APLICACIONES MUSICALES CON LOS ORDENADORES EDUARDO SMET

Abordábamos tímidamente en el artículo anterior, además de conceptos básicos acerca de la naturaleza de las ondas sonoras, las tres peculiaridades que definen un sonido y lo distinguen de cualquier otro: la frecuencia, la amplitud y el timbre. Las dos primeras características ya fueron comentadas en esa ocasión. Recordemos: la frecuencia determina el tono agudo o grave de un sonido, mientras que la amplitud da lugar a su intensidad. En cuanto al timbre, la característica que hace reconocible y distinto a cada instrumento musical, viene definido a su vez por tres variables.
PARÁMETROS QUE DEFINEN EL TIMBRE SONORO
- Los armónicos:
Cuando hablamos de un sonido de 440 hz (ya hemos aprendido que corresponde a la nota La) interpretado por un violín e intentamos representarlo gráficamente, no basta con dibujar una onda como la de la figura 7: si lo hiciéramos así, tendría el mismo aspecto que la representación del mismo La procedente de la guitarra, del piano o de cualquier generador sonoro. Y es que una onda como la de la figura 7 no corresponde a ningún instrumento concreto, aunque tiene que ver con todos. ¿Cómo se come esto? Es muy sencillo: lo que hemos representado en la figura 7 es la onda fundamental que necesariamente estará presente en cualquier vibración de 440 hz, pero no es la única. En realidad, un piano, por ejemplo, produce ondas complejas , es decir un conjunto de frecuencias superpuestas, de las cuales la más importante y la que mejor se percibe es la fundamental, a la que se suman otras frecuencias llamadas armónicos. Los armónicos no son sino frecuencias múltiplos de la fundamental, de modo que, si f es la frecuencia fundamental, el segundo armónico sería f2, el tercero f3, etc. Así pues, el número y la intensidad de esos armónicos individualizan en gran parte a cada instrumento.
En ella se ofrece gráficamente el aspecto de una onda compleja, correspondiente a la nota "La 440 hz " emitida por un instrumento imaginario e integrada por los tres primeros armónicos. La onda fundamental (La 440 hz) es la que alcanza la intensidad más alta y coincide también con el primer armónico (440 x 1). El segundo armónico es la misma nota, pero una octava más alta; posee doble frecuencia que la fundamental (440 x 2 = 880) y su intensidad alcanza 6 dB. El tercer armónico (440 x 3 = 1320) corresponde a la nota "Mi" y alcanza una intensidad muy escasa. En realidad, suelen entrar en juego 10, 12 y más armónicos, pero los últimos apenas resultan perceptibles por ser excesivamente agudos. Si pusiéramos ejemplos de instrumentos reales interpretando la misma nota, podríamos observar que unos son más ricos en armónicos que otros, que en unos predominan los armónicos pares y en otros los impares, que en unos son más intensos los armónicos por encima del 4º y en otros resaltan los inferiores al 6º, etc.; aunque todos tienen en común que la frecuencia base de 440 hz destaca en intensidad por encima del resto. La onda resultante de sumar crestas y restar valles en cada unidad de tiempo empezaría a parecerse ya a un sonido real. Como vemos, sumar armónicos altera el aspecto regular que tenía la onda simple -se crea una nueva onda llamada resultante- y esto nos lleva directamente al parámetro que veremos a continuación, que no es, en realidad, un parámetro nuevo, sino más bien una consecuencia del que acabamos de ver.
- La forma de onda:
Si bien es cierto que el sonido es un fenómeno periódico en el que una vibración se repite un cierto número de veces por segundo, hay que precisar bien cómo es esa primera vibración. La onda senoidal supone una presión sonora que aumenta poco a poco hasta un punto máximo para descender acto seguido al mismo ritmo. En realidad, la onda senoidal regular no corresponde a ningún instrumento real, sino que es propia de sonidos sintetizados electrónicamente. La presencia de más o menos armónicos y la intensidad de cada uno produce formas irregulares típicas de instrumentos o grupos instrumentales. Según el aspecto general que presenta una onda resultante de sumar armónicos a la fundamental, podemos designar varios tipos de formas de onda.
La onda en forma de diente de sierra corresponde a la mayoría de los instrumentos tradicionales de cuerda y metal: su aspecto se debe a la superposición de armónicos consecutivos y con intensidades decrecientes. La onda cuadrada corresponde a los instrumentos de viento-madera y a los órganos no electrónicos; su forma se debe a la preponderancia de los armónicos impares. Por su parte, la onda triangular es una aproximación a la senoidal pero más pobre en armónicos: se utiliza a veces en instrumentos electrónicos de baja calidad porque es más fácil de obtener que la senoidal. Finalmente, la onda rectangular es genuinamente sintética; podría decirse que, para simplificar las cosas, se ha "planchado" una onda cuadrada, pero, a cambio, se altera la anchura de cada semionda, lo que permite obtener una amplia variedad tímbrica.
