SÍNTESIS MUSICAL. DE UN INSTRUMENTO ARMÓNICO: EL CLARINETE

SÍNTESIS MUSICAL. ESTUDIO DE UN INSTRUMENTO ARMÓNICO: EL CLARINETE Autor: Óscar Antónn López Titulación: Grado en Ingeniería de Sistemas Audiovisuales Tutor: Luis Antonioo Azpicueta Ruiz 1

ÍNDICE CAPÍTULO 1. CLASIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS MUSICALES.... 8 1.1. INSTRUMENTOS MUSICALES.... 8 1.2. INSTRUMENTOS DE CUERDA.... 9 1.3. INSTRUMENTOS DE PERCUSIÓN.... 11 1.4. INSTRUMENTOS DE VIENTO.... 12 1.5. INSTRUMENTOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS.... 27 CAPÍTULO 2. SÍNTESIS MUSICAL.... 30 2.1. TECLADO ELECTRÓNICO.... 30 2.2. SINTETIZADOR.... 31 2.2.1. SÍNTESIS SUSTRACTIVA.... 32 2.2.2. SÍNTESIS ADITIVA.... 39 2.2.3. SÍNTESIS DE MODULACIÓN EN FRECUENCIA.... 41 2.2.4. SÍNTESIS DE MODULACIÓN EN FASE.... 43 2.2.5. SÍNTESIS GRANULAR.... 43 2.2.6. SÍNTESIS DE TABLA DE ONDAS.... 45 2.2.7. SÍNTESIS BASADA EN MUESTRAS.... 46 2.2.8. SÍNTESIS POR MODELADO FÍSICO.... 47 CAPÍTULO 3. PROGRAMA DE SÍNTESIS EN MATLAB... 54 3.1. INTRODUCCIÓN.... 54 3.2. SÍNTESIS ADITIVA EN MATLAB.... 58 3.3. SÍNTESIS SUSTRACTIVA EN MATLAB.... 59 3.4. SÍNTESIS FM EN MATLAB.... 60 3.5. ANÁLISIS.... 62 CAPÍTULO 4. SÍNTESIS DE UN INSTRUMENTO ARMÓNICO: EL CLARINETE.... 65 4.1. INTRODUCCIÓN.... 65 4.2. MEDIDAS OBJETIVAS.... 67 4.3. MEDIDAS SUBJETIVAS.... 92 CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS.... 101 ANEXO I. PLANIFICACIÓN.... 103 ANEXO II. PRESUPUESTO.... 105 ANEXO III. MARCO REGULADOR.... 106 ANEXO IV. ENTORNO SOCIO-ECONÓMICO.... 107 ANEXO V. SOLUCIÓN A LA ECUACIÓN DE ONDA PARA TUBOS CILÍNDRICOS.... 108 ANEXO VI. PRUEBAS SUBJETIVAS.... 115 BIBLIOGRAFÍA... 129 2

ÍNDICE DE FIGURAS Y TABLAS F Figura 1.1.2 Guitarra (acústica) y arpa.... 10 Figura 1.1.3 Clavicordio.... 10 Figura 1.1.4 Cimbalóm o Címbalo Húngaro.... 11 Figura 1.2.1 Xilófono.... 11 Figura 1.2.2 Timbales.... 11 Figura 1.2.3 Pandereta y castañuelas.... 12 Figura 1.3.1 Funcionamiento de un pistón.... 13 Figura 1.3.2 Trompeta.... 13 Figura 1.3.3 Trompa.... 13 Figura 1.3.4 Trombón de varas.... 14 Figura 1.4.1 Gaita.... 14 Figura 1.4.2 Acordeón.... 15 Figura 1.4.3 Secreto de un órgano de tubos.... 15 Figura 1.4.4 Diferentes formas de tubos en un órgano.... 16 Figura 1.4.5 Distintas zonas superiores de tubos de un órgano... 16 Figura 1.4.6 Órgano de tubos.... 16 Figura 1.4.7 Selector de sonido de un órgano de tubos.... 17 Figura 1.5.1 Esquema de una flauta dulce.... 18 Figura 1.5.10 Piccolo.... 23 Figura 1.5.11 Esquema de vibración fundamental de un tubo cerrado.... 23 Figura 1.5.12 Esquema de vibración del segundo armónico en un tubo cerrado.... 23 Figura 1.5.13 Clarinete y clarinete bajo.... 24 Figura 1.5.14 Oboe y saxofón.... 26 Figura 1.5.2 Flauta travesera.... 18 Figura 1.5.3 Ocarina.... 18 Figura 1.5.4 Caña (lengüeta) de un clarinete.... 18 Figura 1.5.5 Boquilla con caña y abrazadera y boquilla sola.... 19 Figura 1.5.6 Caña de un oboe.... 19 Figura 1.5.7 Esquema de vibración fundamental de un tubo abierto.... 20 Figura 1.5.8 Esquema de vibración del segundo armónico en un tubo abierto.... 21 Figura 1.5.9 Esquema de presión acústica de la nota fundamental en una flauta travesera.... 22 Figura 1.6.1 Esquema de un piano eléctrico.... 27 Figura 1.6.2 Guitarra eléctrica y acústica.... 28 Figura 1.6.3 Esquema de un generador de frecuencias de órgano eléctrico.... 28 Figura 1.6.4 Órgano eléctrico.... 29 Figura 1.6.5 Sintetizador.... 29 Figura 2.1.1 Esquema de un sintetizador de síntesis sustractiva.... 32 Figura 2.1.2 Onda sinusoidal en tiempo y frecuencia.... 33 Figura 2.1.3 Onda de diente de sierra en tiempo y frecuencia.... 33 Figura 2.1.4 Onda cuadrada en tiempo y frecuencia.... 34 Figura 2.1.5 Onda triangular en tiempo y frecuencia.... 34 Figura 2.1.6 Espectro de ruido rojo (Browniano) (arriba escala de frecuencia lineal, abajo logarítmica)... 35 Figura 2.1.7 Espectro de ruido rosa (arriba escala de frecuencia lineal, abajo logarítmica).... 36 Figura 2.1.8 Espectro de ruido azul (arriba escala de frecuencia lineal, abajo logarítmica).... 36 Figura 2.1.9 Señal de un piano y una flauta en el tiempo.... 37 Figura 2.2.1 Componentes de una onda cuadrada.... 40 Figura 2.2.2 Suma de las ondas de los osciladores después de... 40 Figura 2.3.1 Esquema de modulación en frecuencia... 41 3

