¿De verdad en esa rayita está la música?

 

A lo largo de los años, en varias ocasiones me han interrogado a propósito de los discos de pizarra (y, por extensión, de los de vinilo). Esos sencillos surcos con ligeras ondulaciones sobre una superficie de pasta plantean casi inevitablemente la pregunta: ¿como es posible que de ahí salga música? ¿Cómo se puede escuchar el sonido distintivo de un arpa, de un solista, los de una orquesta entera? ¿En qué forma toda esa cantidad de sonidos complejos “cabe” en una sola rayita del disco?


Bien, la respuesta contiene unos cuantos ingredientes: Algo de mecánica, elementos de acústica, un poco de fisiología del oído, e incluso una pizca de antropología. 

 

Verán ustedes: Aunque hay intentos anteriores, concretamente ya desde Pitágoras, el caso es que la acústica, como una rama de la física con entidad propia, no empieza a ser investigada seriamente hasta principios de 1800. Es a partir de ahí que se estudia de manera sistemática, se construyen modelos teóricos, se experimenta con aparatos, y poco a poco se logra sentar las bases para la comprensión de la naturaleza del fenómeno sonoro, y de sus propiedades.

Y aunque esta disciplina es compleja y tiene que ver con la propagación, reflexión y refracción de ondas, fenómenos vibratorios, análisis de resonancia, interferometría y un largo etcétera, a los efectos que nos interesan aquí, podemos simplificar la naturaleza del sonido diciendo unas pocas cosas: 

 

  1. 1) El sonido lo constituyen ondas elásticas, originadas por una vibración, y propagadas a través de un medio material.

  2. 2) Estas ondas o pulsaciones sonoras, cuando el medio de propagación es el aire, hacen vibrar el tímpano y son interpretadas por nuestro cerebro.

 

3) Todos los sonidos (y quiero decir todos) quedan definidos por estas tres características: intensidad, tono y timbre.

La intensidad es la amplitud de la vibración, el tono es su frecuencia y el timbre es su cualidad distintiva. Vamos a explicarlo inmediatamente: 

 

La intensidad: 

Tomemos por ejemplo un bombo. El bombo consiste en una membrana tensada sobre un armazón. Cuando se golpea con el mazo, la membrana se deforma en la dirección del golpe e inicia una serie de oscilaciones. Las oscilaciones pulsan el aire circundante provocando presión y depresión alternativas, que se propagan en la distancia. Si golpeamos con suavidad, la deformación de la membrana es pequeña, y pequeña también la amplitud de las oscilaciones. Diremos que la intensidad del sonido es baja. Si golpeamos con fuerza, la deformación de la membrana, las presiones/depresiones del aire y su efecto sobre nuestro tímpano serán más enérgicas, y diremos que el sonido es fuerte.

  

El tono:

Vamos a suponer ahora que nos encontramos en los muelles de carga de un puerto comercial cualquiera. Escuchamos el sonido bajo y profundo de la sirena de un barco, punteado a continuación por el silbato penetrante del tren de mercancías. El sonido del barco nos parecerá grave, y el del tren agudo.

El tono del sonido tiene que ver con la frecuencia de la vibración. Cuanto mayor es la frecuencia “más alto” es el tono, y viceversa. La frecuencia del sonido se define como el número de oscilaciones en un determinado tiempo. La unidad empleada es el ciclo por segundo (c/s). El sonido de la sirena del barco podría ser, digamos, de 80 c/s, y el del silbato, de 9.000 c/s, o nueve kilociclos.

 

El timbre:

Pongamos que hemos ido con los chavales del cole a hacer una visita a la orquesta de la ciudad. Le pedimos amablemente a uno de los violinistas que ejecute una nota, digamos un Mi4 (1280 ciclos). A continuación hacemos la misma solicitud al maestro de clarinete, y al intérprete de piano. Las notas solicitadas son la misma, y tienen por tanto idéntico tono o altura, y sin embargo son completamente diferentes. Lo que las hace distintas es el timbre. Los responsables del timbre son una variedad de frecuencias llamadas armónicos, que acompañan a la fundamental con intensidades menores y distintas, y que -por decirlo así- la personalizan. Lo que el instrumento pone en el aire, sin embargo, (y esto es muy importante) no es un grupo de varias ondas diferentes, sino la resultante de todas ellas en una sola.

