Define estos términos relacionados con la música con términos eléctricos

Question

Tengo una pregunta un tanto bizarra, no entiendo muy bien estos conceptos musicales y creo que algo de Electrotecnia podría ayudar en este caso, sobre todo con la fase analítica.

Suponiendo que consideres la música como una señal eléctrica, y tengas que definir las propiedades y los valores que deben ofrecer estas hipotéticas señales eléctricas :

• qué es un armónicos ? Por ejemplo, cuando se toca una sola nota en un piano y se pulsa una tecla, las demás teclas/cuerdas alrededor de esa tecla vibran y crean algo que se oye como una sola nota, pero que en realidad es algo compuesto de múltiples armónicos. ¿Cuál es el paralelismo en ingeniería eléctrica?
• qué es un Acordeón ?
• además, si tienes una nota que está estandarizada y definida para estar a X Hz, ¿esto significa que tienes X ancho de banda? ¿Qué cabe en ese ancho de banda? ¿Significa que si una nota suena a 50 Hz en una cuerda, puedo obtener ruido y armónicos adicionales de 0 a 50 Hz sólo en esa cuerda? ¿Es como tener un motor que produce corriente alterna a 50 Hz y que a veces puede sufrir picos o que necesita "limpiar" su propia salida?

Según mis intenciones me gustaría comparar estos conceptos con algo práctico y tal vez algunos componentes de trabajo como un transformador, una resistencia, un condensador, utiliza lo que quieras que se ajuste a la explicación.

Me gustaría saber cómo son las cosas, qué propiedades se expresan y en caso de diagramas e imágenes cuál es el dominio en el eje x y el dominio en el y.

Answer 1

Hay muchas preguntas en este post. En un intento muy breve de resumir este tema, una nota pura sería una onda sinusoidal en el dominio del tiempo. En el dominio de la frecuencia, se representa por un solo pico en un punto del eje x (ahora el eje de frecuencias que empieza en 0 y suele subir logarítmicamente).

"Un armónico de una onda es una frecuencia componente de la señal que es múltiplo entero de la frecuencia fundamental" http://en.wikipedia.org/wiki/Harmonic
Así que un armónico no es más que una frecuencia que es el doble o el triple o el cuádruple, etc. de la frecuencia original. La mayoría de las notas que emiten los instrumentos no son ondas sinusoidales puras, por lo que acaban produciendo algún tipo de armónico, como puede verse aquí: http://www.dspguide.com/ch11/5.htm

El ancho de banda es simplemente la medida de un rango de frecuencias. Una nota no es un ancho de banda. Una nota y sus armónicos podrían filtrarse con una resistencia y un condensador bien elegidos para filtrar un cierto ancho de banda que permita el paso de la nota y sus armónicos. Espero haberte aclarado un poco el mundo de las frecuencias...

Answer 2

Una sola nota es lo que se obtiene de un oscilador [de onda sinusoidal]. Si tu oscilador se desvía un poco, la frecuencia de salida cambiará: las variaciones de este tipo se denominan "fluctuación de frecuencia".

Si tienes un único oscilador de 50 Hz (Hetrz), y éste deriva en +/- 1 Hz, se podría decir que tiene un "ancho de banda" de 2 Hz (Fmax - Fmin).

Si añades MÁS osciladores, y cada uno está en algún múltiplo del original (100 Hz, 150 Hz, etc.), son armónicos. Si sumas el original y los armónicos, el efecto es "distorsionar" la señal original. La suma de todas estas fuentes ya no parece una onda sinusoidal. Puede ser cuadrada, triangular, en rampa... depende de cuántos armónicos añadas, cuáles y de qué tamaño sean.

Son los armónicos los que hacen que un piano suene a piano, en lugar de a violín.

Answer 3

Le sugiero que también avance examinando los aspectos mecánicos (física) y psicoacústicos de la música.

El significado musical de los sonidos se corresponde con el modo en que los humanos se han especializado para procesarlos, lo que a su vez es una adaptación a las características mecánicas/físicas de los objetos que los producen y que son importantes para nosotros. Especial interés suscita la coevolución del aparato fonador humano y la capacidad de detectar matices sonoros.

Por tanto, somos buenos en "nota" (frecuencia fundamental) y "timbre" (mezcla de armónicos). Esta relación en concreto se puede entender fácilmente observando la vibración de las cuerdas (una guitarra es un instrumento fácil de examinar, pero también se puede aplicar a un piano, etc.). Sobre todo si se puede observar con una luz estroboscópica.

La cuerda, trasteada para una nota determinada, puede vibrar utilizando toda su longitud (la frecuencia fundamental), o vibrar las dos mitades con el punto medio inmóvil (el doble de la frecuencia -- primer armónico), o tercios de la longitud (segundo armónico). La mezcla de fundamental y armónicos (junto con el patrón de "envolvente": inicio, sostenido y decaimiento de la sonoridad), confiere al instrumento su particular carácter reconocible (que puede ser variado en cierta medida por el intérprete experto). Y reconocemos esos patrones de armónicos y sonoridad aunque el instrumento toque una nota diferente.

Una lógica similar se aplica al aire vibrado por algún dispositivo (cuerdas vocales; una lengüeta), cuya frecuencia fundamental y armónicos se ven favorecidos o reducidos por la forma de las cavidades de la boca y la nariz (o las cañerías del instrumento). De nuevo, así es como reconocemos a una persona o un instrumento aunque canten o toquen una nota diferente.

Muchos objetos que no pretenden ser musicales revelan, sin embargo, su carácter a través de esta interacción de "nota" (frecuencia fundamental) y "timbre" (patrón de vibraciones armónicas)... desde tigres hasta motocicletas.

Puede ampliar esta exploración a lo que ocurre cuando se tocan varias notas simultáneamente, etc.

Resumen: Sí, existen análogos EE para varios de estos fenómenos, pero son la mecánica de los objetos comunes y la psicoacústica las que más se acercan a una explicación de "por qué es musical".