Figura 2.3.2 Espectro de una señal FM.... 42 Figura 2.4 Ejemplo de nubes de granos.... 44 Figura 2.5.1 Ejemplo de una onda con síntesis por tabla de ondas.... 45 Figura 2.5.2 Ejemplo de tabla de ondas.... 46 Figura 2.6.1 Esquema del algoritmo Karplus-Strong.... 48 Figura 2.6.2a Análisis en tiempo de una guitarra emulada mediante el algoritmo Karplus-Strong. Parte inicial.... 49 Figura 2.6.2b Análisis en tiempo de una guitarra emulada mediante el algoritmo Karplus-Strong. Parte media.... 49 Figura 2.6.2c Análisis en tiempo de una guitarra emulada mediante el algoritmo Karplus-Strong. Parte final.... 49 Figura 2.6.3a Análisis en frecuencia de una guitarra emulada mediante el algoritmo Karplus-Strong. Con ruido.... 50 Figura 2.6.3b Análisis en frecuencia de una guitarra emulada mediante el algoritmo Karplus-Strong. Sin ruido.... 50 Figura 2.6.4 Suma de guías de onda.... 51 Figura 2.6.5 Modelo físico de guía de ondas de un clarinete.... 51 Figura 2.6.6a Forma de onda de una nota de clarinete por modelado físico de guía de ondas. Inicio.... 52 Figura 2.6.6b Forma de onda de una nota de clarinete por modelado físico de guía de ondas. Medio.... 52 Figura 2.6.6c Forma de onda de una nota de clarinete por modelado físico de guía de ondas. Fin.... 52 Figura 2.6.7 Espectro de una nota de clarinete por modelado físico de guía de ondas.... 53 Figura 3.1.1 Pantalla correspondiente a la síntesis aditiva.... 54 Figura 3.1.2 Pantalla correspondiente a la síntesis sustractiva.... 55 Figura 3.1.3 Pantalla correspondiente a la síntesis de modulación en frecuencia.... 56 Figura 3.2 Envolvente aplicada.... 57 Figura 3.3.1 Síntesis FM con frecuencia moduladora igual a frecuencia fundamental.... 61 Figura 3.3.2 Síntesis FM con frecuencia moduladora sin relación con la frecuencia fundamental.... 61 Figura 3.4.1 Modulación en frecuencia con índice de modulación 0.5.... 63 Figura 3.4.2 Modulación en frecuencia con índice de modulación 2.... 63 Figura 3.4.3 Modulación en frecuencia con índice de modulación 5.... 64 Figura 3.5 Combinación de síntesis aditiva y sustractiva.... 64 Figura 4.1 Ejemplo de banco de filtros de Mel.... 67 Figura 4.2.1 Clarinete original a 220Hz.... 68 Figura 4.2.2 Síntesis aditiva a 220Hz.... 69 Figura 4.2.3 Síntesis sustractiva a 220Hz.... 70 Figura 4.2.4 Síntesis de modulación en frecuencia a 220Hz.... 71 Figura 4.2.5 Piano electrónico a 220Hz.... 72 Figura 4.2.6 Sintetizador a 220Hz.... 73 Figura 4.3.1 Clarinete original a 440Hz.... 74 Figura 4.3.2 Síntesis aditiva a 440Hz.... 75 Figura 4.3.3 Síntesis sustractiva a 440Hz.... 76 Figura 4.3.4 Síntesis de modulación en frecuencia a 440Hz.... 77 Figura 4.3.5 Piano electrónico a 440Hz.... 78 Figura 4.3.6 Sintetizador a 440Hz.... 78 Figura 4.4.1 Clarinete original a 660Hz.... 79 Figura 4.4.2 Síntesis aditiva a 660Hz.... 80 Figura 4.4.3 Síntesis sustractiva a 660Hz.... 81 Figura 4.4.4 Síntesis de modulación en frecuencia a 660Hz.... 82 Figura 4.4.5 Piano electrónico a 660Hz.... 83 Figura 4.4.6 Sintetizador a 660Hz.... 84 Figura 4.5.1 Clarinete original a 880Hz.... 85 4

Figura 4.5.2 Síntesis aditiva a 880Hz.... 86 Figura 4.5.3 Síntesis sustractiva a 880Hz.... 87 Figura 4.5.4 Síntesis de modulación en frecuencia a 880Hz.... 88 Figura 4.5.5 Piano electrónico a 880Hz.... 89 Figura 4.5.6 Sintetizador a 880Hz.... 89 Figura 4.6 Funcionamiento de la llave de registro de un clarinete.... 91 Figura 5 Diagrama de planificación.... 104 T Tabla 1 Puntuación media de cada muestra de audio.... 96 Tabla 2 Puntuación de las pruebas subjetivas a 220 Hz.... 97 Tabla 3 Puntuación de las pruebas subjetivas a 440 Hz.... 98 Tabla 4 Puntuación de las pruebas subjetivas a 660 Hz.... 98 Tabla 5 Puntuación de las pruebas subjetivas a 880 Hz.... 99 5

ÍNDICE DE MUESTRAS DE AUDIO Pista 1. Violín frotado. Pista 2. Violín pizzicato. Pista 3. Clarinete. Pista 4. Flauta travesera. Pista 5. Clarinete con boquilla de flauta travesera. Pista 6. Flauta travesera con boquilla de clarinete. Pista 7. Onda senoidal. Pista 8. Onda de diente de sierra. Pista 9. Onda cuadrada. Pista 10. Onda triangular. Pista 11. Ruido blanco. Pista 12. Ruido rosa. Pista 13. Ruido rojo. Pista 14. Ruido azul. Pista 15. Síntesis granular. Pista 16. Síntesis por tabla de ondas. Pista 17. Algoritmo Karplus-Strong emulando una guitarra. Pista 18. Síntesis por guía de ondas emulando un clarinete. 6

Resumen. La música ha estado presente en la vida del ser humano prácticamente desde sus inicios: desde los primeros cánticos, hasta la invención de los instrumentos musicales, donde el abanico de posibilidades actual es inmenso. Sin embargo, con la introducción de los instrumentos eléctricos y electrónicos aparece un instrumento que, además de generar sonidos nuevos y variados, puede imitar, con mayor o menor acierto, a cualquier otro instrumento: el sintetizador. De esta idea surge este trabajo de fin de grado, cuyo objetivo es estudiar el proceso de síntesis musical por el cual un sintetizador emula a los otros instrumentos. Una vez conocido este proceso, este trabajo presta especial atención a la síntesis de un instrumento armónico: el clarinete, valorando dicha síntesis. Para todo ello, se comenzará con un estudio de los instrumentos musicales, profundizando más en el comportamiento del clarinete y del sintetizador, puesto que son los dos instrumentos que están directamente implicados en este trabajo. Una vez conocido el comportamiento de los instrumentos, se estudiarán los tipos de síntesis más comunes. Puesto que en este punto ya se conocerá tanto la herramienta que se requiere, la síntesis, como el resultado deseado, el sonido de un clarinete, el siguiente paso es la creación de un sencillo software, el cual permitirá un nexo entre la síntesis y el sonido de clarinete. Dicho software, desarrollado con Matlab, permite usar tres tipos de síntesis distintos para crear sonidos. A partir de una muestra de audio de clarinete se hará una comparación entre los resultados de cada tipo de síntesis y la señal original de clarinete. Las pruebas realizadas incluyen una parte objetiva, en la que se valorarán una serie de parámetros; y una subjetiva, con más importancia, dado el fin último de la síntesis de sonidos, en la que varios sujetos decidirán si el audio reproducido se asemeja al sonido de un clarinete o no. 7

