Introducción a la música y el sonido con el SID

El sonido es una onda de presión. Dicho de otro modo, cuando la presión del aire cambia, estas oscilaciones son percibidas por el oído humano como “sonido”.

Como toda onda, el sonido puede expresarse como una función matemática del espacio y del tiempo. Del espacio porque el sonido se propaga; en un instante de tiempo dado no es lo mismo el sonido aquí que allí. Y del tiempo porque el sonido cambia; en un lugar dado no es lo mismo el sonido ahora que dentro de unos segundos.

En general, suele ser más interesante el análisis en función del tiempo que el análisis en función del espacio o lugar, así que simplificaremos y entenderemos que el sonido es una función del tiempo. Concretamente, la amplitud del sonido (A) es una función del tiempo, es decir, A = f(t).

A una magnitud física que cambia con el tiempo, por ejemplo, el sonido o un voltaje, sobre todo cuando se utiliza para transportar información, también se le denomina “señal”.

Señal

Las señales en general, y el sonido en particular, se pueden caracterizar por:

  • Su amplitud.
  • Su frecuencia.
  • Su estructura de armónicos.
  • Su dinámica.

La amplitud es la fuerza de la señal. A mayor amplitud más energía. En definitiva, es el valor en el eje de ordenadas (Y), el valor de la señal propiamente dicho en cada instante de tiempo. En el caso del sonido, a la amplitud se le llama “volumen”.

Cuando una señal es periódica (repetitiva) se habla de período (el tiempo que tarda en repetirse) y de frecuencia (el número de repeticiones por unidad de tiempo). Uno de los ejemplos más característicos de señal periódica es una sinusoide (A = sin(t)):

Sinusoide

Aun cuando la señal no sea periódica, se sabe que puede descomponerse en frecuencias. Habrá una frecuencia fundamental F, y luego unos armónicos, que son los múltiplos de F (2F, 3F, etc.). Cada armónico estará presente con mayor o menor energía. A esto se le llama estructura de armónicos y, en el caso particular del sonido, se le llama “timbre”. Cada instrumento musical tiene un timbre característico.

Armonicos

La estructura de armónicos guarda relación con la forma de la onda. Cada forma de onda tiene una estructura de armónicos característica. Por ejemplo, una señal sinusoidal es una frecuencia pura; una señal triangular tiene una frecuencia fundamental y algunos armónicos; etc.

Algunas formas de onda habituales son:

  • Sinusoidal.
  • Triangular.
  • En rampa.
  • Cuadrada.
  • Arbitraria.
  • Etc.

Formas onda

Los sintetizadores de música en general, y el SID en particular, no suelen generar la señal a base de sumar o componer frecuencias. Más bien, ofrecen al usuario una gama variada de formas de onda, cada una con su timbre o estructura de armónicos, y unos filtros que permiten modificar esos timbres.

Un filtro es un circuito electrónico que permite filtrar (eliminar) algunas frecuencias a la vez que deja pasar otras. Desde un punto de vista teórico, los filtros se suelen clasificar en:

  • Filtro paso bajo: Deja pasar las frecuencias inferiores a la de corte.
  • Filtro paso alto: Deja pasar las frecuencias superiores a la de corte.
  • Filtro paso banda: Deja pasar las frecuencias en torno a la frecuencia central.
  • Filtro rechazo banda: Deja pasar todas las frecuencias, menos la frecuencia central.

Filtros.jpg

Por último, está la dinámica, es decir la evolución temporal. Pero ahora no nos referimos tanto a la evolución temporal de la señal completa (esto sería la forma de onda), como a la evolución temporal de cada nota. Una nota es una pequeña porción de la señal, que se caracteriza por una duración (redonda, blanca, negra, corchea, semicorchea, fusa y semifusa) y por una frecuencia.

Pues bien, las notas no suelen tener una amplitud o volumen fijo durante toda su duración. Más bien, suelen tener una amplitud variable que normalmente se modela mediante la envolvente ADSR:

  • A = Attack (ataque).
  • D = Decay (decaimiento).
  • S = Sustain (sostenimiento).
  • R = Release (liberación).

ADSR

Como veremos más adelante, el SID permite trabajar con todo lo descrito en esta entrada: permite seleccionar el volumen, la frecuencia de las notas, su duración, su ADSR, las formas de onda, los filtros aplicados, etc. Y todo ello para tres voces independientes.

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