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Harmónicos, formantes, timbres y temas afines (incluido en Conversaciones con Vicente Fuentes)
Precisemos estos conceptos, no siempre bien esclarecidos. Sabemos que todo sonido puede ser considerado como compuesto de una suma infinita de las llamadas frecuencias simples, o sea, sonidos elementales que consisten en una oscilación suave de la presión del aire, cuya forma de onda es llamada senoidal o sinusoidal, por razones obvias. El efecto sonoro de este sonido elemental, es por un lado la audición de un tono (pitch), esa cualidad que va del agudo al grave o carácter de ese sonido Por otra parte el timbre o color o carácter de ese sonido, es suave, pobre, puro, como un silbido. Así que, conocemos ya dos cualidades de estos sonidos elementales: su timbre y su tono. El tono está ligado a la tasa de repetición de su forma de onda o frecuencia.
Se mide esta frecuencia en oscilaciones por segundo, sabiendo que la oscilación tiene una parte positiva, sobrepresión y una `parte negativa o infrapresión.. Vea aquí la forma de onda de ese seno y pulse sobre la figura para oírlo.
Si nosotros ahora intentamos descomponer este seno en una suma de senos encontraremos un solo sumando. S representamos ese únicos sumando en un sistema de coordenadas donde tenemos en abscisas, eje X, la frecuencia y en ordenadas eje Y, la intensidad de esa frecuencia, es decir el valor que alcanza cuando es positivo (aproximadamente), encontraremos un gráfico con una línea vertical, tan alta cono la intensidad de ese seno, y situada tan a la derecha como sea su frecuencia. Hemos encontrado el espectro de un seno, o sonido elemental.
Si ahora añadimos otros senos al anterior, cuyas frecuencias sean múltiplos de la de la anterior, observaremos que la frecuencia de la onda así compuesta, no ha variado, porque el seno inicial repite su forma de onda cada cierto tiempo, llamado su periodo, el seno de frecuencia doble repite su forma dos veces en el periodo de la primera, y así sucesivamente, encontrándose que cada periodo inicial comienzan a repetirse todos los senos compuestos o sumados.
Como el tono estaba ligado a la frecuencia de repetición de la forma de onda únicamente, el tono no habrá variado; pero el timbre sí, la composición de esos senos de frecuencias múltiples de la inicial confiere un caracter menos suave, más incisivo, mas duro, mas rico al nuevo sonido.
Pues bien, esos senos así sumados de frecuencias múltiples de uno de ellos, son los llaneados harmónicos y el primero es llamado fundamental o primer harmónico, y aquel cuya frecuencia es n veces la del fundamental será llamado el enésimo harmónico.
Si ahora representamos el espectro de este sonido compuesto, veremos que aparecerán una serie de líneas verticales equidistantes, situadas en los múltiplos de la frecuencia de la primera, a la izquierda. Este espectro es llamado espectro peine por la similitud con el utensilio para atusar el pelo. De modo que establecemos:
Todo sonido con tono presenta un espectro peine.
El espectro anterior es un espectro entre 0 y 2600 hz, del tipo peine, con las púas algo gruesas y en el cual se observan tres harmónicos de alta intensidad y frecuencias de l46 hertz el fundamental, y el doble y triple los dos siguientes; un cuarto harmónico de baja intensidad y luego otros tres harmónicos, el quinto, sexto y séptimo de gran intensidad. Si consideramos las frecuencia de los harmónicos centrales en esos dos grupos, que son aproximadamente 330 y 850 hertz, podemos definir unas zonas de frecuencia de alta intensidad en la que los armónicos son importantes. Hay otro material de baja intensidad (parte baja del gráfico) que corresponde a ruidos ambiente, siempre presentes.
Pues bien esas zonas son los llamados los formantes, en este caso los formantes correspondientes a un sonido entre [e] y [o] . Sus frecuencias centrales son como hemos visto 330 y 850 hertz. Estos formantes son los correlatos físicos del timbre vocálico, es decir, variando la situación de esos formantes, su frecuencia central, variamos correlativamente la vocal que percibimos.
Hemos relacionado el análisis acústico de este sonido vocálico con su timbre, la vocal.
Conviene ahora que lo relacionemos con el
modo de
producción en el aparato vocal, compuesto esquemáticamente de pulmones o
depósito del aire, laringe o productor de un sonido con tono, y tracto vocal,
el sistema de cavidades que conduce al exterior a través de boca y nariz,
compuesto de dentro a fuera, por: faringe, la úvula que conduce, si está cerrada,
a la boca a través de cavidades formada por paladar, lengua , dientes y
labios, si está caída o abierta, deja también pasar el aire a la cavidad nasal,
senos y fosas nasales.
Desde el punto de vista acústico, podemos admitir que el aire pulmonar a presión, pasa entre las cuerdas vocales haciéndolas vibrar con una frecuencia estable y por lo tanto un tono. La forma de vibración de las cuerdas vocales (parecida a la curva con fondo amarillo, obtenida al poner un micrófono debajo de la nuez) puede alternativamente ser considerada como un espectro peine, compuesto como sabemos del fundamental y harmónicos. Este espectro decrece regularmente, sin mostrar zonas preponderantes en frecuencia, lo que entraña un timbre neutro. Cuanto más parecida es esa cirva al seno presentado primeramente, más pobre en harmónicos es, más decrece el espectro a frecuencias altas.