CAPÍTULO 1. Clasificación de instrumentos musicales. 1.1. Instrumentos musicales. Antes de hablar sobre instrumentos musicales, es conveniente hacerse una pregunta: Qué es un instrumento? Según la Real Academia Española (R.A.E.), un instrumento es: Aquello que sirve de medio para hacer algo o conseguir un fin o Aquello de lo que nos servimos para hacer algo. Lo importante que se puede extraer de estas definiciones es que en cuanto se utiliza un objeto para un fin, pasa a convertirse en un instrumento, independientemente de sus propiedades, y de si es el mejor objeto para desarrollar la actividad para la que es usado. Partiendo de esto, se llega a la conclusión de que un instrumento musical es aquello que sirve para hacer música, es decir, todo objeto que el ser humano usa para una creación musical. Esto lleva a que, potencialmente, todos los objetos son instrumentos musicales (lápices, nuestras manos, etc). Sin embargo, a la hora de estudiar los instrumentos musicales no se puede abarcar el estudio de las propiedades físicas de todos los objetos, sino que se estudian los instrumentos que han sido construidos con un fin musical, como puede ser una trompeta, un clarinete, o un piano. Así pues, cuando se hable de instrumento musical, se estará hablando únicamente de los objetos que tienen dicho propósito. Para estudiar un instrumento musical hay que verlo como un sistema, compuesto al menos por un oscilador o elemento vibratorio, y en la mayoría de los casos un resonador. La función del oscilador es la de producir una onda sonora cuando se le excita. Dicha forma de onda, dependerá fundamentalmente de: -El material de construcción. Cada material tiene unas propiedades únicas, como pueden ser la absorción y reflexión de la onda sonora, las cuales influyen directamente en el timbre resultante. -Las dimensiones del elemento vibrante. Cuanto más grandes sean sus dimensiones más baja será la frecuencia a la que vibre. A partir de este principio se generan las distintas notas musicales, ya que, por ejemplo, variando la longitud de una cuerda (pulsándola en un punto), o un tubo (tapando ciertos agujeros, llaves, pistones, etc), la vibración se produce como si dicha cuerda o tubo tuviera una longitud distinta, lo que hace que el sonido se produzca a otra frecuencia. Cada nota musical tiene una frecuencia asociada, así que cuando el sistema vibra a una frecuencia principal u otra, lo que está haciendo es producir distintas notas. Es habitual tomar como referencia a la hora de afinar instrumentos el La 4, cuya frecuencia fundamental es de 440 Hz. -La forma de interaccionar con el oscilador. Es decir, no es lo mismo excitar al sistema mediante una lengüeta, que mediante una baqueta, o con los dedos pulsando una 8

cuerda. Un ejemplo donde se aprecia muy bien esto es con la familia de los violines, donde lo normal es tocarlos con un arco frotando la cuerda, pero en ocasiones se toca con las yemas de los dedos para realizar una técnica conocida como pizzicato. En la pista nº 1 se escucha un violín tocado frotando la cuerda. Se puede escuchar la diferencia, comparándolo con la pista nº 2 (violín ejecutando un pizzicato). Estos son los principales motivos por los cuales el oscilador vibra a unas u otras frecuencias. La frecuencia fundamental es la que define qué nota es la que se está ejecutando, y es la mínima frecuencia a la que está vibrando el sistema para producir una onda estacionaria. Sin embargo, el timbre no está determinado por la frecuencia fundamental a la que vibra el sistema. Cuando el sistema vibra, no sólo lo hace a una frecuencia, sino que vibra a la vez a distintas frecuencias, es decir, con distintos modos de vibración, los cuales suelen ser múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Estos modos de vibración reciben el nombre de armónicos, y son los que dan esos sonidos característicos al sonido de cada instrumento musical. Al tocar una misma nota con dos instrumentos distintos, los armónicos producidos son diferentes en intensidad, lo que cambia la forma de onda resultante, y por tanto su timbre, dejando la posibilidad de diferenciarlos. Cabe destacar que el timbre no es solamente la formación de los armónicos a una frecuencia u otra, sino que también está modificado por el nivel y la permanencia en el tiempo de éstos. Por otro lado, la función del resonador es ayudar a propagar el sonido producido por el oscilador. En algunos casos, como en los instrumentos de cuerda, el resonador permite la audición de la onda oscilante, y en otros, simplemente resalta la oscilación. El resonador tiene sus propias características y su curva de respuesta en frecuencia, lo que hace inevitable que afecte al timbre, puesto que atenuará o amplificará algunos armónicos más que otros. Una vez descrito lo que se entiende por instrumento musical, se puede empezar a hacer una división de los diferentes tipos de instrumentos musicales. A lo largo de la historia, ha habido diferentes formas de clasificar los instrumentos musicales, pero aquí se atenderá a la clasificación clásica, en la que se distinguen estos tipos: 1.2. Instrumentos de cuerda. Estos instrumentos tienen una o más cuerdas (el oscilador) fijadas por ambos extremos, las cuales vibran para producir una onda sonora. Generalmente debajo de las cuerdas tienen una caja de resonancia (el resonador). Se pueden dividir a su vez en tres tipos: 9

- Cuerda frotada. Las cuerdas del instrumento se hacen vibrar generalmente por medio de un arco. En este grupo se encuentra el violín y los instrumentos de su familia: viola, violonchelo y contrabajo. Figura 1.1.1 Violín, viola, violonchelo y contrabajo. - Cuerda pulsada. En estos instrumentos, las cuerdas son pulsadas, pellizcadas, como en la técnica pizzicato mencionada anteriormente. Instrumentos pertenecientes a este grupo son la guitarra, la lira o el arpa. Figura 1.1.2 Guitarra (acústica) y arpa. - Cuerda percutida. En este tipo, las cuerdas del instrumento son golpeadas, percutidas, usualmente por unos macillos. El instrumento más representativo de este grupo es el piano, pero hay otros como el clavicordio o el cimbalóm. Figura 1.1.3 Clavicordio. 10

Figura 1.1.4 Cimbalóm o Címbalo Húngaro. 1.3. Instrumentos de percusión. A este grupo pertenecen los instrumentos que se tocan golpeándolos o agitándolos. Algunos (como el bombo) tienen caja de resonancia y otros (como el triángulo) no. A su vez se pueden dividir en 2 tipos: - De altura determinada. En este grupo están los instrumentoss de percusión que pueden interpretarr notas musicales exactas, como puede ser el xilófono o los timbales. Figura 1.2.1 Xilófono. Figura 1.2.2 Timbales. - De altura indeterminada. Estos instrumentos no pueden tocar una nota concreta, por lo que su importancia radica en el sonido que producen, no en la nota en sí. En este grupo se encuentran por ejemplo las castañuelas, la pandereta o las maracas. 11