- La envolvente de amplitud:
Además de la presencia de armónicos que determina las formas de onda y las consiguientes variaciones de timbre, éste también depende de otro parámetro. En efecto, cuando pulsamos la eguido, se producen varios pasos:
* El sonido asciende rápidamente en intensidad, desde cero hasta un límite máximo. A este fenómeno lo llamamos tiempo de ataque.
* La intensidad, desde el punto máximo anterior, desciende más o menos hasta un tercer punto. Es el tiempo de decaimiento.
* Se mantiene durante un tiempo determinado la intensidad alcanzada en el punto anterior. Es el tiempo de sostenido.
* El sonido invierte un cierto tiempo en descender hasta el punto cero de intensidad. Lo llamamos tiempo de relajación.
Estos cuatro momentos se refieren únicamente a las variaciones de intensidad de la nota en el tiempo y conforman la envolvente de amplitud. En inglés se denomina también ADSR por las iniciales de sus cuatro tiempos: atack, decay, sustain y relaise.
No debe haber confusión entre forma de onda y envolvente de amplitud. La primera conforma la base del timbre y se produce en milésimas de segundo; por su parte, la envolvente de amplitud actúa posteriormente sobre el volumen general de esa onda base enriqueciendo su sonoridad. Un ciclo completo de envolvente puede durar varios segundos: pensemos, por ejemplo, en el tiempo que tarda en extinguirse una nota percutida sobre un metalófono.
Otros factores de menor importancia influyen también sobre el timbre sonoro. Se refieren a alteraciones finales en la frecuencia o en la intensidad del sonido y pueden ser producidos por la particular interpretación del músico o mediante artilugios externos. Los englobamos dentro de un saco que recibe el nombre de efectos. Aquí están los más conocidos:
- Así, si variamos la frecuencia final a intervalos regulares elevándola o reduciéndola, tendremos el efecto vibrato.
- Si cortamos el volumen cada cierto tiempo, obtendremos un efecto de temblor más o menos acusado; de ahí el nombre de trémolo.
- Si, para imitar las reflexiones naturales del sonido en un recinto cerrado, mezclamos parte de la señal recién emitida con la actual, daremos la sensación de eco o reverberación.
Como puede comprenderse, la dosificación de todos los factores inherentes al timbre y enumerados en las páginas anteriores nos brinda la posibilidad - al menos, teórica- de obtener un abanico de sonidos infinito. Con los periféricos y el software adecuados, un ordenador es capaz de analizar, desmenuzar y reconstruir a voluntad todos esos aspectos para permitirnos ser libres de la tiranía de los instrumentos tradicionales y, dando rienda suelta a nuestra imaginación, crear miles de sonidos inéditos y jamás escuchados.
PROGRAMAS MUSICALES A NUESTRO ALCANCE
Iniciaremos aquí la busca y captura de todo aquel software que pueda reportarnos cualquier tipo de ayuda, no sólo a la hora de desarrollar labores docentes sino siempre que deseemos investigar posibilidades o simplemente persigamos entretener nuestros ocios con una actividad creativa y sugerente.
Analizaremos hoy un documento que obtuvo el primer premio al mejor programa informático para uso educativo en la convocatoria del Centro de Investigación y Documentación Educativa. Hablamos del programa MUSIC, creado por Francesc Busquets .
MUSIC es fundamentalmente un editor musical polifónico muy sencillo de manejar. Pero, como veremos más adelante, es mucho más que eso.
De entrada, al iniciar la ejecución del programa, se nos ofrece una pantalla con cuatro pentagramas en clave de sol, compás 2/4 y tempo alegretto: por tanto, hemos entrado en el módulo editor de partituras y ya podemos comenzar a componer. En la línea superior aparecen las informaciones relativas al título de la pieza ("Sin título", si acabamos de entrar en el programa), la página de la partitura en que nos encontramos, la voz que estamos editando y el modo de reproducción. Es posible escribir tres voces a lo largo de cinco páginas, lo que nos da un total de quince páginas para una misma pieza. A la hora de escuchar lo que se ha escrito, disponemos de tres posibilidades básicas: PC-MONO para oír la interpretación de la voz que tenemos en pantalla; PC-POLI para escuchar las tres voces simultáneamente; y, finalmente, MIDI OUT, que nos permitirá, si disponemos del adecuado interfaz, transmitir los datos a una tarjeta interna o a un módulo externo (secuenciador, editor de sonidos, sintetizador, caja de ritmos, etc) y escuchar la composición con las "voces" o timbres de ese periférico.
La escritura musical no puede ser más simple. Por defecto, se nos muestra un DO NEGRA al que se cambia de posición con los cursores arriba/abajo hasta abarcar quince posiciones (dos octavas).
