¿Qué son los sobretonos y qué son los armónicos?
¿Cómo se relacionan?
Sé que el primer armónico es el tono A a 440 HZ y el segundo armónico está a 880 HZ una octava más alta, también es el primer armónico, ¿es solo un tono normal? Es la frecuencia base toda la diferencia. ¿En qué se diferencian los armónicos de los tonos simples, por ejemplo, si toco un 440 HZ A como un tono normal, entonces es diferente de un armónico?
En el contexto del análisis acústico:
Sobretono : cualquier frecuencia resonante por encima de la frecuencia fundamental.
Armónico : frecuencia resonante que es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental.
Para casi cualquier^* instrumento musical, cada vez que tocas un sonido, obtienes toda una serie de armónicos. La característica de los instrumentos afinados que los hace afinados es que los sobretonos importantes son los armónicos. Cuando tocas una nota A4, se compone de armónicos con frecuencias 440, 880, 1320,1760, 2200, 2640... Cuando tocas A5 (880 Hz fundamental) se compone de 880, 1760, 2640... Fíjate que el conjunto de armónicos en el sonido de 880 Hz es solo un subconjunto de los del sonido de 440 Hz. Nuestra capacidad para identificar la separación entre los armónicos es un componente integral de cómo percibimos el tono, como lo muestran los sonidos en los que falta la fundamental . Por lo tanto, los diferentes conjuntos de armónicos son una parte integral de cómo aquí estos dos sonidos son diferentes.
La idea de que un tono musical se compone exactamente de los armónicos es una idealización (útil): los instrumentos reales tienen cierto grado de falta de armonía, por lo que los picos pueden diferir ligeramente de las proporciones enteras exactas . Otro aspecto de esta idealización es pensar en los sobretonos como frecuencias específicas ; en realidad, cada uno de los sobretonos tiene cierta extensión; pero para notas afinadas, y especialmente para notas largas y sostenidas, esta dispersión es muy pequeña en comparación con la separación entre los picos.
Cuando el término sobretono se usa en contextos menos técnicos, tiende a connotar la presencia perceptible de otros tonos dentro de un tono dado, es decir, toca un A, y puede sacar y escuchar que también hay un E en él. (Tenga en cuenta que una nota E4 tiene armónicos 660, 1320, 1980, 2640... y que la mitad de estos están presentes en la nota A)
Fuera del análisis acústico, la frase "armónico" también se puede usar de diferentes maneras:
Esta respuesta se ha editado significativamente para incorporar componentes de las respuestas de JCPederosa y Caleb Hines.
^* Las excepciones que tengo en mente son algunos sintetizadores aditivos simples que pueden tener solo uno o dos componentes de onda sinusoidal, y algunas formas de instrumentos de percusión (como maracas) que solo tienen picos espectrales débiles.
La diferencia es bastante simple, y es posible que la estemos complicando demasiado en otras respuestas.
Sobretono: cualquier frecuencia resonante por encima de la frecuencia fundamental.
Armónico: frecuencia resonante que es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental.
Un armónico es un tipo de sobretono. Todas las frecuencias resonantes por encima de la fundamental son sobretonos, pero solo las que son múltiplos enteros de la fundamental son armónicos.
Tenga en cuenta que un sobretono se define por encima de la fundamental, por lo que la serie de sobretonos comienza a contar después de la fundamental. La serie armónica comienza a contar desde la fundamental.
Aquí tenemos 4 series de armónicos diferentes como ejemplo.
Armónicos: 1º 2º 3º 4º 5º
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20 40 60 80 100
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Sobretonos: 1º 2º 3º 4º
Armónicos: 1º 2º 3º
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20 33 40 42,5 60
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Sobretonos: 1º 2º 3º 4º
Armónicos: 1º 2º
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20 33 56 42,5 60
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Sobretonos: 1º 2º 3º 4º
Armónicos: 1º
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20 33 56 42,5 69,8
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Sobretonos: 1º 2º 3º 4º
Otras lecturas:
En general, siempre que hay un sonido, hay más de una frecuencia simultáneamente (excepción: un tono de onda sinusoidal pura tiene una sola frecuencia). Pero cualquier función periódica, como una onda de sonido, se puede escribir (a través de una transformada de Fourier) como una suma de ondas sinusoidales individuales, cada una con su propia frecuencia y amplitud. Si trazas la amplitud de cada frecuencia, obtienes un espectro. Cada una de estas frecuencias (potencialmente infinitas) que componen un sonido se llama parcial .