Figura 1.2.3 Pandereta y castañuelas. 1.4. Instrumentos de viento. Esta familia de instrumentos se caracteriza por contener un volumen gaseoso en su interior, el cual es excitado para producir el sonido mediante su vibración. Al excitar la columna de aire, se crea una onda estacionaria en el interior del tubo sonoro del instrumento, lo que conlleva la aparición de vientres (amplitud de vibración máxima) y nodos (vibración nula) en la columna de aire, al igual que pasa en las cuerdas y membranas. En los extremos cerrados del tubo sonoro, siempre se producen nodos de vibración (que coinciden con vientres de presión, donde la presión es máxima), ya que el aire no tiene espacio paraa vibrar; y en los extremos abiertos se producen vientres de vibración. El tubo sonoro, además de contener el aire que vibra en su interior, hace la función de resonador. Hay 3 tipos de instrumentos de viento: - Viento metal. Su funcionamiento se basa principalmente en cambiar el tamaño del tubo sonoro para variar la frecuencia fundamental y los armónicos, y en la interacción de los labios del intérprete con la boquilla. Para excitar la columna de aire, el intérprete pega los labios a la boquilla, los junta y sopla, provocando que sus labios vibren y emitan bocanadas de aire en la boquilla. El intérprete es capaz de ejecutar una u otra nota en función de la tensión del labio. El tubo tiene una serie de resonancias (armónicos) que, cuanto más agudas son, más se alejan de la frecuencia de vibración de los labios. Gracias a esto, el intérprete es capaz de modificar la tensiónn de sus labios para que, con una misma posición (longitud del tubo) ejecutar distintas notas cercanas a la fundamental (y siempre armónicos de ésta). Es decir, que igual que un cantante piensa en la nota que va a cantar antes de hacerlo, un intérprete de viento-metal también tiene que pensar en la nota que va ejecutar antes de hacerlo, y adecuar la tensión de sus labios en el ataque. Cuando el intérprete ha escogido la nota que desea ejecutar y ha comenzado a soplar, la columna de aire comienza el régimen de oscilación de la onda estacionaria. En ocasiones, si el intérprete no lo realiza bien, o la boquilla o tubo 12

presentan algún defecto, puede que la boquilla vuelva a su presión natural, dando lugar a que suene la frecuencia fundamental. Gracias a esto, instrumentos como la trompeta o la tuba pueden interpretar todas las notas de una escala con únicamente tres pistones, es decir, con ocho longitudes distintas del tubo sonoro, cuando la escala tiene doce notas (siete naturales más cinco alteradas). Hay varios métodos para variar la longitud eficaz del tubo en los instrumentos de viento metal. Uno de ellos son los pistones, presentes en la trompeta, la tuba o el fiscorno. El funcionamiento del pistón es sencillo, cuando el pistón está sin pulsar, el aire pasa por el tubo sonoro, y cuando el pistón es apretado, el aire es desviado por un recorrido extra para luego volver al tubo principal, alargando así la longitud efectiva recorrida y modificando la frecuencia fundamental. Figura 1.3.1 Funcionamiento de un pistón. Figura 1.3.2 Trompeta. Otro método son las válvulas rotatorias, las cuales siguen exactamente el mismo funcionamiento que los pistones. Se acciona un mecanismo con los dedos que hacen rotar una válvula que crea un recorrido extra. Este método es usado por las trompas. Figura 1.3.3 Trompa. 13

El último método usado son las varas. Las varas varían directamente la longitud total del tubo sonoro, desplazándose a merced del intérprete. Las varas se usan por ejemplo, por el trombón de varas (también existe un trombón que usa pistones). Figura 1.3.4 Trombón de varas. - Viento mecánico o de fuelle. Reciben este nombre debido a que el intérprete no introduce el aire en el instrumento en el momento de la vibración, sino que lo hace mediante algún mecanismo mecánico o un fuelle. La forma de iniciar la vibración del aire puede ser muy distinta, pero el resultado final es el mismo, una columna de aire vibra en el interior del instrumento. Aquí tres ejemplos de funcionamiento de esta familia de instrumentos: El primero es la gaita. Este instrumento posee un depósito de aire interno u odre (fuelle). El intérprete sopla por un tubo denominado soplete, para así insuflar aire al fuelle. Otro tubo tiene agujeros para hacer las diferentes notas según se tapen o no. El resto de tubos se encargan de hacer notas de acompañamiento (que son octavas por debajo que la que emite el tubo con agujeros). Hasta ahora se podría clasificar este instrumento como uno de viento madera, pero la diferencia radica en que el instrumento no suena cuando el intérprete sopla en el soplete, sino cuando aprieta con el brazo el fuelle, permitiendo así la liberación del aire hacia el exterior y la vibración de unas lengüetas que hay entre el fuelle y los tubos, facilitando la formación de la onda estacionaria. Así, el instrumento puede estar sonando cuando el intérprete no esté insuflando aire, y viceversa. 14 Figura 1.4.1 Gaita.

El siguiente ejemplo es el acordeón. De nuevo la vibración es producida por lengüetas. Para hacer que las lengüetas comiencen a vibrar, lo que el intérprete tiene que hacer es abrir y cerrar el acordeón. Con esto, el aire empieza a fluctuar gracias a un fuellee interno, la lengüeta vibra y comienza a formarse la onda estacionaria que producirá el sonido. Dentro del acordeón hay varias cajas más pequeñas con distintos tamaños, para generar las distintas notas musicales. Para evitar tener una caja por nota, el instrumento tiene entre cajas unos conductos que conectan las cajas entre sí, y que se encuentran bloqueados por una tapa. Esta tapa se abre al pulsar la tecla correspondiente, lo que hace que el tamaño del tubo (caja en este caso) varíe y se toque una u otra nota. En este caso, el aire ni siquiera lo proporciona el intérprete, sino que se crea mediantee el movimiento del instrumento, el cual hace que el fuelle interno genere una corriente de aire. Figura 1.4.2 Acordeón. El último ejemplo de instrumentos de esta familia es el órgano. El funcionamiento, en esencia, es el mismo. Hay una cámara con aire (llamada secreto), antiguamente proporcionado por un fuelle accionado manualmente por un ayudante, y en la actualidad por un fuelle mecánico ayudado de un motor eléctrico. En el secreto hay aire comprimido, el cual es liberado hacia un tubo cuando se pulsa la tecla correspondiente gracias a un sistema de trampillas. Figura 1.4.3 Secreto de un órgano de tubos. Puede tener un soloo teclado a la altura de las manos, o tener varios teclados, tanto para manos como para pies. En el tubo, se crea la onda estacionaria que producirá el sonido. El número de tubos que posee puede variar mucho, yendo desde 61 15

