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¿Por que podemos distinguir el sonido de un piano al de
una trompeta, o el de un violín a una viola, o la voz de nuestro hermano con la
de un amigo?
El timbre hace posible que cada instrumento pueda tener un
color determinado y particular que lo distingue de otros aun cuando su espectro
sonoro pueda parecer similar.
El timbre está formado por un conjunto de frecuencias de
alturas sonoras fijas (ámbito de formantes). De forma sencilla se puede decir
que el timbre lo forma la frecuencia fundamental del instrumento, más su
composición armónica.
La frecuencia fundamental de dos instrumentos diferentes
puede ser la misma, pero su composición armónica es diferente y es lo que hace
que los podamos distinguir.
Por ejemplo: si generamos una frecuencia de 440 Hz
con un piano y con una guitarra, aun cuando ambos están afinados en la misma
frecuencia y generando la misma, cada uno suena diferente. Esto es debido a que
cada instrumento genera una serie de armónicos según la construcción del propio
instrumento, en el piano el arpa metálica y la caja generan una serie de
armónicos con una serie de niveles sonoros que le dan su sonido característico.
En la guitarra la caja, las cuerdas etc. le confieren a la misma frecuencia un
sonido diferente.
La forma de ejecutar el instrumento y la intensidad
hacen también que el timbre varíe, al hacer variar su composición armónica.
Muchos de los sonidos que escuchamos están compuestos por varias ondas simultaneas, aun que el oído humano las percibe como una sola. Un ejemplo fácil de reconocer el timbre tónico es en la voz, donde el tono fundamental de cada sonido es el que producen las vibraciones de las cuerdas vocales y los tonos secundarios resultan de las otras resonancias que aquel produce en las cavidades del canal vocal de acuerdo con la posición de los órganos articuladores. En este conjunto de tono fundamental y tonos secundarios, el resonador predominante es el que determina la matiz característica de cada sonido.
Los sonidos complejos no periódicos (no tónicos) son aquellos que no contienen información precisa, es decir, que están compuesto por varias alturas superpuestas. Estos cambian constantemente sin exhibir ningún patrón o ciclo que se repita en el tiempo. Sin embargo se ha demostrado que mediante la técnica denominada transformada de Fourier, cualquier señal compleja no periódica puede ser descompuesta en un numero infinito de señales periódicas. A la misma vez la altura del sonido puede ser estable o variable durante su transcurso en el tiempo. Un ejemplo claro puede ser el ruido rosa, donde una señal con espectro de frecuencias es tal, que su densidad es inversamente proporcional a la frecuencia, esto hace que su contenido de energía disminuye en tres Db por octava, es decir, que esto hace que cada banda de frecuencias del mismo ancho en octavas contenga la misma energía total.
A través de nuestra audio percepción, somos capaces de diferenciar dos timbres sin importar su igual frecuencia fundamental o tono e intensidad. Se hace evidente al escuchar una altura tonal en una flauta y una trompeta, ambos tocan la misma nota, sin embargo, no emiten el mismo timbre. Esto se debe a la variación de altura espectral, el cual consiste en permitir distinguir la cantidad de armónicos presentes en la frecuencia analizada.
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