1.5 Los armónicos y el timbre de los instrumentos

25-10-2012
1.5 Los armónicos y el timbre de los instrumentos
La simplificación más básica que hacemos de un instrumento musical es un
sistema constituido por una fuente y un filtro. En el caso nuestro la fuente será todo
aquello que genere una vibración con una altura de tono definida, como las cuerdas
del piano, y el filtro será la parte del instrumento que se encarga de amplificar ese
sonido generado, como la caja de un violín, la tapa armónica del piano, etc.
Cuando escuchamos el sonido que produce una guitarra o un violín, no estamos
escuchando el sonido producido por las cuerdas. Si colocamos en tensión una cuerda
en una mesa de cemento y la pulsamos, la cuerda emitirá un sonido con una altura de
tono definida pero no conseguiremos escuchar nada a no ser que nos acerquemos
mucho a ésta, la cuerda por si sola mueve muy poco aire y la presión acústica que
genera es muy débil, necesitamos de otro sistema que amplifique esas vibraciones que
produce. Esta función la hace, en el caso del violín, la caja de resonancia. La fuente
produce muchos armónicos con amplitud muy pequeña que pasan a través del puente
al filtro, un sistema capaz de generar suficiente presión sonora.
De todos los armónicos que produce la fuente y que pasan al filtro
afortunadamente no todos ellos se amplifican, solo aquellas frecuencias a las que la
caja de resonancia es capaz de responder, atenuando los demás. El filtro es, en gran
parte, lo que da el timbre característico a los instrumentos.
Los buenos instrumentos tienen cajas armónicas con resonancias limpias, altas
y separadas para amplificar mucho un número reducido de armónicos de la fuente, lo
que le confiere al sonido una claridad que no tendría si todos los armónicos que le
llegan fueran amplificados. El exceso de armónicos amplificados hace que el timbre del
instrumento sea más áspero.
La separación entre fuente y filtro a veces no es muy clara. En los instrumentos
de viento-metal la fuente pueden ser los labios del intérprete y en los de vientomadera la lengüeta. Entre fuente y filtro existe una interacción. La vibración que
generan los labios o la lengüeta no tiene una altura de tono definida, ésta se consigue
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con la longitud vibrante de la columna de aire por lo que este espacio hueco
delimitado por la longitud del tubo también será parte de la fuente.
A continuación mostramos el espectro de un clarinete y de un saxofón, para
observar las diferencias entre los armónicos que potencian:
De una manera muy general podríamos decir que la contribución de cada
armónico al timbre del sonido es la que sigue:
El sonido fundamental proporciona por sí solo la misma sensación de altura que
el fundamental con todos sus armónicos; decimos que la frecuencia de la nota que se
oye es igual a la del sonido fundamental.
Puede ocurrir que el fundamental tenga amplitud nula y aun así la altura de
tono que vivenciemos sea la de ese supuesto fundamental (sonidos diferenciales). Esto
ocurre siempre y cuando existan o suenen el resto de los sonidos de la serie. El oído
reconstruye el sonido que falta como si dedujese este resultado de una ecuación cuya
única solución posible es esta fundamental.
Si el sonido que nos llega contiene armónicos solo de baja frecuencia decimos
que el timbre del sonido es oscuro o mate. Si contiene armónicos de alta frecuencia y
ninguno grave entonces decimos que tiene un timbre chillón, agrio, etc. Los armónicos
graves le dan cuerpo a un instrumento, calidez, si faltan el carácter se torna metálico.
Un sonido brillante es aquel que también tiene armónicos de alta frecuencia
además de los graves. Si el sonido está equilibrado en todo el espectro de frecuencias
decimos que es un sonido redondo.
Los sonidos nasales están caracterizados por tener armónicos muy amplios en
la zona de frecuencias cercana a 1200-1500 Hz. Los instrumentos que tengan alguna
resonancia en esta zona tendrán un timbre nasal. Un sonido silbante es aquel que
tiene un mayor número de armónicos en la zona de 5000 Hz.
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