hasta decenas de miles (el más grande tiene 33112 tubos 1 ), ya que cada tubo corresponderá a una única nota musical. El número de tubos puede verse elevado también cuando el órgano tiene la opción de modificar el timbre para intentar aproximarlo a otro instrumento. Cuando se selecciona el botón de un instrumento u otro, los tubos por los que irá el aire para crear la onda estacionaria ya no son los mismos, es decir, en vez de proporcionar aire por los tubos principales del órgano, irá por otros tubos distintos. Para poder emular el sonido de otros instrumentos, es necesario que estos tubos tengan materiales y formas distintos a los tubos principales. El sonido del propio órgano se consigue con tubos cilíndricos hechos de una aleación de plomo y estaño, pero para la emulación de otros instrumentos puedee tener tubos de zinc, cobre, madera, etc. La forma también varía entre los tubos, pudiendo haber tubos tapados, cónicos, con chimenea, etc. Se podría decir que es un primer contacto a la imitación de instrumentos, la cual alcanza su cumbre con los instrumentos electrónicos, cuya facilidad para imitar instrumentos es mucho más elevada. De nuevo, este tema se tratará cuando se hable de los sintetizadores. Figura 1.4.4 Diferentes formas de tubos en un órgano. Figura 1.4.5 Distintas zonas superiores de tubos de un órgano. Figura 1.4.6 Órgano de tubos. 1 http://www.diffusionmagazine.com/index.php/nosotros/noticias/232-uno-de-los-organos-mas-grandes- del-mundo 16

Figura 1.4.7 Selector de sonido de un órgano de tubos. - Viento madera. He aquí el grupo de instrumentos musicales que, al ser el grupo en el que se centra este trabajo, se tratará con algo más de profundidad. Al igual que el resto de instrumentos de viento, el aire vibra en el interior de un tubo sonoro, y, como en los instrumentos de metal, el intérprete insufla el aire al interior del instrumento. Sin embargo, en esta ocasión no son los propios labios los que vibran e inician la vibración, sino que lo hace gracias a la vibración de una lengüeta (en la caso de las embocaduras con lengüeta), o al choque con un corte (en el caso de las embocaduras de bisel). Otra diferencia con la familia de viento metal es que aquí no se crean caminos alternativos para el aire, sino que se tapan una serie de agujeros, directamente o a través de la pulsación de llaves, para variar la longitud efectiva del tubo. De este modo, un instrumento de viento madera conseguirá hacer la nota más grave tapando todos los agujeros, y la más aguda sin tapar ninguno (por regla general, ya que con posiciones anormales es posible conseguir notas más agudas denominadas sobreagudos). El timbre del instrumento, depende fundamentalmente de la forma del tubo del instrumento, el tipo de embocadura, del tipo de tubo (abierto o cerrado) y del material (en instrumentos de viento en menor medida que en los de cuerda debido a la rigidez del material del tubo). Por ello, a continuación se verán las distintas características y las diferencias que implican. -Tipos de embocaduras. -El primer tipo es la embocadura de bisel, presente en la familia de las flautas. Esta boquilla se caracteriza por tener un corte, el cual hará que el flujo de aire se divida, yendo una parte al interior del tubo y otra saliendo hacia fuera. Cuando el aire se divide, tiende a crear pequeñas corrientes o remolinos de aire, lo que hará que el aire comience a vibrar y se cree la onda estacionaria. Puede ser que el aire se sople directamente al bisel, como en la flauta travesera, o que antes vaya por un conducto, como en la flauta dulce. 17

Figura 1.5.1 Esquema de una flauta dulce. En el esquema hay tres partes marcadas, que hacen posible la vibración del aire. La parte B es el conducto por el que el músico envía el aire. La A es una especie de tapón diseñado para que el conducto B sea pequeño en comparación con el resto del tubo y la onda no pueda volver por el conducto. La embocadura de bisel corresponde a la parte C, donde el aire va a chocar para iniciar su vibración. A parte de la familia de las flautas, hay más instrumentoss con este tipo de embocadura, como puede ser la ocarina (embocadura de bisel con conducto). Figura 1.5.2 Flauta travesera. Figura 1.5.3 Ocarina. -El siguiente tipo de embocadura es la embocadura de lengüeta simple, la cual se puede encontrar en clarinetes, saxofones y derivados. Su funcionamiento es sencillo: el intérprete sopla a través de la embocadura, y la lengüeta vibra sobre la parte fija de la embocadura, produciendo la vibración del aire en el tubo sonoro. Figura 1.5.4 Caña (lengüeta) de un clarinete. 18

La caña va anclada a la embocadura mediante una abrazadera. Figura 1.5.5 Boquilla con caña y abrazadera y boquilla sola. Cuando el intérprete sopla, la parte de arriba de la caña (la más fina) comienza a vibrar, empujando al aire y creando los máximos y mínimos (vientres y nodos) de la onda sonora. -Por último, la lengüeta doble. Es muy parecida a la lengüeta simple, pero en vez de tener una parte fija y otra móvil, tiene dos partes móviles. De esta manera, cuando el intérprete sopla, vibran chocando una contra otra, abriendo y cerrando el paso de aire haciaa el instrumento. Este grupo contiene al oboe y al fagot y todos sus derivados. Figura 1.5.6 Caña de un oboe. Las dos partes de la caña vibran al soplar el intérprete, lo que provoca un enrarecimiento que desplaza el aire, moviendo así el aire interior. El movimiento del aire acaba produciendo una onda estacionaria en el interior del tubo sonoro. La embocadura puede ser una característica muy influyentee en el timbre del instrumento. Esto se aprecia muy bien en las siguientes pistas. En la pista nº 3 se escucha un clarinete, en la nº 4 una flauta travesera, en la nº 5 un clarinete tocado con una boquilla de flauta travesera y en la nº 6 una flauta tocada con una boquilla de clarinete. Como se puede apreciar, el sonido del clarinete se parece más al de la flauta con boquilla de clarinete, y el de flauta se parece más al del clarinete con boquilla de flauta. 19