Para una ráfaga de ruido blanco, cada frecuencia posible tiene aproximadamente la misma amplitud (distinta de cero). Para un tono de onda sinusoidal pura, todas las frecuencias menos una tienen amplitud cero.
Para los sonidos con tono, como las notas musicales, normalmente tiene una serie de picos discretos (parciales) en distintas frecuencias. El pico más bajo se llama fundamental y, por lo general, tiene la mayor amplitud. Esto corresponde al tono que escucha. Todos los demás parciales, sin contar el fundamental, se denominan sobretonos .
Cualquier parcial que sea un múltiplo de la fundamental ( incluida la fundamental, que es uno por sí mismo) es un parcial armónico , o simplemente un armónico . Por lo tanto, para una frecuencia fundamental de F, los parciales armónicos son F, 2F, 3F, 4F, ... Por lo general, los instrumentos con tono están diseñados de tal manera que amplifican solo los parciales armónicos y amortiguan los parciales no armónicos. Si, por razones físicas, un instrumento alcanza su punto máximo a una frecuencia que está ligeramente fuera de la serie armónica, digamos a 5.01F en lugar de 5F, la diferencia se denomina falta de armonía .(por eso, por ejemplo, los pianos verticales más pequeños tienen un sonido inferior). Los instrumentos de percusión, por otro lado, tienen modos de vibración más complejos y, por lo general, incluirán sobretonos inarmónicos adicionales. Para instrumentos sin afinación como la batería, es posible que ni siquiera haya una fundamental distinta.
Para un instrumento con tono, en el que todos los sobretonos son armónicos parciales, la numeración de sobretonos y armónicos estará desfasada en uno, porque la fundamental no es un sobretono. Así tienes:
Así que en resumen:
Los armónicos son los componentes sinusoidales puros de las señales periódicas. El fundamental (que contaría como el primer armónico usando el sistema de numeración sencillo, pero en realidad casi nunca se llama así explícitamente) tiene la misma frecuencia que el período fundamental de lo que está viendo. El segundo armónico tiene el doble de frecuencia, el tercer armónico tres veces la frecuencia y así sucesivamente.
Ahora bien, hay una diferencia cuando entra en juego la desarmonía . Una serie de generadores de tonos en realidad no producen señales periódicas, ya que los sobretonos son generados por modos y esos modos pueden no ser armónicos perfectos.
Las cuerdas vibrantes parecen cuerdas de saltar desde un lado. Ahora uno puede balancear una cuerda para saltar en el modo "2do armónico" donde una de las manos de los volteadores de cuerda está levantada cuando las otras terminan. Si tienes una cuerda muy larga y muy buenos saltadores y volteadores, entonces pueden saltar alternativamente.
Resulta que cuando la cuerda es gruesa, sus extremos son relativamente rígidos, lo que acorta la longitud efectiva de la cuerda. Y cuanto más flexible es toda la forma, más efectivamente se acorta. Entonces, los armónicos de las cuerdas gruesas tienden a tener una frecuencia más alta que la que tendrían los armónicos adecuados. Entonces, los diversos modos (y, por lo tanto, los sobretonos) de la cuerda son aproximadamente armónicos, pero no perfectamente.
Otro caso interesante son las lengüetas libres como en una armónica o acordeón. La lengüeta viaja a través de una placa de lengüeta con ranuras, una lengüeta de metal (básicamente una tira rectangular de metal) que bloquea la ranura está montada en un lado y perfora agujeros duros en la corriente de aire cuando se dobla hacia adelante y hacia atrás a través de la ranura. Dado que el acto de perforar agujeros en la corriente de aire es periódico, el sonido rico en armónicos resultante no tiene ninguna falta de armonía.
