Introducción: vivimos rodeados de sonido
El sonido forma parte de nuestra vida desde prácticamente el primer instante. Escuchamos una conversación, el motor de un coche, el viento entre los árboles, una guitarra, una canción o el ruido de la lluvia y, aunque todos estos fenómenos parecen muy diferentes, tienen algo en común: todos se originan a partir de vibraciones.
Para quienes hacemos música, el sonido es además nuestra materia prima. Antes de hablar de melodía, armonía, grabación, mezcla, ecualización o mastering, conviene comprender qué es realmente aquello que estamos manipulando.
Desde el punto de vista físico, el sonido puede entenderse como una onda mecánica producida por una vibración que se propaga a través de un medio, como el aire, el agua o determinados materiales sólidos.
Pero esa definición es solo el principio.
¿Cómo se produce el sonido?
Para que exista sonido debe producirse inicialmente una vibración.
Pensemos en una cuerda de guitarra. Cuando la pulsamos, la cuerda comienza a moverse rápidamente hacia un lado y hacia otro.
Ese movimiento provoca pequeñas variaciones de presión en el aire que la rodea. Las moléculas del aire transmiten esas variaciones a las moléculas próximas y la perturbación comienza a desplazarse por el espacio.
Así se forma una onda sonora.
Algo parecido sucede cuando golpeamos un tambor. En este caso es la membrana del instrumento la que vibra y provoca cambios de presión en el aire.
En un altavoz ocurre exactamente el mismo principio: su cono se desplaza hacia delante y hacia atrás siguiendo una señal eléctrica, generando variaciones de presión que posteriormente percibimos como sonido.
Por tanto, podemos resumir el proceso de una manera sencilla:
Vibración → onda sonora → propagación → oído → cerebro → percepción del sonido.
El sonido necesita un medio para propagarse
Una característica fundamental del sonido es que se trata de una onda mecánica.
Esto significa que necesita algún material a través del cual propagarse.
Puede viajar mediante:
- Gases, como el aire.
- Líquidos, como el agua.
- Sólidos, como madera, metal, hormigón o vidrio.
Por esta razón, en el vacío no podemos escuchar sonidos.
No existen suficientes partículas que puedan transmitir las vibraciones de unas a otras.
Esto explica también por qué las explosiones que vemos en muchas películas ambientadas en el espacio son una licencia cinematográfica: en el vacío espacial, un observador alejado no escucharía directamente esa explosión como la escuchamos en la Tierra.
¿A qué velocidad viaja el sonido?
La velocidad del sonido depende del medio por el que se propaga y de determinadas condiciones físicas.
En el aire, a una temperatura aproximada de 20 °C, el sonido viaja alrededor de:
343 metros por segundo.
Es decir, aproximadamente:
1.235 km/h.
Esta velocidad explica un fenómeno cotidiano muy interesante.
Durante una tormenta vemos primero el relámpago y después escuchamos el trueno. Ambos fenómenos ocurren prácticamente al mismo tiempo, pero la luz viaja muchísimo más rápido que el sonido.
Podemos incluso realizar una estimación sencilla de la distancia de una tormenta contando los segundos entre el relámpago y el trueno.
Aproximadamente tres segundos representan alrededor de un kilómetro.
La frecuencia: sonidos graves y agudos
Una de las propiedades más importantes de una onda sonora es su frecuencia.
La frecuencia indica cuántos ciclos o vibraciones se producen durante un segundo y se mide en hercios (Hz).
Por ejemplo:
100 Hz = 100 ciclos por segundo.
La frecuencia está directamente relacionada con nuestra percepción de la altura del sonido.
Las frecuencias bajas las percibimos como sonidos graves, mientras que las frecuencias altas las percibimos como sonidos agudos.
Como referencia, tradicionalmente se considera que una persona joven con audición saludable puede percibir aproximadamente frecuencias comprendidas entre:
20 Hz y 20.000 Hz (20 kHz).
Sin embargo, este rango suele reducirse con la edad y depende de cada persona.
En música podemos encontrar aproximadamente:
- Un bajo eléctrico ocupando buena parte de las frecuencias graves y medias-graves.
- Una guitarra extendiéndose principalmente por la zona de medios.
- Los platos de una batería generando abundante información en frecuencias altas.
Esta distribución de frecuencias resulta fundamental cuando comenzamos a trabajar con ecualización y mezcla.
Amplitud: la intensidad del sonido
Otra característica fundamental de una onda es su amplitud.
Simplificando, la amplitud está relacionada con la magnitud de las variaciones de presión producidas por la onda sonora.
Cuanto mayores sean esas variaciones, mayor puede ser la intensidad sonora.
En audio solemos encontrarnos constantemente con los decibelios (dB), aunque es importante recordar que el decibelio es una unidad logarítmica y que existen diferentes referencias según aquello que estemos midiendo.
Por ejemplo, no significa exactamente lo mismo hablar de dB SPL, dBFS o dBu.
Esta diferencia será especialmente importante cuando entremos en futuros artículos sobre grabación, mezcla, mastering y audio digital.
¿Qué es el timbre?
Podemos tocar exactamente la misma nota con una guitarra, un piano, un violín y un sintetizador y reconocer inmediatamente que estamos escuchando instrumentos diferentes.
¿Por qué?
Principalmente por el timbre.
Los sonidos musicales reales normalmente no están formados por una única frecuencia. Contienen una combinación compleja de una frecuencia fundamental y diferentes componentes espectrales o armónicos, además de transitorios, envolventes y otros elementos.