Este fenómeno se debe a que la embocadura del clarinete actúa como un extremo cerrado, y la de la flauta como un extremo abierto, lo que lleva a hablar del siguiente factor que altera el timbre, el tipo de tubo. El tipo de tubo es determinante a la hora de los armónicos producidos. En el caso de los tubos abiertos, que son aquellos que tienen dos extremos abiertos, la onda estacionaria formada presenta vientres de vibración en los extremos (los extremos abiertos tienen vientres de vibración y nodos de presión). La frecuencia fundamental en un tubo de longitud L cm. tendrá, por tanto, un vientre en cada extremo y un nodo en el centro: Figura 1.5.7 Esquema de vibración fundamental de un tubo abierto. En el esquema de la figura (y las siguientes del mismo tipo) están representados los instantes en los que la onda tiene un máximo de amplitud, desfasados 180 entre sí. En el nodo, siempre hay una vibración nula, pero en los extremos la onda pasa por distintos estados intermedios entre la amplitud máxima positiva y negativa (incluyendo al 0). Es decir, en el esquema se ven las máximas amplitudes que puede tener la onda estacionaria, y la zona entre la onda verde y la morada son las amplitudes intermedias que puede tomar. Cuando la onda reflejada está desfasada 180 con la incidente, la onda estacionaria es nula en todos los puntos. Se observa que a lo largo del tubo, la onda realiza medio ciclo, por lo que la longitud del tubo L es igual a la mitad de la longitud de onda λ. Para saber la frecuencia fundamental de dicho tubo (en Hertzios), basta con dividir la velocidad de propagación del sonido en el aire c (344 m/s a 20 C y 50% de humedad, variando 0.6m/s por cada 50% de humedad, y otros 0.6m/s por cada C) 2 entre la longitud de onda λ (en metros). Es decir: = [Hz] (1) Sabiendo que para la frecuencia fundamental, la mitad de la longitud de onda λ es igual a la longitud del tubo, la ecuación queda de la siguiente manera: 2 http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_//ondas/acustica/sonido/sonido1.html 20

= 2 [Hz] (2) Este es el caso de la frecuencia fundamental de dicho tubo, la menor frecuencia que se formará. Sin embargo, se producen los ya citados armónicos. Como en los extremos abiertos se forma un vientre de vibración, y los vientres y nodos formados están equidistantes entre sí (a una distancia de λ/2 entre cada vientrevientre o nodo-nodo y λ/4 entre vientre-nodo o nodo-vientre), los armónicos formados serán siempre múltiplos de la frecuencia fundamental. Figura 1.5.8 Esquema de vibración del segundo armónico en un tubo abierto. Se puede observar que ahora la longitud del tubo es igual a la longitud de onda. Con esto, queda que la frecuencia del segundo armónico es: = [Hz] (3) Y esta subdivisión de la vibración se repite constantemente, para todos los armónicos, perdiendo intensidad generalmente cuanto más alta es la frecuencia. Sabiendo esto se puede deducir la fórmula general de la frecuencia fundamental y los armónicos de un tubo abierto, que queda como sigue (puede consultarse la solución y el desarrollo matemático en el anexo V): = 2 [Hz]; =1,2,3,... (4) siendo la frecuencia, la velocidad de propagación del sonido, la longitud efectiva del tubo y un número natural. Sustituyendo la por los números naturales, se obtiene la frecuencia correspondiente al armónico de dicho orden (siendo el 1 el primero y coincidiendo con la frecuencia fundamental). Cuando el instrumento está completamente tapado, esto es totalmente correcto, puesto que es un tubo perfecto, sin embargo, cuando el intérprete comienza a hacer distintas posiciones levantando dedos de los agujeros o tocando llaves para que se destapen los agujeros, es decir, cuando toca notas más agudas, esto es una buena 21

aproximación de las frecuencias que aparecen en el instrumento, pero no hay que olvidar que la parte del tubo a partir del agujero correspondiente sigue existiendo, y que esto es, por tanto, una aproximación. En la realidad, es posible que esto dé lugar a la formación de vibraciones con una frecuencia que no correspondería a la vibración de la longitud efectiva del tubo (desde la zona de inicio de la vibración del aire, hasta la zona final, que es donde se ha destapado el agujero), y que haya frecuencias que no deberían estar ahí. Idealmente esto es lo que debería pasar, y lo que se calcula con la anterior fórmula: Figura 1.5..9 Esquema de presión acústica de la nota fundamental en una flauta travesera. Como se puede apreciar, en los extremos abiertos (embocadura y primer agujero al aire) aparecería un nodo de presión (vientre de vibración). Este sería el esquema para la frecuencia fundamental, y al igual que en los anteriores esquemas, se puede ir subdividiendo la onda para cada armónico que aparecería en el instrumento. Cabe destacar que se ha nombrado como la longitud efectiva del tubo. Esto quiere decir que no es la longitud real del tubo. Esto es debido a que cuando la columna de aire vibra en el extremo abierto, dicho volumen de aire se desplaza hacia el exterior una cierta distancia por la inercia que lleva, lo que provoca que a efectos sonoros, la frecuencia emitida sea inversamente proporcional a la longitud de toda la columna de aire vibratoria, y no a la longitud del tubo que la contiene. Experimentos y cálculos muestran que el efecto final (o corrección final) en el extremo abierto es equivalente al aumento del tubo en una longitud de aproximadamente 0,6 veces el radio de dicho tubo 3. Esta corrección se puede aplicar a los extremos abiertos de los tubos cilíndricos, que se explicarán más adelante. Instrumentos con tubo abierto son, por ejemplo, la mayoría de instrumentos de la familia de las flautas, como la flauta dulce, la flauta travesera, el piccolo, etc. 3 Music Acoustics (1997-actualidad). http://www.phys.unsw.edu.au/jw/flutes.v.clarinets.html 22

Figura 1.5.10 Piccolo. Por otro lado, están los instrumentos que poseen un tubo cerrado, o lo que es lo mismo, un tubo sonoro abierto por un extremo y cerrado por el otro. La mínima frecuencia que aparecerá en estos tubos, será por tanto, la que tenga menor número de vientres y nodos. Como ya se dijo anteriormente, en el extremo abierto aparecerá un vientre de vibración (nodo de presión), y en el extremo cerrado un nodo de vibración (vientre de presión). Dando lugar a la formación de un cuarto de onda en el interior del tubo: Figura 1.5.11 Esquema de vibración fundamental de un tubo cerrado. Por tanto, la frecuencia fundamental de un tubo cerrado será: = [Hz] (5) De nuevo con los mismos parámetros que las anteriores fórmulas. El segundo armónico formado presenta un nodo y un vientre más, es decir: Figura 1.5.12 Esquema de vibración del segundo armónico en un tubo cerrado. 23

