onda sinusoidal pura y una sola frecuencia. Sin embargo las notas de instrumentos musicales y voces son más complejas y normalmente contienen muchas frecuencias, como veremos en el próximo capítulo. También volveremos a otros aspectos de la percepción humana de los sonidos en el Capítulo 10 sobre Percepción. Por ahora el punto principal es que la percepción subjetiva de tono, sonoridad y timbre están cada una relacionada con más de una cantidad que se puede medir en el laboratorio. El siguiente diagrama muestra algunas de las conexiones entre las mediciones objetivas (de laboratorio) y la percepción subjetiva.

Figura\(\PageIndex{1}\)

Observe que nuestra percepción de sonoridad está determinada principalmente por la intensidad del sonido (energía por segundo por metro cuadrado) pero también está influenciada por la frecuencia y forma de onda del sonido. Asimismo, nuestra percepción del tono está determinada principalmente por la frecuencia fundamental pero también influenciada por la intensidad y la forma de onda. Finalmente, el timbre está determinado por la forma de onda (que está determinada por las otras frecuencias presentes y sus fases) con influencias de la intensidad y la frecuencia fundamental. Como veremos más adelante (en una demo en clase) la duración de un sonido también afecta a cómo percibimos su tono, sonoridad y timbre.

Resumen

El tono está determinado principalmente por la frecuencia fundamental de una nota. La sonoridad percibida está relacionada con la intensidad o energía por tiempo por área que llega al oído. Timbre es la calidad de una nota musical y se relaciona con las otras frecuencias presentes. Los instrumentos de laboratorio miden la frecuencia fundamental\(\text{Hz}\) y la intensidad sonora en\(\text{W/m}^{2}\) una onda sonora como propiedades independientes. Como veremos también podemos medir las otras frecuencias presentes lo que determina la forma de onda. Nuestros mecanismos auditivos, en cambio, perciben las cualidades subjetivas de timbre, tono y sonoridad de una nota musical. Las cantidades objetivamente medidas están relacionadas con las percepciones subjetivas pero la relación no es precisa. Por ejemplo percibimos la sonoridad de manera diferente para diferentes frecuencias. Nuestros oídos son mejores para distinguir diferencias en frecuencia (\(\text{JND Hz}\)) a frecuencias bajas que altas. Y distinguimos mejor las diferencias de sonoridad para los sonidos fuertes (\(\text{JND dB}\)). Como veremos hay varias otras características interesantes de nuestro sistema auditivo que hacen que la percepción del sonido sea diferente de las mediciones realizadas en el laboratorio.

Preguntas sobre tono, sonoridad, timbre:

1. ¿Qué determina la frecuencia fundamental de un instrumento?
2. ¿Cuál es la diferencia entre tono y frecuencia fundamental?
3. ¿Qué cantidad subjetiva corresponde a la medición científica de la frecuencia fundamental?
4. ¿Cuál es el rango típico de frecuencias que un humano puede escuchar si tiene una audición perfecta?
5. Aunque la audición humana tiene un rango teórico, no siempre es así en la práctica. ¿Por qué es eso?
6. ¿En qué se diferencian los rangos de frecuencia de los animales del rango que los humanos pueden escuchar? (Mira la tabla en el Capítulo 10.)
7. ¿Qué es la ecografía?
8. ¿Cómo medimos la intensidad del sonido en el laboratorio?
9. ¿Qué cantidad subjetiva corresponde a la medición científica de la intensidad sonora?
10. ¿Cuál es la diferencia entre la intensidad del sonido y el nivel de intensidad sonora? ¿Qué unidades se utilizan para cada una?
11. La energía por segundo por área adentro\(\text{W/m}^{2}\) es una forma de medir la intensidad del sonido. ¿Qué otra báscula se utiliza?
12. ¿Cuál es el umbral para el dolor en términos de intensidad sonora?
13. ¿Cuál es la diferencia entre la medición de phon y la medición de decibelios?
14. Supongamos que un clarinete tiene una sonoridad medida de\(30\text{ dB}\). ¿Qué tan fuertes serán cinco clarinetes idénticos juntos?
15. ¿Cuál es el nivel de intensidad sonora en dB para un sonido con intensidad de\(1\text{ W/m}^{2}\)?
16. Una aspiradora es casi\(100\) veces tan ruidosa como una conversación ordinaria como se mide en\(\text{W/m}^{2}\). ¿En qué diferencia está esto\(\text{dB}\)?
17. ¿Qué tan fuerte son las hojas crujir\(\text{dB}\)? \(\text{W/m}^{2}\)¿En?
18. En la gráfica de fones comparados con\(\text{SIL}\) y la intensidad del sonido a diferentes frecuencias, ¿por qué la curva de phon se sumerge entre\(3000\text{ Hz}\) y\(5000\text{ Hz}\)?
19. ¿Cuál es la diferencia notable en la frecuencia?
20. De acuerdo con la tabla de este capítulo, ¿cuál es la normalidad\(\text{JND}\) (in\(\text{Hz}\)) a\(1000\text{ Hz}\)? \(4000\text{ Hz}\)¿A?
21. ¿Cuál es la diferencia notable en el volumen?
22. Para un\(1000\text{ Hz}\) sonido, ¿qué es lo normal\(\text{JND}\) (in\(\text{dB}\)) a\(20\text{ dB}\)? \(50\text{ dB}\)¿A?
23. ¿Qué es el timbre y qué lo causa?
24. El tono se relaciona principalmente con la frecuencia fundamental. Pero, ¿qué otros factores afectan el tono percibido (qué más afecta el tono que creemos escuchar)?
25. La sonoridad se relaciona principalmente con la intensidad del sonido. Pero, ¿qué otros factores afectan a la sonoridad percibida (qué más afecta la sonoridad que creemos que escuchamos)?
26. Explicar la diferencia entre las medidas subjetivas de tono, sonoridad y timbre en comparación con las mediciones objetivas de frecuencia fundamental, intensidad de sonido y forma de onda.