La forma en la que se combinan todos ellos contribuye enormemente a determinar el carácter del sonido.
Por eso podemos distinguir una guitarra acústica de una eléctrica incluso aunque ambas interpreten la misma nota con una intensidad similar.
El timbre es uno de los conceptos más importantes tanto en música como en producción y diseño sonoro.
Longitud de onda
La frecuencia está relacionada con otra propiedad física denominada longitud de onda.
La longitud de onda representa la distancia que ocupa un ciclo completo de una onda.
Existe una relación fundamental:
Longitud de onda = velocidad del sonido / frecuencia
Esto tiene consecuencias muy importantes en acústica.
Las frecuencias graves poseen longitudes de onda mucho mayores que las frecuencias agudas.
Por ejemplo, tomando aproximadamente 343 m/s como velocidad del sonido:
- 100 Hz → longitud de onda aproximada de 3,43 metros.
- 1.000 Hz → aproximadamente 34,3 centímetros.
- 10.000 Hz → aproximadamente 3,43 centímetros.
Esto ayuda a entender por qué controlar los graves dentro de una habitación puede resultar especialmente complicado y por qué la acústica de una sala influye tanto en una grabación o una mezcla.
Reflexión, absorción y reverberación
Cuando una onda sonora encuentra una superficie pueden suceder diferentes fenómenos.
Parte de su energía puede ser absorbida, parte puede reflejarse y parte puede transmitirse a través del material.
Estas interacciones son fundamentales para comprender la acústica.
Cuando hablamos dentro de una habitación, nuestra voz no viaja únicamente de nuestra boca directamente hasta los oídos de otra persona. Parte del sonido alcanza paredes, techo, suelo, muebles y otros objetos y posteriormente se refleja.
La combinación de una enorme cantidad de estas reflexiones contribuye a generar lo que conocemos como reverberación.
Por eso nuestra voz no suena igual en un dormitorio, una iglesia, un estudio de grabación o una nave industrial.
El espacio también forma parte del sonido que escuchamos.
Del sonido físico a nuestra percepción
Hasta ahora hemos hablado principalmente de física, pero escuchar es también un fenómeno biológico y psicológico.
Las ondas sonoras alcanzan nuestro oído, donde las variaciones de presión terminan transformándose en señales que nuestro sistema nervioso puede procesar.
Finalmente es el cerebro quien interpreta esa información.
Y aquí aparece una distinción fascinante.
Una cosa es el fenómeno físico que podemos medir mediante frecuencia, presión, duración o espectro, y otra es cómo lo percibimos.
Dos sonidos físicamente diferentes pueden producir sensaciones similares, mientras que pequeños cambios físicos pueden modificar considerablemente nuestra percepción.
El estudio de esta relación entre las propiedades físicas del sonido y nuestra percepción pertenece en buena medida al campo de la psicoacústica.
Sonido analógico y sonido digital
El sonido que existe en el mundo físico es continuo.
Cuando utilizamos un micrófono, transformamos esas variaciones de presión acústica en una señal eléctrica.
Para trabajar posteriormente con ella dentro de un ordenador, una interfaz de audio realiza otra transformación: convierte esa señal analógica en información digital mediante un proceso denominado conversión analógico-digital (A/D).
Aquí aparecen conceptos fundamentales del audio digital como:
- Frecuencia de muestreo.
- Profundidad de bits.
- Rango dinámico.
- Conversión A/D y D/A.
- Clipping digital.
Por ejemplo, trabajar a 44,1 kHz significa que el sistema toma 44.100 muestras por segundo de la señal durante el proceso de digitalización.
Comprender estos conceptos resulta esencial para saber qué ocurre realmente cuando grabamos música en un DAW.
Del sonido a la música
El sonido y la música están íntimamente relacionados, pero no todo sonido es necesariamente música.
La música surge cuando organizamos sonidos —y también silencios— dentro del tiempo siguiendo determinadas relaciones de ritmo, altura, intensidad, timbre, textura y estructura.
Un golpe aislado puede ser simplemente un sonido.
Pero si repetimos diferentes golpes siguiendo un patrón temporal podemos construir un ritmo.
Si añadimos sonidos con diferentes alturas podemos crear melodías y armonías.
Así, aquello que comienza siendo un fenómeno físico termina convirtiéndose en una forma de expresión artística.
Y esa transformación probablemente sea una de las cosas más fascinantes del sonido.
Conclusión: entender el sonido para entender la música
El sonido nace de una vibración, se propaga mediante ondas mecánicas a través de un medio y finalmente nuestro sistema auditivo y nuestro cerebro lo convierten en una experiencia perceptiva.
Conceptos como frecuencia, amplitud, timbre, longitud de onda, reflexión, absorción y reverberación permiten comprender mejor lo que escuchamos diariamente.
Pero para un músico, productor o técnico de sonido este conocimiento tiene además una utilidad práctica enorme.
Cuando movemos un ecualizador estamos modificando determinadas zonas del espectro. Cuando comprimimos una señal estamos actuando sobre su dinámica. Cuando colocamos un micrófono estamos capturando una combinación entre la fuente sonora y el espacio. Y cuando mezclamos una canción estamos tomando constantemente decisiones basadas, consciente o inconscientemente, en todos estos fenómenos.
Comprender el sonido es comenzar a comprender la materia prima con la que construimos la música.
Y este es solo el comienzo.