En este caso la longitud del tubo es tres cuartos de una longitud de onda completa, y su frecuencia correspondería a la siguiente fórmula: = [Hz] (6) Como se puede ver, esta frecuencia es el triple de la frecuencia fundamental. Eso corresponde al tercer armónico, es decir, que el segundo armónico formado es el tercer armónico. Dónde está entonces el segundo armónico? La cuestión tiene una fácil solución. La formación de la onda correspondiente al segundo armónico implicaría la aparición de un vientre tanto en el extremo cerrado como el extremo abierto. Esto no es físicamente posible, por lo que el segundo armónico no se manifiesta en tubos cerrados. Lo mismo pasa con el resto de armónicos pares (4, 6, 8, etc), es decir, que solo se forman los armónicos de orden impar. Por lo tanto, la fórmula general de la frecuencia de los armónicos generados será (puede consultarse la solución y el desarrollo matemático en el anexo V): = [Hz]; = 1,2,3,... (7) Un ejemplo de instrumentos musicales de este tipo es el clarinete y la mayoría de sus derivados, como pueden ser el requinto o el clarinete bajo, en los que, la parte del tubo cerrado corresponde con la embocadura donde el intérprete pone la boca, ya que al adoptar esa posición impide la salida de aire al sellar el tubo. Figura 1.5.13 Clarinete y clarinete bajo. Estas aproximaciones se basan en que las ondas sonoras en el interior del tubo son ondas planas, pero qué pasa si el tubo ya no es tan pequeño y la anchura del mismo hace que las ondas adquieran el comportamiento esférico? Para responder a esta pregunta, hay que ir a la tercera responsable del timbre, la forma del tubo. 24

Hasta ahora, los ejemplos de la frecuencia (flautas y clarinetes) han sido descritos teniendo en cuenta que el tubo del instrumento era cilíndrico, en el caso del clarinete sin contar la campana, cuya función aparte de amplificar el sonido es retocar ciertas frecuencias que, por diseño, no sonarían como debiesen debido a los múltiples agujeros. Un tubo cilíndrico es un tubo que tiene la misma distancia del radio a los extremos del tubo en toda su longitud, es decir, el diámetro del tubo es constante. Sin embargo, hay otros tantos instrumentos cuya forma del tubo no es cilíndrica, sino cónica. Esto implica que el tubo va aumentando su diámetro a medida que avanza desde la boquilla hasta la campana, es decir, se puede estudiar como una sección de una esfera. La repercusión de esto es que las ondas acústicas empiezan a tomar el comportamiento esférico que tienen en espacio libre. Así pues, la ecuación de ondas ya no puede tener una solución de ondas planas, sino que ahora debe tener una solución con ondas esféricas, lo que hace que la presión acústica esté atenuada por un factor 1/r, siendo r la distancia al punto de inicio de la onda (en el caso actual la boquilla), y la intensidad atenuada en un factor 1/r 2. No es objeto de este trabajo calcular la solución a la ecuación de onda, por lo que solo se empleará el resultado final de este hecho 4. Este resultado es que en un tubo cónico (en el caso de los instrumentos musicales tubos aproximadamente cónicos) las ondas estacionarias que se forman tienen una longitud de onda tal que así: λ = [m] (8) siendo λ la longitud de onda, la longitud efectiva del tubo cónico y un número entero. Por el mismo principio que se calculó antes la frecuencia de los armónicos, las frecuencias formadas en un tubo cónico son: = 2 [Hz] (9) La ecuación (9) es exactamente igual que al ecuación (4), es decir, que un tubo cerrado cónico, presenta los mismos armónicos que un tubo abierto cilíndrico (esto no quiere decir que tengan la misma intensidad sonora, solamente que su frecuencia es la misma). Instrumentos con este tipo de tubo son el fagot, el saxofón y su familia o el oboe y derivados, teniendo el saxofón mucho más aumento del volumen a medida que baja hacia la campana. 4 Music Acoustics (1997-actualidad). http://www.phys.unsw.edu.au/jw/pipes.html 25

Figura 1.5.14 Oboe y saxofón. En conclusión, los tubos abiertos cilíndricos y los tubos cerrados cónicos generan armónicos a las mismas frecuencias, mientras que los tubos cerrados cilíndricos solamente generan los armónicos de orden impar, al menos desde un punto de vista teórico. La frecuencia fundamental en los tubos cerrados cónicos y abiertos cilíndricos es: = 2 [Hz] (10) y en los tubos cerrados cilíndricos: = 4 [Hz] (11) o lo que es lo mismo: = 2 [Hz] (12) Siendo la frecuencia fundamental de los tubos cerrados cónicos y abiertos cilíndricos. Por lo tanto, para ejecutar una misma nota musical, un tubo cerrado cilíndrico necesita la mitad del tamaño del tubo que la empleada por el otro tipo de tubos que se está tratando. Esto hace que instrumentos como el oboe tengan un rango de frecuencias más cercano a las de la flauta, a pesar de que su tamaño es muy similar al del clarinete. El tamaño del tubo, su forma y el tipo de boquilla utilizada son pues, las tres principales razones del timbre en los instrumentos de viento madera. En el apartado de síntesis por modelado físico, se emplean estos conocimientos de los instrumentos, ya que esta síntesis (más adelante se definirá lo que es la síntesis sonora) se basa en el comportamiento físico de los instrumentos. 26

1.5. Instrumentos eléctricos y electrónicos. Esta categoría no está presente en la clasificación general, pero hay un gran número de instrumentos que pertenecen a ella, sobre todo con los avances tecnológicos actuales. Engloba todos los instrumentos musicales que en alguna parte de su ciclo sonoro utilizan la electrónica. Es decir, que producen o manipulan mediante métodos electrónicos el sonido. Se dividen en dos tipos: - De amplificación eléctrica. Este tipo utiliza la electricidadd únicamente para amplificar la vibración inicial, la cual se produce en un generador natural (como puede ser, por ejemplo, una cuerda). Para obtener energía eléctrica a partir de la energía acústica inicial, se hace uso de transductores, que se encargan de transformar un tipo de energía en otra. Aquí el esquema de un piano eléctrico: Figura 1.6.1 Esquema de un piano eléctrico. Bajo las cuerdas (de acero generalmente e imanadas) se sitúa un pequeño imán. Cuando las cuerdas vibran, distorsionan levemente el campo magnético del imán, lo que hace que el imán haga un pequeño movimiento. El arrollamiento está fabricado de cobre, que al no ser magnético no se mueve. Sin embargo, sí que detecta los cambios de flujo magnético en el imán, convirtiéndolos en corriente inducida. Esto es equivalente al típico experimento de física de mover un imán a través de un solenoide, y con ello crear una corriente que varía en función de la velocidad con la que se mueve el imán. Todo este funcionamiento se basa en la ley de inducción electromagnética de Faraday. Con esto, ya se ha transformado la vibración inicial en una corriente eléctrica correspondiente a dicha vibración. La tarea restante es amplificar esa corriente eléctrica y enviar la señal a un altavoz para que convierta de nuevo la señal eléctrica en una señal acústica y el sonido se emita. En este grupo hay instrumentos como la guitarra eléctrica, el violín eléctrico, la batería eléctrica, etc. Todos ellos son instrumentos acústicos que se les amplifica electrónicamente. 27

