La percepción del tono: ¿Qué nos permite identificar de forma única una nota musical? (Música, Piano, Armónicos)

usuario48580 preguntó.

Si empiezo con una nota musical en el piano y toco los siguientes armónicos/sobretonos, puedo encontrar todas las notas de la escala cromática a través de la serie armónica. ¿Significa eso que cada nota del piano contiene todas las demás notas a través de sus sobretonos? Si es así, ¿qué hace que una nota sea única?

Edito: Digamos A2 (110hz) para referirme a la nota musical.Tengo más curiosidad por la diferencia de tono que de timbre. Increíblemente agradecido por todos los comentarios que ayudan a aclarar la cuestión

Comentarios

  • ¿Te refieres a por qué la misma nota tocada por diferentes instrumentos suena diferente? Los armónicos son parte de la respuesta pero no toda. Por ejemplo, un clarinete sólo produce armónicos impares. Si se simula esto con un sintetizador, sonará más bien como un clarinete. Sin embargo, hay muchos otros factores, como el ataque, el decaimiento y el vibrato, que distinguen a los instrumentos. En los tiempos de la cinta, tenía una cinta de música de piano mal estirada. Ya no sonaba como un piano. Un piano tiene un tono estable. La versión estirada de la cinta sonaba como una sierra musical. –  > Por badjohn.
  • Relacionado en Física: physics.stackexchange.com/q/78827 –  > Por Dave.
  • @badjohn los armónicos (o, para usar una palabra más general, los parciales) pueden ser considerados en sí mismos como variables en el tono y la amplitud en el curso de una nota. Así que, aunque tienes toda la razón en que una estructura armónica estática no puede contar toda la historia, es posible analizar todos los aspectos de una nota en términos de una estructura armónica cambiante (aunque puede ser torpe cuando el sonido se vuelve menos periódico y más ruidoso). –  > Por topo Reinstale Mónica.
  • @topomorto Sí, hay mucho más que decir pero ya era un comentario pesado. No he intentado una respuesta ya que no estaba del todo claro si estaba respondiendo a la pregunta correcta. Otro aspecto interesante es por qué algunos instrumentos, por ejemplo mucha percusión, no tienen tonos exactos. La historia de la cinta estirada era real, con la constancia del tono eliminada, ya no sonaba en absoluto como un piano aunque la estructura armónica probablemente se mantuviera. –  > Por badjohn.
2 respuestas
topo Reinstale Mónica

Si empiezo en una nota musical en el piano y toco los siguientes armónicos/sobretonos puedo encontrar todas las notas de la escala cromática a través de la serie armónica eventualmente.

Eso es cierto en un sentido de la palabra «nota», pero no en el sentido que es relevante para tu razonamiento. La serie armónica contiene armónicos cuyos tonos corresponden a todas las notas nombres en la escala cromática. Así que en ese sentido, sí, «contiene todas las notas». Sin embargo, no contiene todas las notas en el sentido de contener todos los tonos de la escala cromática (por ejemplo, en un rango de octavas).

Consulte la tabla aquí. Es una lista de todas las notas de la escala cromática (dentro de algún rango, utilizando algún tono de referencia y algún temperamento particular).

¿La serie armónica basada en alguna fundamental contiene todas esas notas? No, no las contiene.

¿Significa eso que cada nota del piano contiene todas las demás notas a través de sus sobretonos?

No. La serie armónica contendrá notas de todos los nombres diferentes. No contiene «todas las notas», en el sentido de todos los tonos reales que corresponden a las notas de la escala cromática.

¿qué hace que una nota sea única?

Simplificando, y suponiendo que sólo te interesa la afinación y no el timbre, lo que hace única a una nota es su frecuencia fundamental. Si te refieres al timbre, te remito a la respuesta de Dave 🙂


EDIT: Vale, entonces… percepción del tono, versión simplificada.

Un sonido es una variación en la presión del aire.

Esa variación de la presión puede representarse como una forma de onda.

No todos los sonidos tienen un «tono» determinado. Un sonido que tiene un tono es uno cuya forma de onda se repite, así:

https://swphonetics.com/praat/tutorials/understanding-waveforms/

Podemos ver que el «ciclo» marcado por la flecha se repite una y otra vez.

Ahora bien, el tono del sonido que oímos depende de la frecuencia con la que se repite la forma de onda, lo que llamamos frecuencia.

En el diagrama anterior, el ciclo dura aproximadamente 0,0033… segundos. Por lo tanto, la frecuencia es 1/0,0033, lo que equivale a 300 Hz.

Y esa frecuencia del sonido es, sencillamente, la respuesta a tu pregunta – es lo que gobierna el tono que escuchamos.

Puede que estés confundido en cuanto a por qué no he mencionado los armónicos en absoluto. Pero, en realidad, para entender la idea de la frecuencia, no es necesario entender la idea de los armónicos. Sólo tienes que saber que una onda sonora que se repite un determinado número de veces por segundo tiene un tono único.


Entonces, ¿por qué se habla de los armónicos de una nota, si no tienen nada que ver con el tono?

Una de las razones es que los armónicos son importantes en cómo el oído reconoce la frecuencia. Nuestro oído no puede mirar un gráfico, de la forma en que lo hemos hecho nosotros.

Lo que hace el oído es utilizar una forma diferente de representar un sonido: no como una forma de onda de presión que cambia con el tiempo («dominio del tiempo»), sino como un conjunto de componentes de frecuencia diferentes («dominio de la frecuencia»).

