Tono fundamental, armónicos y timbre · misma altura, otro sonido

El problema

0:01Misma altura. Igual de fuerte. Y aun así oyes al momento que son dos cosas distintas.

De qué depende el tono más grave

0:13Vamos al principio. Pulsa una cuerda tensa y empieza a vibrar. El tono que oyes entonces es el de la frecuencia más baja a la que esa cuerda puede vibrar, y ese es el tono fundamental. De qué depende ese tono fundamental se ve en tres pasos.

0:27Acorta la cuerda y el tono fundamental sube. Coge una cuerda más fina y el tono fundamental sube. Ténsala más y el tono fundamental vuelve a subir. En un instrumento en el que soplas, pasa lo mismo pero en el aire mismo. Allí la longitud de la columna de aire que vibra fija el tono fundamental: columna de aire más larga, tono más grave.

0:53Por eso el tono cambia si abres o cierras agujeros, porque así acortas o alargas esa columna de aire. Aquí hay dos cuerdas tensas. Igual de largas y gruesas, pero la de arriba está más tensa. ¿Cuál de las dos da el tono más agudo?

Qué más suena a la vez

1:15Ahora la parte que casi nadie espera. Esa cuerda no vibra solo en su tono fundamental. Vibra a la vez también en frecuencias múltiplos enteros de ese tono fundamental, y a eso lo llamamos los armónicos. Toma un tono fundamental de doscientas vibraciones por segundo.

1:33Esa misma cuerda vibra en ese mismo momento también en cuatrocientas, y en seiscientas, y en ochocientas. Dos, tres, cuatro veces el tono fundamental. Fíjate: a la vez. No son tonos que vienen uno tras otro, ni son tonos que oigas por separado.

1:50Están todos en el mismo momento. Y son más débiles que el tono fundamental: las amplitudes de los armónicos son menores.

Por qué oyes uno solo

2:00Si esas cuatro vibraciones están a la vez, ¿por qué solo oyes una? Porque se suman entre sí. En cada momento sumas las elongaciones del fundamental y de todos los armónicos, todas juntas, y lo que queda es una onda. Una onda irregular, muy distinta de esas ondas limpias sueltas.

2:22Ese es el sonido compuesto. Tu oído recibe esa única onda. Y por eso oyes un solo tono, con la altura del tono fundamental. Los armónicos no los oyes como tonos sueltos. Los oyes en el carácter del sonido.

El sonido propio

2:39Y ahora al principio. ¿Qué diferencia entonces esos dos sonidos de antes? No todos los armónicos se amplifican igual. Depende de por dónde tiene que pasar la vibración: del material, de la forma, del tamaño del espacio de alrededor. Unos armónicos salen amplificados, otros apenas.

3:01Qué armónicos son fuertes y cuáles débiles, eso hace el sonido propio. A eso lo llamamos el timbre. Con "aa" y "u" cambio solo la forma de mi boca. La vibración de mis cuerdas vocales no cambia, así que el tono fundamental queda igual. Pero la forma del espacio de encima cambia, y con ella qué armónicos se amplifican.

3:25Mismo tono fundamental, otra mezcla, otro sonido.

Una octava no es un armónico

3:30Queda una palabra que necesitas, y se confunde a menudo con un armónico. Si duplicas la frecuencia de una nota musical, obtienes la misma nota, solo que más aguda. Dices que esa nota está una octava más arriba. De doscientos a cuatrocientos es una octava.

3:50Y ahí está la confusión. Cuatrocientos es también justo el primer armónico superior de ese tono fundamental de doscientos. Aun así son dos cosas muy distintas. Una octava es una distancia entre dos notas que tocas una tras otra. Un armónico es algo que suena dentro del mismo tono, en el mismo momento, sin que hagas nada.

4:12Por separado, o a la vez. Esa es la diferencia. Tres cosas para recordar. Uno: el tono fundamental es el más grave de una cuerda o columna de aire que vibra, y depende de la longitud, y en una cuerda del grosor y la tensión. Más corta, fina, tensa: las tres más agudo.

4:32Dos: junto al tono fundamental suenan los armónicos, en múltiplos enteros del tono fundamental y con amplitudes menores. Sumados forman un sonido compuesto. Tres: qué armónicos se hacen fuertes y cuáles débiles, eso es el timbre. Por eso el mismo tono en dos fuentes distintas no suena igual.

4:54Dos preguntas Primera: un tono fundamental es ciento cincuenta vibraciones por segundo. ¿Los dos primeros armónicos superiores? Segunda: dos fuentes tocan exactamente el mismo tono, igual de fuerte, y aun así oyes la diferencia al momento. ¿Qué es lo que sí difiere?

5:13La primera: los armónicos son múltiplos enteros, así que dos por ciento cincuenta es trescientos, y tres por ciento cincuenta es cuatrocientos cincuenta. Si te salen trescientos y seiscientos, has ido duplicando en lugar de ir sumando el tono fundamental.

5:32Y la segunda: el timbre. El fundamental es igual en los dos, porque el tono es igual. Lo que difiere es qué armónicos suenan fuerte y cuáles apenas. Ya sabes de qué depende el tono fundamental, que encima suenan armónicos, y que su mezcla hace el sonido propio.

5:53Cómo se calcula qué tono da un tubo de una longitud dada, hay un vídeo aparte sobre eso en el canal.