Circuitos
Generación electrónica de sonidos (I)
La generación de sonidos es uno más de los muchos ámbitos en los que la electrónica ha jugado un papel revolucionario en las últimas décadas, permitiendo la aparición de nuevos tipos de instrumentos musicales y posibilitando reproducir con una gran fidelidad las peculiaridades de muchos de los instrumentos ya existentes.
Antes de aprender las bases de la generación de sonidos, es interesante conocer qué es el sonido desde el punto de vista de la física y cómo podemos caracterizar sus diferentes propiedades. En esencia, el sonido consiste en ondas mecánicas que se propagan a través de un medio, que puede ser un fluido (el aire o el agua, por ejemplo) o un sólido (por ejemplo, un metal). Estas ondas se propagan mediante la vibración de las moléculas del medio correspondiente (por ejemplo, las moléculas del aire que nos rodea): las ondas que así se forman tienen propagación longitudinal, como se muestra en la siguiente imagen:
Como podemos ver, cada una de las partículas oscila longitudinalmente respecto a su posición con una amplitud determinada, pero no sufre un desplazamiento neto. Sin embargo, sí podemos apreciar cómo existe un movimiento colectivo que implica un desplazamiento de izquierda a derecha en sucesivas oleadas. Esa sería la onda sonora, que se podría caracterizar por una cierta frecuencia.
Los sonidos son por tanto perturbaciones de un medio (típicamente el aire que nos rodea) que, mediante un micrófono, podemos convertir en una señal eléctrica en voltaje variable en el tiempo. Si ese sonido es repetitivo (por ejemplo, una nota determinada mantenida en el tiempo), nos encontraremos con una señal periódica a la cual le podremos aplicar el análisis de Fourier para obtener sus componentes senoidales, al igual que se hace cuando estudiamos el fenómeno de la distorsión en circuitos amplificadores.
Si convertimos un sonido en una señal eléctrica, es posible realizar un análisis espectral (en el dominio de la frecuencia) obteniendo tanto su componente en frecuencia principal como sus diferentes tonos parciales, cuya intensidad es también una información importante a tener en cuenta.
Análisis de un sonido
En esta sección vamos a analizar cuáles son las componentes de un determinado sonido. Para ello debemos cargar un archivo en formato .wav, para posteriormente realizar su análisis espectral y obtener sus componentes en frecuencia. En el selector de tiempos podremos elegir en qué tramo del sonido queremos hacer el análisis de Fourier. Una vez realizada la transformada, se muestra el espectro de la señal hasta 10 kHz y se señalan cuáles son los máximos en intensidad obtenidos. Finalmente, se realiza un análisis de transformada de Fourier en tiempos cortos o STFT, que nos permite determinar el espectrograma, que nos indica cómo evolucionan en el tiempo las componentes en frecuencia.
Carga y reproducción del archivo
Seleccione a continuación el archivo .wav que desea analizar. Una vez cargado, puede reproducirlo. Se muestra también la variación temporal del sonido en una gráfica, en la que se puede ampliar la escala para verla con más detalle y analizar la evolución temporal del sonido. En el eje horizontal el tiempo se muestra en milisegundos (ms), y en el eje vertical en unidades arbitrarias (u.a.).
Análisis en frecuencia
El análisis de Fourier del archivo cargado nos permite conocer las principales componentes de este sonido. A continuación, se puede indica el tiempo inicial y el tiempo final (en milisegundos) sobre los que realizar la transformada de Fourier, mostrándose el resultado al pulsar el botón. Podemos elegir entre dos opciones, por una parte, la transformada discreta de Fourier o DFT, y por otra, la transformada rápida de Fourier o FFT.
Intervalo de muestreo: ms - ms
Análisis:
Número máximo de picos: ;
Límite sobre el principal (%): %;
Separación mínima (Hz): Hz
Espectrograma
Finalmente, podemos realizar un análisis más detallado de la respuesta en frecuencia estudiando el espectrograma, que nos permite ver la evolución temporal de las diferentes componentes en frecuencia del sonido, observando así, por ejemplo, si ciertas frecuencias se atenúan antes que otras. Al pulsar el botón se calculará y representará el espectrograma (es posible que tarde unos pocos segundos en mostrarse).
Generación de sonidos
PENDIENTE DE REALIZARPaso 1
Paso 2