La mejor manera de entenderlo es probarlo uno mismo. Vaya a https://meettechniek.info/additional/additive-synthesis.html y juega con esto:

La imagen anterior muestra una onda que sólo tiene la frecuencia fundamental, sin armónicos (esta forma se llama onda sinusoidal).

Si añadimos más armónicos, el timbre de la onda cambia, Y la forma de la onda cambia:

En estas imágenes, el gráfico de la parte superior es una vista en el dominio del tiempo de la forma de la onda, mientras que los controles deslizantes de la parte inferior muestran la vista en el dominio de la frecuencia: cuánta energía hay en cada armónico. Es importante observar que los armónicos son todos múltiplos de la frecuencia fundamental. H1 es 440 Hz, H2 es 880 Hz, H3 es 1320 Hz, y así sucesivamente.

El oído puede medir estos diferentes armónicos ya que existe una estructura especial llamada membrana basilar que le permite hacerlo:

https://www.britannica.com/science/basilar-membrane

Entonces, ¿cómo sabe el oído cuál es la frecuencia fundamental de la nota a partir de los armónicos?

Lo que hace es mirar las frecuencias de todos los armónicos, y luego calcula el factor común más alto de los armónicos. Así, si escucha los armónicos a 125, 250, 500 y 625 Hz, adivinará que la frecuencia de la nota es de 125 Hz.

De este modo, notas con estructuras armónicas muy diferentes pueden tener el mismo tono:

Esas dos disposiciones de los armónicos suenan muy diferentes, porque las fuerzas relativas de los armónicos cambian el timbre del sonido, pero el tono sigue siendo el mismo.

Una de las cosas que esos diagramas no muestran muy bien es el cambio de frecuencia (el eje X en esos diagramas es la fase, no el tiempo).

Este vídeo muestra mucho mejor cómo el tono del sonido que oímos depende de la frecuencia de la onda (lo rápido que se repite):

[su_youtube url=»https://www.youtube.com/embed/u1_H4S0skoo?start=12″]

Así que, juntando todo esto:

Digamos que el oído escucha estos armónicos (todos en Hz): 440, 880, 1320, 1760, 2200

¿Qué frecuencia oirá el oído? Oirá 440 Hz, es decir, A4.

¿Y qué pasa con 880, 1760, 2640, 3520, 4400? Oirá 880 Hz, o A5. (Nota: sigue siendo A, pero una «A» diferente).

¿Y qué pasa con 98, 196, 294, 392, 490?

El oído oirá 98 Hz, o G2.

Así que no creo que sea realmente útil pensar que una nota «contiene» otras notas debido a sus armónicos, ya que no es así como funciona el oído. Agrupa los armónicos en conjuntos relacionados por la frecuencia que luego escuchamos como notas individuales.

Comentarios

  • Creo que tu respuesta va por el buen camino, pero podría beneficiarse de un poco más de información sobre la frecuencia fundamental, tal vez refiriéndose a cómo percibimos las diferentes frecuencias en función de la fundamental. Sólo digo esto porque la esencia de tu respuesta se refiere al tema periférico. +1 en cualquier caso –  > Por Basstickler.
  • Steven sandoval – como sugiere @Basstickler, estaré encantado de añadir más detalles sobre la percepción del tono si crees que he entendido bien tu pregunta 🙂 –  > Por topo Reinstalar Mónica.
  • @Stevensandoval ha añadido. Espero no haberlo hecho aún más confuso, pero por favor, ¡pregunta si tienes alguna duda! –  > Por topo Reintegrar Mónica.
  • @topomorto – ¡Vaya! ¡Muy ampliada la información! ¡Bien hecho! Particularmente no había oído hablar del concepto de que el oído/cerebro calcula el tono percibido en base al conjunto de sobretonos proporcionados. Muy informativo. –  > Por Basstickler.
  • @Basstickler Ahí empecé a llegar a los topes de mi propio conocimiento, pero creo que varios experimentos psicológicos (con fundamentos perdidos, fenómenos de tono resultante, etc) sugieren que es más o menos así como funciona. En ese punto me gustaría saber más detalles sobre cómo yo mismo, sin embargo… –  > Por topo Reinstalar Mónica.
Dave

Para mí esto es similar a preguntar «si todas las imágenes de nuestras pantallas son sólo fósforos rojos, verdes y azules, ¿cómo hay diferentes colores?» (el mismo tipo de pregunta se puede hacer en términos de mezcla de pigmentos). Está en el hecho de que hay diferentes mezclas de los diferentes componentes. Así, en términos de contenido armónico, son las amplitudes relativas (y la fase) de los diferentes armónicos las que afectan a la percepción del tono y el timbre.

En principio, es todo el tren de ondas lo que hace que un sonido sea único. Aunque existe una correspondencia 1 a 1 entre el tren de ondas y el contenido armónico, me gusta empezar en el dominio del tiempo; aspectos como los transitorios de inicio, la forma en que decae una nota y demás son más fáciles de pensar en términos de cuándo ocurren y cómo duran en el tiempo. El ataque percusivo de un piano es distinto al de una nota de violín de inicio lento del mismo tono. Otros tipos de diferencias, especialmente la percepción de la «textura» de las notas sostenidas, se reflejan de forma más evidente en las diferencias del contenido armónico de la nota. vídeo para una comparación de algunas formas de onda idealizadas.