 

Esto vale para un instrumento, para un conjunto de ellos, y para toda la orquesta de Viena interpretando el concierto de Año Nuevo.
Y este es el elemento fundamental para comprender cómo se graban y reproducen los sonidos complejos. En efecto, la clave está en entender que, aunque lo que oímos es el resultado de una cantidad de fuentes sonoras, lo que llega a nuestro oído es una sola onda compuesta.

Una sola onda que llega a un solo tímpano (a los dos, pero esa es otra historia), y a un sólo cerebro, el de cada espectador en la butaca.

El surco de nuestro querido disco de gramola no es nada más que una réplica exacta (o lo más exacta posible) de la onda compleja que pone

en el aire el conjunto de instrumentos: las frecuencias fundamentales y todos los armónicos de un montón de fuentes sonoras, mezcladas y unidas, produciendo como resultado una onda extraordinariamente complicada, pero una sola onda.

Y esto nos lleva al último eslabón de la cadena de sonidos:

  

El oído humano.

La cuestión de si el sonido existe aunque no haya nadie para escucharlo, o si el sonido sólo es tal a partir del hecho de que se materializa en el cerebro, es más una cuestión de filosofía que de física.

Pero sí que podemos afirmar algunos hechos físicos:

1) Si no existe un medio material a través del cual se realice la propagación, no es posible que escuchemos nada. Por ejemplo, si percutimos un diapasón en el interior de un recipiente en el que se ha hecho el vacío.

2) Si golpeamos nuestro diapasón en el seno del aire, pero el oyente se encuentra a una distancia suficientemente grande, las oscilaciones se habrán amortiguado a lo largo de los metros y tampoco percibiremos nada.

  

 

En cuanto a los hechos “no tan físicos”, hay que consignar estos:

  1.    El oído humano no reacciona de forma perfecta ni lineal a la oscilación sonora que recibe: en el procesamiento del sonido a través de la vibración del tímpano, la cadena de huesecillos y luego del oído interno, se produce una deformación de la onda recibida.

  2.    Cada oído humano es diferente, tanto en su capacidad de recibir frecuencias como en la calidad de su “lectura”.

  3.     El cerebro hace su propia interpretación de lo que le llega del oído. Por decirlo de otro modo, las magnitudes acústicas puede que sean objetivables, pero no así cómo las “cocina” el cerebro: un mismo ruido puede resultar molesto o no, según que nos duela la cabeza.

    La capacidad de discriminar unos instrumentos de otros en una obra musical requiere una educación previa: un salvaje no podría hacerlo, a pesar de estar oyendo lo mismo, al carecer de esa información adquirida.

 

Muy bien. Ahora que sabemos (más o menos) cual es la anatomía del sonido, vemos que el proceso de grabación y reproducción de nuestro querido disco de pizarra no es tan complicado:

Nuestra gramola se compone de estos elementos básicos:

Un motor de cuerda, provisto de un regulador de velocidad.

Un plato, vinculado al motor, sobre el que se coloca el disco.

Un cabezal de reproducción provisto de un diafragma, sujeto en su circunferencia exterior, y cuya zona central puede oscilar a impulsos de una aguja y su palanca.

Una trompeta, o tubo acústico, cuya función es amplificar y concentrar el sonido.

 

 

El funcionamiento es el siguiente:

Puesto en marcha el motor, el disco se pone a girar a una velocidad establecida.

Se hace descender con suavidad el reproductor hasta que la aguja se desliza dentro del surco.

Dado que el surco avanza, por el giro del disco, la aguja se ve obligada a oscilar a izquierda y derecha siguiendo la onda grabada.  

 

La aguja trasmite su oscilación al diafragma, que la convierte en pulsaciones de aire. El sonido así producido, que está en función del surco grabado (que a su vez está en función del sonido que se utilizó para grabarlo), es reforzado por la trompeta y escuchado fuera.

He ahí el pequeño milagro.

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