Figura 1.6.2 Guitarra eléctrica y acústica. Se observa que la guitarra eléctrica ya no tiene la caja de resonancia, puesto que el sonido no se va a amplificar acústicamente, sino eléctricamente. - De generación eléctrica completa. Este tipo de instrumentos no solo amplifican la señal sonora con electricidad, sino que también generan señal con electricidad. Es decir, se sustituye el generador sonoro físico (oscilador) por uno de origen eléctrico. En el inicio del diseño de este tipo de instrumentos, apareció el problema de cómo hacer el cambio de frecuencias para conseguir la escala musical. Una primera solución fue el uso de un circuito paraa cada nota y unos interruptores para accionar cada circuito. Otra es el procesado de señales, opción que actualmente utilizan las casas comerciales. Aquí un esquema de la generación de sonido en un órgano eléctrico: Figura 1.6.3 Esquema de un generador de frecuencias de órgano eléctrico. El órgano posee un eje rotatorio, el cual tiene montados varios discos con simetría de revolución. Paraa poder generar las distintas frecuencias dispone de discos de distintos tamaños, con distinto número de dientes (en el caso del órgano Hammond 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 ó 192) y velocidades de giro distintas. Cuando se toca una nota, el disco correspondiente gira en el eje, y esa rotación es la que produce el cambio de flujo en el imán. Este cambio de flujo lo detecta el arrollamiento, y se envía la señal a un amplificador para su posterior conversión a señal sonora, comoo en los instrumentos de amplificación eléctrica. Para evitar tener muchos discos, usualmente se emplean circuitos divisores de frecuencia, y se usan solo los discos necesarios para generar la octava más aguda. 28

A este grupo pertenecen el órgano eléctrico o el sintetizador entre otros. Figura 1.6.4 Órgano eléctrico. Figura 1.6.5 Sintetizador. 29

CAPÍTULO 2. Síntesis musical. 2.1. Teclado electrónico. El término teclado electrónico engloba a todos aquellos instrumentos de la familia de instrumentos eléctricos y electrónicos provistos de un teclado. Dichos instrumentos usan diversos métodos para la generación de sonido, que pueden estar basados en mecanismos electrónicos, eléctricos, digitales o uso de muestras (samples). Esto lleva a una clasificación general de los teclados electrónicos: -Piano eléctrico. En la sección de los instrumentos de amplificación eléctrica se puede consultar una explicación y un esquema de funcionamiento en la figura 1.6.1. Las marcas más conocidas son Rhodes y Wurlitzer, que sorprendentemente no amplifican el sonido de cuerdas percutidas, sino de diapasones (la parte percutida es similar a una púa de acero) y de lengüetas respectivamente. -Órgano eléctrico. Instrumento del grupo de generación eléctrica completa. También se habló sobre su funcionamiento, con un esquema de generador de frecuencias en la figura 1.6.3 y una imagen del instrumento en la figura 1.6.4. El órgano eléctrico por excelencia es el órgano Hammond, tanto es así que es habitual denominar a los órganos eléctricos órganos Hammond. -Piano electrónico. También pertenecen al grupo de instrumentos de generación eléctrica completa. Fueron diseñados con la idea de imitar a un piano acústico, aunque también pueden imitar a otros instrumentos. Su funcionamiento es similar al de un sintetizador analógico, pudiendo decirse que realmente es un sintetizador analógico con una apariencia externa de piano. El piano digital Roland es el más representativo. -Sintetizador. De nuevo, instrumento de generación eléctrica completa. Este instrumento se basa en sintetizar sonidos, ya sean totalmente nuevos o ya existentes, por medio de síntesis musical, técnica que se tratará a fondo más adelante. Un sintetizador puramente dicho está compuesto por una serie de controles que permiten variar la forma de onda de un oscilador, controlar el volumen, el filtrado de la señal, etc. Por otra parte, el teclado es un controlador que se añade para ejecutar las notas musicales (o sonidos), es decir, que un sintetizador como tal no necesita estar provisto de un teclado. Existen dos grandes tipos de sintetizadores: analógicos y digitales. Los sintetizadores analógicos más representativos son los Moog, y los ARP, cuyo nombre proviene del fundador de la compañía Alan Robert Pearlman. Los digitales más conocidos son los construidos por Yamaha, cuyos modelos se diferencian por letras y números (por ejemplo, el MX49 o el DX7). Más adelante se hablará del funcionamiento de cada uno. 30

-Sampler digital. Otro instrumento de generación eléctrica completa. Es muy similar al sintetizador, pero mientras que el sintetizador usa la síntesis para generar sonido, el sampler emplea el uso de muestras grabadas. - Mellotron (Sampler analógico). Este instrumento usa muestras grabadas en una cinta magnética. Cuando se presiona una tecla la cinta avanza (hacia arriba) y se va reproduciendo, y cuando la tecla se deja de pulsar, la cinta vuelve a la posición inicial. 2.2. Sintetizador. Este instrumento musical imita sonidos existentes o crea nuevos sonidos a partir de un método denominado síntesis musical. Pese a que hay instrumentos electrónicos desde principios del siglo XX, hasta mitad del siglo solo existían las partes de los sintetizadores por separado. En 1955, Olsen y Belar en la Radio Corporation of America (RCA) en Princeton desarrollaron lo que podría considerarse el primer sintetizador, con la finalidad de investigar las propiedades del sonido. Sin embargo, este aparato llamó la atención de varios compositores, y se interesaron en ampliar sus capacidades. El sintetizador más conocido es el Moog, cuyo nombre viene dado por el ingeniero que lo desarrolló, Robert Moog. El primer prototipo apareció en 1964, pudiéndose manejar con uno o más teclados. En 1983 apareció la interfaz MIDI (Musical Instrument Digital Interface), que permitía la comunicación entre diferentes marcas de sintetizadores e incluso con un ordenador y grabar lo que se tocaba en un aparato llamado secuenciador. Esto constituyó un gran avance, ya que cualquiera podía hace música sin necesidad de ser un buen ejecutante. A comienzos de la década de 1980 se desarrolló también el sampler o muestreador, que permite grabar sonidos reales y reproducirlos. Gracias a esta tecnología, se pudo emular casi todos los sonidos existentes. Existen dos grandes clasificaciones para los sintetizadores: analógicos y digitales. Los analógicos utilizan señales analógicas. El sonido comienza en un oscilador y es modificado mediante un filtro analógico, siempre usando circuitos eléctricos. En todo el proceso de síntesis, la señal es continua. Por otro lado, los sintetizadores digitales trabajan en el dominio discreto, o dicho de otro modo, sus señales no son continuas, sino que usan información digital (código binario), la cual es modificada mediante distintos algoritmos. Finalmente, la señal se transforma en analógica mediante un conversor digital/analógico antes de reproducir la señal por medio de los transductores (altavoces normalmente). Ambos métodos inician el sonido en uno o varios osciladores, y transforman la señal para conseguir el resultado deseado, pero la diferencia es que los sintetizadores analógicos usan señales continuas y circuitos eléctricos, y los digitales trabajan con señales discretas y algoritmos para su modificación. 31