3.1.3 Introducción al sonido digital

El sonido, al igual que el color, tiene una naturaleza física y otra perceptiva. A nivel perceptivo es la 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 sonoras. Estas ondas hacen que el tímpano 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.

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

Amplitud, indica el nivel de potencia en que se han producido las oscilaciones. Mayor amplitud implica sonido más fuerte y menor amplitud sonido débil.

En el segundo gráfico, el eje horizontal corresponde al espacio y permite representar la longitud de onda, 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


Desde el punto de las propiedades perceptivas básicas, el sonido se define por 4 parámetros: Tono (o altura), Intensidad (o volumen), Timbre (o color) y Duración. Estas propiedades mantienen relación con las características físicas:



Parámetros perceptivos	Parámetros físicos	Rango
Tono o Altura (Pitch)	Frecuencia	Agudo, medio, grave
Intensidad o Volumen	Amplitud	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 al tocar la misma nota)
Duración	Tiempo de vibración	Largo o corto



Los gráficos de onda anteriores corresponden a una onda de tipo sinusoidal, pero existen otras formas de onda básicas que se pueden generar a través de un osciloscopio o un sintetizador y que en la mayoría de los casos producen esa onda fundamental acompañada de series amónicas, también denominadas ondas parciales.



Formas de ondas sonoras básicas



La forma de onda sinusoidal solo contiene la onda fundamental sin parciales o armónicos. En la naturaleza no se dan ondas sinusoidales puras, y sólo se pueden producir electrónicamente.
La onda triangular 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
La forma más común de la onda de pulso es la onda cuadrada que tiene la particularidad de que su relación entre compresión y rarefacción es 2:1, por lo que existe únicamente en dos estados: alto y bajo, dando lugar a un sonido suave y hueco, pero en las ondas de pulso esta relación puede cambiar, ofrece un control adicional que permite variar la anchura de los pulsos. El beneficio es que la reducción de la anchura permite producir timbres finos junto a los sonidos anchos y huecos creados por una onda cuadrada. 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.
Las ondas de diente de sierra, contiene junto a la onda fundamental todas las series armónicas, pares e impares, y su relación de amplitud es 1/n
Además de estos tipos de onda regulares también se pueden generar otras que se denominan ruido. Las formas de onda de ruido crean una mezcla aleatoria de todas las frecuencias. El ruido puede ser "rosa", "blanco" o “marrón”, en función de la amplitud de las frecuencias que contenga.
El ruido blanco, tiene una distribución uniforme en el espectro audible (de 20 Hz a 20 kHz), es decir, su respuesta en frecuencia es plana porque la intensidad (amplitud) es constante para todas las frecuencias
El ruido rosa no tiene una respuesta en frecuencia plana, porque su intensidad decae 3 decibelios por octava, lo que hace que se perciba más pesado o profundo.
El ruido marrón no es muy común pero existente en la naturaleza y está compuesto principalmente por ondas graves y medias.