Sonido

El sonido es una sensación que se produce en el oído debido a las oscilaciones de la presión del aire, o de la densidad de un medio, provocadas por la propagación de ondas. Estas ondas hacen que el tímpano del oído vibre, y este movimiento se traduce en otros tipos de energía dentro del oído, que finalmente se envían al cerebro en forma de impulsos eléctricos para su análisis.

A nivel físico, dado que las ondas sonoras se dan en el tiempo y en el espacio, hay dos tipos de representaciones. La primera, como una variación de voltaje o corriente de datos en el tiempo, y permite visualizar las siguientes características físicas del sonido: Periodo, Frecuencia y Amplitud.

Periodo, es el tiempo que tarda en finalizar una onda u oscilación, se mide en unidades de tiempo (segundos) y se representa por la letra T. Es una característica relacionada con la duración.
Frecuencia, viene definida por el número de ondas en un segundo. La unidad de medida es el Hercio (Hz). El rango de frecuencias audibles es de 20 a 20.000 Hz. Se representa por la letra f y es la inversa del periodo. f = 1/ T. Es una característica relacionada con el tono.
Amplitud, indica el nivel de potencia en que se han producido las oscilaciones. Mayor amplitud implica sonido más fuerte y menor amplitud, sonido más débil. Es una característica relacionada con el volumen.

En el otro tipo de representación el eje horizontal corresponde al espacio, en lugar de al tiempo, y lo que en el anterior gráfico representa el periodo, pasa a representar la longitud de onda (λ), que es el espacio recorrido en un periodo de tiempo, dando lugar a una nueva fórmula para definir la frecuencia:

Frecuencia = velocidad (v) / longitud de onda (λ)

Características perceptivas del sonido

Desde el punto perceptivo, los parámetros del sonido son seis: Tono (o altura), Volumen (o intensidad), Timbre (o color), Duración (o tempo), Articulación (o envolvente) y Difusión (o espacialización)

Tono o Altura (Pitch)	Agudo, medio, grave
Intensidad o Volumen	Alto o fuerte, bajo, débil o suave
Timbre o Color	Series armónicas de la onda (o parciales). Según las características de la fuente sonora (ej: cada instrumento tiene un timbre distinto aunque toquen la misma nota)
Duración	Tiempo de vibración: Largo o corto. Relacionado con el tempo, los bpm y el ritmo cardiaco
Articulación o envolvente	La articulación del sonido en: Ataque (Attack), Decaimiento (Decay), Sostenimiento (Sustain) y Desvanecimiento (Release)
Difusión o Espacialización	Percibir desde qué dirección viene el sonido, cuál es la ubicación espacial del sonido

Timbre

El timbre se corresponde físicamente con las series armónicas de una onda sonora. A esta onda sonora se le denomina fundamental y, en función de la fuente que produzca el sonido y del medio en el que se propaga, se generan una serie de frecuencias armónicas, o parciales, que tienen distinta amplitud, frecuencia y periodo, pero que están armónicamente relacionadas entre sí.

En la naturaleza no se dan ondas sinusoidales puras (solo la fundamental), como la dibujada en el gráfico anterior, sino que percibimos, junto a la onda fundamental, una serie de frecuencias parciales que producen una sensación de sonido determinada.

El objeto fft extractor descompone una señal sonora en sus ondas parciales, analiza el espectro de cada frecuencia y transmite los datos de ese análisis a través de un vector. Si conectamos este vector con el objeto sonogram (de la categoría GUI) vemos la representación gráfica de la onda fundamental y las parciales, la representación del sonograma o espectograma ayuda a entender mejor el color o timbre del sonido.

Formas de onda

En la generación de sonido digital hay unas formas de onda básicas estandarizadas que se utilizan como punto de partida para la composición de ondas más complejas mediante la modulación de frecuencia, esta modulación se realiza con osciladores. Los cuatro tipos de formas de onda básicas son:

Onda sinusoide (sine). Este tipo de ondas solo contienen la onda fundamental sin parciales o armónicos (series armónicas) y sólo se pueden producir electrónicamente.