Pero ese espectro peine que `podemos llamar inicial, al pasar por las cavidades antedichas hasta el exterior, va a sufrir alteraciones, en particular, nos interesan las cavidades o ensanchamientos del tracto vocal que se producen al alterar la posición de los elementos móviles del tracto vocal, principalmente lengua y mandíbula y secundariamente la úvula y los labios. Se expresa esto diciendo que el espectro inicial es filtrado, cambiado.
Este cambio no añade nuevas frecuencias al sonido inicial, pero sí aumenta o disminuye cada una de las ya existentes, todo esto en el caso de las vocales, y también en el de las consonantes nasales y líquidas, en su parte estable o permanente, tras su comienzo. Otras consonantes emplean además otras fuentes diferentes de sonido, como la fricción en estrechamientos del conducto, las oclusiones seguidas de liberaciones (explosiones) y otras más. Así que pueden coexistir esas fuentes, o quedar solamente una para cada uno de los alófonos o sonidos del habla.
El efecto acústico de estos cambios de forma del tracto y con la consiguiente formación de cavidades es la de convertir en el espectro inicial, un espectro neutro sin timbre especifico, en un especto con formantes, un espectro coloreado con timbre, generalmente de vocal, pero no solo, porque también las consonantes, tengan tono o no, tienen indudablemente un timbre, un timbre por el cual las reconocemos y las nombramos.
Al hablar de timbre, ese fenómenos tan global, debemos ahora distinguir el timbre que podemos llamar principal --al menos para el habla-- que es el timbre distintivo de cada sonido del habla, y un timbre secundario que corresponde más a la calidad o cualidad del sonido del habla que emitimos, es decir, podemos tener una `[e] siempre, pero esa e puede ser gangosa, plena, abierta, cerrada, etc. Este timbre secundario no lo es, claro, cuando se prepara y estudia la voz en detalle como ocurre en el canto y la locución profesional, sea informativa o artística.
Hay una terminología muy confusa en en dominio del canto. Se habla, por ejemplo, de los 'resonadores'. Un actor va a un profesor de dicción y le dice "Quiero trabajar los resonadores". Y mucho nos tememos que ni uno ni otro se refieran a algo concreto, físico, medible, sino a una vaga cualidad tímbrica que se alcanza empíricamente y que luego se atribuye a determinadas oquedades o cavidades óseas en las que 'resuena la voz'. En fin nos ponemos en marcha para buscar esos resonadores óseos.
Tras escribir lo anterior hojeamos el famoso --y bueno-- artículo de Sundberg "Acústica del Canto", y encontramos allí las ideas expresadas más arriba, aunque con muchísimo más detalle y calidad. Alude al final a posibles resonadores en cabeza y pecho, diciendo que no pueden influir apenas en el sonido emitido.
Seguimos esperando pruebas concretas, fehacientes de la existencia e importancia en su caso de estos resonadores misteriosos. Veamos la experiencia del cantante, ayudados por el testimonio de nuestra amiga Ana Rosa Lagunas, física y música y cantante, en una conversación informal pero viva y contendiente.
Hay que valorar la práctica, empírica, de los cantantes, que emiten música y sonido bellos. De modo que cuando dicen colocar el sonido en la cara, subirlo a ala cara, parece que quieren decir que bajo determinada colocación de los músculos, partes móviles del tracto y presión de aire, consiguen una sensación de vibración en los huesos de la cara. Si en esas condiciones el sonido emitido es más `potente y más pleno, es inmediato pensar que la cara emite, resuena. Pero esto no parece cierto. Simplemente sería una señal, un indicio de que se emite, por los lugares habituales, sin glamour, es decir, la boca y la nariz.
Se ve ese formante del canto en resonadores again.
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| Las famosas cuerdas vocales, abiertas para respirar, sin sonido. |
En un sentido sí es cierto que la cara resuena, pero en el sentido de una cuerda que vibra por simpatía: si alguna de las frecuencias emitidas en la voz coincide con uno de los modos de vibración de algún hueso facial, ese hueso vibrará, resonará. Es posible entonces que ese hueso hipotética comunique su vibración al resto de la cara.
¿Es necesario esta bajada a lo concreto del mundo etéreo de la voz, con sus 'proyecciones, 'colocaciones', 'columna de aire y demás?. Quizá no, pero si lo juzgamos muy conveniente para los técnicos del tema, como foniatras, profesores de canto y de voz en el teatro.
Algo podemos decir de voz de pecho y otros lugares y resonadores.
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| Las cuerdas vocales, azuladas, semiabiertas durante una vibración. Arriba los dos cartílagos aritoneideos, que acercan y separan, tensan o destensan las cuerdas. A los lados las bandas ventriculares., en rosa. A la drecha, las cuerdas cerradas, en otro momento de la vibración. |