Sin embargo, la acción de la lengüeta en sí tiene modos superiores: el modo fundamental es simplemente doblar la lengüeta en todas partes en la misma dirección, pero hay algunos modos superiores en los que la lengüeta se dobla hacia adelante y hacia atrás. Ahora, las lengüetas libres no son solo planas, sino que están perfiladas de una manera en la que doblar las lengüetas con más fuerza aún dará como resultado la misma frecuencia (acordeón) o dará como resultado tonos torcidos (armónica). Debido a ese perfil, los armónicos metálicos suelen estar tan alejados de los armónicos que no se excitan.
Sin embargo, cuando se afinan dichas lengüetas, se raspa o lima la lengüeta en diferentes lugares dependiendo de si necesita subir o bajar de tono. En el proceso de afinación, puede suceder que uno de los modos de vibración se acerque a un armónico real. En ese caso, se excitará e interferirá con los armónicos del aire del acto de "perforar un agujero en la corriente de aire".
La lengüeta sonará sucia y sufrirá bastante más estrés mecánico debido al modo adicional con el que vibra casi en resonancia. Afinar la lengüeta y luego volver a hacerlo podría solucionar el problema.
Entonces, con las lengüetas libres (en realidad, las que no son libres también), no desea ningún sobretono en la acción de la lengüeta en sí. En cambio, los sobretonos son el resultado de la forma no senoidal en la que se produce la acción periódica regular de la lengüeta.
Para ese tipo de proceso, no hay falta de armonía. Sin embargo, una columna de aire resonante acoplada (como en los tubos de órgano u oboe, pero no en la armónica o el acordeón) puede tener sus propios modos y, en consecuencia, sobretonos disarmónicos.
Una respuesta no científica: cada sonido tiene una frecuencia básica. Esto se llama el primer armónico. ¿Por qué es un armónico y no un fundamental básico? ¡No lo sé! Otros sonidos emanan de la fuente de sonido. Los que son el doble, el triple, etc. de la frecuencia se llaman armónicos o sobretonos, lo mismo.
Los armónicos parciales o inarmónicos también existen dentro de un sonido. En lugar de ser 'copias de octava' de la frecuencia básica, son quintas, etc. Cuando una cuerda se divide en fracciones (en gtr, por ejemplo, tocando una cuerda en fracciones a lo largo de su longitud) produce los diferentes sobretonos. Como en - 1/2 vía - 2do armónico. 1/3 vía - quinto. 1/4 vía - 3er armónico. 1/4 vía - maj. 3. Es completamente posible, más a lo largo de una cuerda de guitarra, tocar una escala de octava, aunque no en el lugar correcto, en cuanto a la frecuencia, comenzando alrededor del traste 2 1/4 y yendo al 1.er traste. Todos los armónicos parciales o inarmónicos que se encuentran dentro de la nota básica de cuerda abierta, aunque más bien en el fondo, auditivamente
Muchos de estos sonidos se pueden escuchar cuando se toca una nota en un instrumento. La proporción de cada uno varía con cada instrumento. Esto le da a cada uno su propio timbre (tono). Las campanas tienen quizás la mayoría de los parciales, lo que hace que suenen como si estuvieran "más desafinadas" que, digamos, una flauta, que tiene menos.
Distorsión producida por overdrive, en guitarras, realce de armónicos o sobretonos. Esto se convierte en un problema cuando se tocan acordes completos, ya que cada nota componente tiene sus parciales magnificados. Todos los sonidos se mezclan en ruido. Al usar solo una I y su V, nos quedan matices que suenan bien juntos, sin chocar. De ahí el omnipresente acorde de quinta, amado por muchos guitarristas.
Espero que sigan las respuestas científicas, con una explicación gráfica.
Una respuesta simple y directa es que, incluida la fundamental, todos son armónicos: 440 Hz, 880, 1760, etc. (en A, digamos). Los sobretonos no incluyen lo básico. Sobretonos = 880, 1760, etc. Así que el 1er armónico es 440, mientras que el 1er sobretono es 880: 1er sobretono = 2do armónico. Estoy citando aquí - hay otras citas que dicen que 1er armónico = 1er sobretono (como 880 Hz el ejemplo).
EDITAR: Los sobretonos se denominan 'parciales superiores': la nota fundamental es un parcial, no un parcial superior. son 'parciales superiores', no todos los parciales superiores son armónicos. Volviendo a la campana mencionada anteriormente, tiene parciales superiores que no corresponden a la serie armónica.
fantasma
dave