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El espectro de frecuencias de audio representa la gama de frecuencias que el oído humano puede interpretar. La frecuencia del sonido se mide en Hertz (Hz) unidad. Este rango de frecuencia audibleen la persona media al nacer, es de 20Hz a 20000Hzo 20 kHz.
El espectro de frecuencias de audio también se conoce como espectro de frecuencias de sonido.
Debido a la edad y a otros factores, como los daños auditivos, este rango se degrada con el tiempo, pero para la persona media, el rango de 20 a 20000Hz describe, y también representa, lo que oímos en términos de frecuencia, o en términos de música, el tono.
Conocer este espectro de audio puede ayudar en varios ámbitos;
- Discutir el sonido y la música
- Entender las especificaciones técnicas
- Ajustar un ecualizador gráfico
- Comprende mejor lo que oyes
Dependiendo de dónde leas sobre el espectro de frecuencias de audio, la terminología puede ser técnica o subjetiva, lo que complica aún más su comprensión.
El conocimiento del espectro de audio puede ser sólo una información que está bien conocer y entender. A todos nos gusta la música, por lo que profundizar en ella es divertido.
Puede haber ocasiones en las que quieras ajustar el equilibrio del espectro de audio, utilizando un ecualizador gráfico (EQ). Algunos conocimientos pueden ayudarte a obtener los resultados que buscas, y eliminar las conjeturas.
En este artículo, explicaremos el espectro de frecuencias de audio, utilizando una terminología técnica subjetiva y básica. Así avanzarás en tu conocimiento de los detalles más discutidos sobre el tema.
¿Qué son las frecuencias de sonido?
Cuando un sonido musical se produce en un medio como el aire, hace que las moléculas de aire vibren. Cuando estas vibraciones llegan a nuestros oídos, éstos vibran en las mismas frecuencias, y la señal se convierte de un sonido en el aire en señales eléctricas que nuestro cerebro interpreta como sonido.
Los músicos hablan de esta vibración como tono. Cuando queremos hablar científicamente de esta propiedad del sonido, utilizamos la frecuencia.
La frecuencia se refiere al número de veces por segundo que se repite el ciclo de una onda sonora. Cuanto mayor es la frecuencia, mayor es el tono que se percibe.
La imagen de arriba se ha creado con una cámara digital osciloscopio. Vemos un solo ciclo de una onda sinusoidal, una representación digital de una onda sonora que se repite. A onda sinusoidal es el sonido más básico que podemos producir.
La longitud del ciclo está entre los puntos A y B. La frecuencia es una medida del sonido en ciclos por segundo, o Hertz (Hz). Si un sonido tiene una frecuencia de 20 Hz, una frecuencia extremadamente baja, está ciclando 20 veces por segundo.
Si producimos una onda sinusoidal de 10000Hz (10kHz), el sonido está ciclando increíblemente rápido, 10000 veces por segundo, produciendo una frecuencia y un tono mucho más altos.
Representación del sonido
En general, los oyentes de música no tienen acceso a osciloscopios, y la representación sólo tiene sentido para la explicación o cuando se analizan sonidos básicos. La música es mucho más compleja. Una herramienta más común con la que te encuentras es una representación gráfica, parte de un ecualizador gráfico dispositivo, en forma de software o hardware.
Esta imagen es una representación gráfica de los sonidos ya mencionados, una onda sinusoidal de 20 Hz y otra de 10 kHz. Puedes ver cómo se divide la frecuencia en la escala de la parte inferior de la imagen, el eje X. La vertical, el eje Y, representa la amplitudque está relacionada con el volumen, de las frecuencias en ese rango.
La música es mucho más compleja que estos tonos básicos. Contiene miles de frecuencias mezcladas.
En los ecualizadores gráficos, tienes controles para cortar y aumentar los rangos de frecuencia, para ajustar el espectro de audio y el tono de la música.
La gama completa de frecuencias del espectro de audio de la música es compleja. Se divide en rangos para que sea más manejable y fácil de describir y controlar.
Escúchalo tú mismo
Ponte tus auriculares favoritos y baja el volumen a un nivel adecuado. Escucha la salida de audio sinusoidal en cada una de las bandas de frecuencia.