Onda sinusoide A4, 440 hz

Onda triangular (triangle), que contiene la fundamental y las series armónicas (o parciales) impares, cuyas amplitudes mantienen una relación de 1/n2, siendo n el número que corresponde a la serie de armónicos.

Onda triangular C2, 65.4064 hz

Onda de pulso (pulse). La forma más común de pulso es la onda cuadrada (square) que a tiene la particularidad de que su relación entre compresión y rarefacción es 2:1, pero en las ondas de pulso esta relación se puede cambiar, regulando el ancho del pulso (pulse width). Las ondas de pulso y las cuadradas contienen la onda fundamental y las series armónicas impares, pero en este caso con una relación entre su amplitud de 1/n, por lo que su sonoridad es muy distinta a la onda triangular.

Onda pulso A2, 110 hz

Onda cuadrada A2, 110 hz

Onda de diente de sierra (sawtooth). Contiene junto a la onda fundamental todas las series armónicas, pares e impares, y su relación de amplitud es 1/n.

Onda diente de sierra C2, 65.4064 hz

Dentro de los tipos de onda también se considera el ruido (noise), se puede generar: ruido blanco; ruido rosa; ruido marrón

Objeto Oscillator

El objeto oscillator constituye la base de las técnicas de síntesis de sonido. Modula repetitivamente las formas de onda básicas regulando:
– Pitch (frecuencia fundamental).Los osciladores se controlan generalmente con dispositivos de protocolo MIDI, por eso el rango del pitch va de 0 a 127 (valores MIDI) que se convertirá en un valor de frecuencia (Hz). El período de la forma de onda se repetirá de acuerdo con la frecuencia especificada.
– Level (volumen o amplitud). Tiene un rango de 0 a 1.
– Detune. Para afinar o desafinar la modulación de las formas de onda entre sí y crear tonos más complejos. Su rango va de -12 a 12.
– Fine. Reajustan la afinación en un rango de -1 a +1 semitono.
– PW (Pulse Width). Controla el ancho de la forma de onda pulse. Su rango va de 0 a 1, cuando está en 0 estrecha la forma en ‘pico’, cuando está en 1 la forma de onda quedará totalmente plana (100% de ancho).

Además de estos ajustes generales, en cada forma de onda se puede regular su volumen (level).

Objeto ADSR envelope

La envolvente se representa mediante un gráfico que representa la articulación del sonido en el tiempo. El objeto ADSR envelope de Mosaic permite ajustar los parámetros de la articulación y también el dominio temporal, la duración de ese sonido.

El objeto recibe la señal sonora por su primer inlet. Su segundo inlet recibe un bang, la periodicidad de estos bangs marcarán la duración del sonido. Los 4 inlets siguientes corresponden a:

A (Attack) ajusta el porcentaje de tiempo en el que se desarrolla el attack, desde el valor 0 a 1000. Attack es el tiempo que tarda el sonido en llegar al primer pico máximo de amplitud.
D (Decay) ajusta el porcentaje de tiempo desde la posición de attack hasta sustain, su rango va de 0 a 1000. Decay es el tiempo que tarda en descender la amplitud del sonido desde la fase de attack hasta la de sustain.
S (Sustain) ajusta el nivel de amplitud de un sonido en el porcentaje de tiempo que hay entre el decay hasta que se inicie el release. Su rango va de 0 a 1
R (Release) ajusta el porcentaje de tiempo para pasar de la fase de sustain hasta 0.

Mientras que attack, decay y release se refieren al tiempo, sustain se refiere al nivel (volumen o amplitud).

En la interface del objeto hay otros 2 reguladores:

A.H. (Attack curve). Regula la curva en la fase de attack de la envolvente, desde una curva lineal más suave en dB (0.0) hasta una curva tipo-analógica más pronunciada (1.0).
R.H. (Release curve). Regula la curva en la fase de release de la envolvente, desde una curva lineal más suave en dB (0.0) hasta una curva tipo-analógica más dura (1.0).