Una forma de onda es la forma de un ciclo de un sonido. Una onda senoidal es una sola frecuencia pura; las demás ondas básicas añaden encima armónicos, múltiplos de esa frecuencia. La triangular tiene unos pocos armónicos débiles, la cuadrada tiene armónicos impares fuertes y la de diente de sierra los tiene todos, y por eso es la que suena más brillante. Un sintetizador parte de una de estas ondas y la moldea con un filtro y una envolvente.
En resumen
La versión corta:
- Senoidal: sin armónicos; pura y suave.
- Triangular: armónicos impares que se apagan rápido; dulce.
- Cuadrada: armónicos impares que se apagan despacio; hueca.
- Diente de sierra: todos los armónicos; brillante y zumbante.
- Un filtro elimina armónicos; una envolvente da forma al volumen en el tiempo.
Por qué las formas de onda suenan distinto: los armónicos
Toca la misma nota con una flauta y con un violín: la altura es la misma, el sonido no. La diferencia está en los armónicos. Casi todos los sonidos musicales constan de una fundamental, la frecuencia que oímos como altura, más una serie de tonos más débiles al doble, al triple, al cuádruple y a más veces esa frecuencia. Qué armónicos están presentes, y con qué fuerza cada uno, da a un sonido su color.
El matemático Joseph Fourier demostró que cualquier forma de onda que se repite puede construirse sumando ondas senoidales en esos múltiplos. Para las formas clásicas de los sintetizadores las recetas son sencillas, como resumen los apuntes de laboratorio de un curso de electrónica del MIT : una onda cuadrada contiene solo los armónicos impares, cada uno con una fuerza de uno partido por su número; una triangular contiene los mismos armónicos impares, pero decaen con el cuadrado del número; una de diente de sierra contiene todos los armónicos, pares e impares.
Las cuatro formas de onda básicas
Senoidal
La onda senoidal es una sola frecuencia, sin ningún armónico. Suena pura, redonda y suave, como un silbido o un diapasón. Por sí sola se usa para los subgraves, que deben añadir peso sin color, y como pieza básica: cualquier otro sonido es una suma de senoidales.
Triangular
La onda triangular parece una senoidal con los bordes rectos, y suena como una senoidal algo más brillante. Sus armónicos impares existen, pero son débiles: el tercero tiene una novena parte de la fundamental, y el quinto, una veinticincoava parte. Va bien para leads suaves, tonos parecidos a una flauta y bajos dulces.
Cuadrada
La onda cuadrada salta entre dos niveles y pasa el mismo tiempo en cada uno. Contiene los mismos armónicos impares que la triangular, pero mucho más fuertes: un tercio, un quinto, un séptimo. La falta de armónicos pares le da un tono hueco, de madera, algo parecido a un clarinete, y es el sonido de los primeros videojuegos. Si las dos mitades del ciclo se hacen desiguales, se convierte en una onda de pulso, y el tono se vuelve más fino y más nasal.
Diente de sierra
La onda de diente de sierra sube en rampa y cae de golpe. Contiene todos los armónicos, cada uno con una fuerza de uno partido por su número, lo que la hace la más rica y brillante de las cuatro. Por eso es el punto de partida habitual para cuerdas, metales, pads y leads: con todos los armónicos presentes, un filtro tiene más material con el que trabajar.
| Forma de onda | Armónicos | Sonido | Uso habitual |
|---|---|---|---|
| Senoidal | Ninguno | Puro, suave | Subgraves, tonos simples |
| Triangular | Impares, que caen rápido (1/n²) | Dulce, como una flauta | Leads suaves, bajos dulces |
| Cuadrada | Impares, que caen despacio (1/n) | Hueco, de madera | Leads retro, tonos de clarinete, bajos |
| Diente de sierra | Todos (1/n) | Brillante, zumbante | Cuerdas, metales, pads, leads |
De la onda en bruto al instrumento
Una onda de diente de sierra en bruto es un zumbido áspero. Lo que la convierte en un instrumento es lo que viene después. En la síntesis sustractiva, el método más común, la onda pasa por un filtro paso bajo que elimina los armónicos por encima de una frecuencia elegida, el corte. Si bajas el corte, el sonido se vuelve más oscuro y redondo; si subes la resonancia, se realzan los armónicos en torno al corte, lo que da al filtro un filo vocal y silbante.
La segunda herramienta es la envolvente, normalmente escrita ADSR: ataque, decaimiento, sostenimiento y liberación. Determina cómo cambia en el tiempo el volumen de cada nota. Un ataque rápido y un decaimiento corto dan un sonido pulsado; un ataque lento y una liberación larga dan un pad. La misma onda de sierra puede ser un bajo, una sección de cuerdas o un pluck acampanado, según el filtro y la envolvente.
Un tercer recurso es la desafinación: dos osciladores que tocan la misma onda con unos cents de diferencia entran y salen de fase, y el resultado es un tono más ancho y más vivo que el de cualquiera de los dos por separado.
Óyelo por ti mismo
La forma más rápida de aprender las formas de onda es cambiar entre ellas mientras mantienes una nota.
Paso 1: Abre el sintetizador
Abre el Sintetizador web y mantén pulsada una tecla. La pantalla situada sobre el teclado muestra la forma de la onda.
Paso 2: Cambia de forma de onda
Pasa de senoidal a triangular, cuadrada y diente de sierra, y escucha cómo el tono gana brillo a medida que se añaden armónicos.
Paso 3: Barre el filtro
Con el diente de sierra seleccionado, mueve el corte de arriba abajo y observa cómo la onda se suaviza a medida que desaparecen los armónicos.
Paso 4: Cambia la envolvente
Pon un ataque y una liberación largos para un pad, y después un decaimiento corto sin sostenimiento para un pluck.
Para ver cómo se relaciona la altura de una nota con su frecuencia, el Convertidor de frecuencia a nota muestra las dos.
Juega con las formas de onda
Cambia entre senoidal, triangular, cuadrada y diente de sierra, y mira la onda mientras tocas.
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