Para alterar el valor de la nota, basta pulsar los signos "+" o "-": los valores posibles oscilan entre la semicorchea y la redonda. Por su parte, el cursor "derecha" nos permite avanzar por el pentagrama escribiendo nuevas notas, mientras que el cursor "izquierda" nos posibilita la corrección de lo escrito. Las barras de separación entre compases se trazan automáticamente a medida que vamos llenando el pentagrama. Las alteraciones (sostenido, bemol, becuadro) se obtienen con la pulsación de una letra. De igual modo, la escritura de silencios, puntillos, tresillos, ligaduras, etc. se resuelve con una sola pulsación del teclado. Cualquier duda sobre el control del programa se despeja rápidamente con la petición de ayuda, F1, que nos ofrece en una sola pantalla todas las alternativas posibles desde la pantalla principal. Naturalmente, antes de comenzar la composición, es posible elegir el tipo de compás (3/4, 2/4, 4/4, etc.), el tempo (medido en negras por minuto) y la armadura (lista de alteraciones previas que afectarán a toda la composición, según el tono escogido).
Una gran ventaja es que permite muchas de las operaciones de un procesador de textos: es posible seleccionar grupos de notas para fines de copia, inserción, sustitución y borrado. El amplio archivo de piezas ya preparadas para su ejecución nos ofrece el punto de partida para animarnos a introducir modificaciones, experimentar cambios de tono, compás o tempo y empujarnos finalmente a editar nuestras propias composiciones o a transcribir partituras de cualquier estilo.
A la hora de escuchar una pieza, es posible el seguimiento de la nota que está sonando mediante un rectángulo o un punto: un detalle de capital importancia para quien enseña y uien trata de aprender, sin que ninguno de los dos se pierda.
La información musical puede introducirse de manera más ágil con la opción "Teclado de piano", que convierte momentáneamente el teclado de nuestro ordenador en un instrumento musical para interpretar en tiempo real; finalizada la interpretación, dispondremos de la correspondiente partitura ya editada.
Por supuesto, cada página musical elaborada en el editor puede obtenerse por impresora sin necesidad de ninguna configuración; el programa soporta los tipos de impresora más usuales.
Otro elemento novedoso es la posibilidad de generar música aleatoria de acuerdo con una serie de parámetros que es posible seleccionar previamente; mientras se escucha esa sucesión de sonidos, tres gráficas nos muestran las frecuencias generadas, así como su distribución estadística y su duración.
Es obligado mencionar algún pequeño problema. Por ejemplo, que, mientras la escucha monofónica (PC-MONO) siempre resultará limpia, no ocurrirá lo mismo con la polifónica (PC-POLI), sobre todo en lo referente a los tonos graves; ello no se debe, no obstante, a ningún fallo del programa original, sino que es una consecuencia de las limitaciones acústicas del ordenador. Quienes cuenten con la posibilidad de regular el volumen (lo que, generalmente conlleva un módulo de amplificación extra y un altavoz de mejor calidad) podrán paliar en gran parte la distorsión, el ruido y la escasa intensidad que padecerá la mayoría de los usuarios. En el próximo número detallaremos el modo de sustituir nuestro diminuto y limitado altavoz por otro de mayor potencia y con mejor respuesta en frecuencia; con ello mejoraremos la audición, pero, como seguiremos dependiendo del único oscilador (circuito generador de sonido) que posee el estándar PC, no se podrán esperar resultados espectaculares. Si deseamos verdadera calidad, deberemos instalar un módulo de sonido compatible con el programa; ello pondrá a nuestro alcance todas las posibilidades de la comunicación MIDI, capaz de convertir nuestro modesto ordenador en un sofisticado estudio de edición e interpretación de música con calidad profesional.
No obstante, esta y otras pequeñas limitaciones del programa no ensombrecen para nada el amplio panorama de posibilidades que nos brinda, y no sólo con fines didácticos (en cuyo campo constituye una valiosa herramienta aplicable a todos los niveles, desde Educación Infantil a Secundaria), sino también lúdicos o experimentales. Dentro del ámbito educativo, el completo manual que acompaña al programa explicita los objetivos didácticos que se pueden alcanzar y la implementa-ción curricu-lar de los contenidos a desarrollar.
No queremos concluir esta reseña sin mencionar otras gratas sorpresas ofrecidas por MUSIC: exportación de ficheros a for-matos COM, BASIC, LOGO, TURBO PASCAL, PC-LISP (que permite tratar nuestras piezas con el potente paquete PERSONAL COMPOSER) y FRAME WORK II; combinación de las características de dos ficheros musicales; extenso control de los parámetros MIDI; creación de pantallas de información, generación de plantillas para lector de tarjetas y teclado de conceptos, y otras utilidades que el usuario irá descubriendo poco a poco.
Los derechos del programa los detenta el Ministerio de Educación a través del Programa de Nuevas Tecnologías de la Información y la Comunicación, quien lo distribuye gratuitamente a los Centros del Proyecto Atenea que incluyen la Educación Musical entre sus proyectos de trabajo con apoyo informático y a todos los Centros de Profesores del territorio MEC.