Tono de un Sonido

La Subjetividad del Tono: Desentrañando la Percepción de la Altura del Sonido

Si bien la frecuencia de un sonido es una magnitud física que puede ser medida objetivamente con precisión mediante diversos instrumentos, la altura o tono es una experiencia perceptual intrínsecamente subjetiva. Esto significa que, aunque un dispositivo pueda cuantificar las vibraciones por segundo de una onda sonora, la forma en que nuestro cerebro interpreta esa frecuencia como un tono agudo o grave está influenciada por una compleja interacción de factores.

 Figura 1. Ilustraría visualmente la diferencia fundamental entre la representación física de un sonido agudo (onda con mayor frecuencia, ciclos más rápidos por unidad de tiempo) y un sonido grave (onda con menor frecuencia, ciclos más lentos).

 

La No Linealidad entre Frecuencia y Tono Percibido

Aunque existe una tendencia general a percibir un sonido como más alto (de tono más agudo) cuando su frecuencia aumenta, esta relación no es lineal. Un incremento constante en la frecuencia no se traduce necesariamente en un incremento proporcional en la sensación de altura. La sensibilidad de nuestro oído a los cambios de frecuencia varía a lo largo del espectro audible. Por ejemplo, en las frecuencias bajas, un pequeño cambio en Hz puede generar una diferencia de tono notable, mientras que en las frecuencias altas, se requiere un cambio mucho mayor para percibir la misma diferencia de altura.

La Influencia de la Intensidad y la Frecuencia en la Percepción del Tono

La valoración subjetiva del tono no está determinada únicamente por la frecuencia. La intensidad (o volumen) del sonido y el valor absoluto de la frecuencia también juegan un papel crucial en cómo percibimos la altura:

• Frecuencias Inferiores a 1.000 Hz: Si la frecuencia de un sonido es menor de 1.000 Hz (incluida), un aumento en la intensidad generalmente provoca una percepción de que el tono disminuye. Imagina un bajo profundo que parece volverse aún más grave al aumentar el volumen.

• Frecuencias entre 1.000 Hz y 5.000 Hz: En este rango de frecuencias medias, la percepción del tono es relativamente independiente de la intensidad. Los cambios en el volumen tienen un impacto mínimo en si percibimos el sonido como más agudo o más grave.

• Frecuencias Superiores a 5.000 Hz: Para sonidos con frecuencias por encima de los 5.000 Hz, un aumento en la intensidad tiende a provocar una percepción de que el tono aumenta. Un silbido agudo podría percibirse como aún más alto al aumentar su volumen.

Para cuantificar subjetivamente la altura o tono, se utiliza la unidad "Mel". Un cambio de 1 Mel representa una diferencia de tono que los oyentes consideran subjetivamente igual. En ocasiones, también se utiliza la escala "Bark", donde 1 Bark equivale aproximadamente a 100 Mels. Estas escalas psicofísicas buscan mapear la frecuencia física a la percepción subjetiva del tono de una manera más lineal que la escala de Hertz.

La Interacción Compleja de Tonos: Combinación y Diferencia

Cuando dos o más tonos suenan simultáneamente, nuestro sistema auditivo no solo los percibe individualmente, sino que también genera tonos adicionales a través de procesos de interacción no lineal en el oído interno.

• Combinación de Tonos: Si dos tonos altos tienen una diferencia de frecuencia mayor de aproximadamente 50 Hz, el oído puede producir tonos de combinación que son percibidos como nuevas alturas. Estos tonos de combinación corresponden a la suma (f1 + f2 ) y la diferencia (∣f1 − f2∣) de las frecuencias de los dos tonos originales, así como a las sumas y diferencias de sus armónicos. Estos tonos generados internamente pueden enriquecer la experiencia sonora, añadiendo complejidad y color al sonido percibido.

• Diferencia de Tonos: La frecuencia de la diferencia entre dos tonos puede ser percibida como un tono separado, especialmente cuando esta diferencia es menor que las frecuencias de los tonos originales. Por ejemplo, la combinación de un tono de 2000 Hz y otro de 2500 Hz puede generar una diferencia de tono audible de 500 Hz. Este fenómeno es fundamental en la percepción de acordes y la creación de la sensación de "bajo" en sistemas de reproducción que carecen de frecuencias realmente bajas (a través del tono de diferencia generado por los armónicos de frecuencias más altas).

Pulsaciones: Una Herramienta Subjetiva para la Afinación

Un fenómeno auditivo particularmente interesante ocurre cuando dos tonos tienen frecuencias muy cercanas y amplitudes similares: se producen pulsaciones en la intensidad del sonido percibido. La frecuencia de estas pulsaciones es igual a la diferencia entre las dos frecuencias de los tonos originales (∣f1 − f2∣).

 Figura 2: Muestra una representación visual del proceso de afinación de un piano, donde el técnico escucha atentamente las pulsaciones entre las cuerdas de un mismo unísono o entre intervalos armónicos.

El fenómeno de las pulsaciones es una herramienta invaluable en la afinación de instrumentos musicales. Un afinador experimentado escucha la velocidad de las pulsaciones entre dos cuerdas o notas que deberían estar afinadas a la misma altura. A medida que las frecuencias de las notas se acercan, la velocidad de las pulsaciones disminuye. Cuando las pulsaciones desaparecen o se vuelven muy lentas, indica que las notas están muy cerca de la misma frecuencia, es decir, afinadas (o intencionalmente desafinadas en ciertos contextos estilísticos).

En un piano bien afinado, no todas las notas están perfectamente temperadas (afinadas a intervalos matemáticamente puros). Los afinadores ajustan ligeramente la afinación escuchando las pulsaciones resultantes entre diferentes intervalos para lograr un sonido armónicamente equilibrado en todo el registro del instrumento. Estas pulsaciones son una manifestación de la incapacidad del oído para separar claramente notas con frecuencias muy próximas, lo que lleva a la percepción de una modulación en la intensidad del sonido resultante de la superposición de las ondas.

La síntesis de una tercera onda resultante de la combinación de dos ondas sonoras representa la suma de sus amplitudes cuando están en fase (reforzándose mutuamente, resultando en un sonido más fuerte) y la diferencia de sus amplitudes cuando están fuera de fase (cancelándose parcialmente, resultando en un sonido más débil). Las pulsaciones son una manifestación de esta interferencia constructiva y destructiva que ocurre periódicamente cuando las dos ondas tienen frecuencias ligeramente diferentes.

En resumen, la percepción del tono es un proceso fascinante y complejo que va más allá de la simple medición de la frecuencia. Está moldeada por la intensidad del sonido, la región del espectro frecuencial en la que se encuentra y las interacciones con otros tonos presentes. Comprender estos principios de la psicoacústica es fundamental no solo para los músicos y afinadores, sino también para los ingenieros de sonido, productores musicales y cualquier persona interesada en la rica y subjetiva experiencia del sonido.