Dividir el espectro de audiofrecuencia
El espectro de frecuencias se divide en siete bandas, o rangos. A veces menos, pero hablaremos de los rangos de frecuencia más comunes con los que te encontrarás;
- Subgraves: 16 – 60Hz
- Graves: 60 – 250Hz
- Gama media baja: 250 – 500 Hz
- Gama media: 500 – 2kHz
- Rango medio más alto: 2 – 4kHz
- Presencia: 4 – 6kHz
- Brillantez: 6 – 20kHz
La frecuencia en la que comienza y termina un rango puede variar ligeramente, pero estos son los rangos habituales.
Términos simplificados del espectro de frecuencias
- Subgraves, bajos: Bajo
- Medios bajos, medios, medios altos: Medios
- Presencia, Brillantez: Altos
Estos rangos también se pueden simplificar, a menudo en equipos económicos o mediante un control básico de software. Los subgraves y los bajos se agrupan como «graves».
Es posible agrupar los rangos medios para que sean sólo «Medios», o a veces se omiten los rangos medios, y sólo se hace referencia a los rangos medios inferiores y superiores.
Los rangos de Presencia y Brillo pueden agruparse y llamarse simplemente «Altos».
Estos son los términos técnicos utilizados para describir las bandas de frecuencia y la gama de frecuencias que contienen.
Términos subjetivos del espectro de frecuencias
- Bajo: Bajos
- Medios: Mids
- Altos: Agudos o altos
A menudo te encontrarás con una terminología más subjetiva que generaliza estas gamas. Los rangos de los graves se denominan a menudo «bajos» o el «gama baja«. Todo el contenido de la gama media puede denominarse «medios«, y todo lo que esté por encima como el «altos«.
Toda esta terminología, técnica y subjetiva, es correcta. Lo que se utiliza sólo depende del contexto.
Subgraves: 16 – 60Hz
Demostración de onda sinusoidal (40 Hz):
La gama de frecuencias de los subgraves está comprendida entre 16 y 60 Hz. Para reproducir con precisión este rango extremadamente bajo, necesitas auriculares de calidad o altavoces de frecuencia completa o un subwoofer. Requiere más potencia de tu amplificador y tiene que aplicarla sin distorsión.
En los altavoces, el tamaño del woofer de graves, y el diseño del altavoz, están directamente relacionados con la cantidad de graves que se pueden producir.
Cuando configures un ecualizador o un subwoofer, ten cuidado de no potenciar demasiado este rango. Aunque la potencia de los graves puede ser impresionante, un exceso puede hacer que tu música suene «turbia», los sonidos se vuelven indistintos.
Esto se escucha como un emborronamiento de las frecuencias en este rango, que también puede afectar a los graves y a los medios bajos. Los sonidos e instrumentos de estas gamas se vuelven indistintos, debido a la excesiva energía.
Aunque nuestro rango de audición llega hasta los 20 Hz, la gama de subgraves se siente, más que se oye
Aunque no podemos oír por debajo de 20 Hz, a veces hay contenido de frecuencia por debajo de esa frecuencia. Esto se utiliza en el cine y la televisión para los efectos de sonido, o por los compositores de música experimental.
Desde el punto de vista musical, es el dominio de instrumentos como los bombos, los sintetizadores de bajos y algunos instrumentos orquestales como el arpa y el fagot.
Bajos: 60 – 250Hz
Demostración de onda sinusoidal (100 Hz):
El rango de los graves es un rango que apasiona a mucha gente. La zona del rango de los graves se sitúa en torno a los 60 – 250 Hz. Históricamente, es una banda que ha visto el mayor avance a medida que se ha desarrollado la tecnología de grabación y reproducción.
Tecnologías como el diseño de altavoces, subwoofers y procesamiento digital de señales permiten una mayor representación de esta gama.
Para recrear el rango de los graves con precisión se necesita más potencia que los rangos superiores. Una de las principales razones es que nuestros oídos son menos sensibles en este rango. Para reproducir los graves con precisión se necesitan amplificadores potentes con baja distorsión.
La gama de graves, también conocida como «bajos» o «gama baja», es una gama importante, ya que puede cambiar el equilibrio de la música, haciéndola sonar fina o gorda.
Rango medio inferior: 250 – 500 Hz
Demostración de onda sinusoidal (350 Hz):
El rango medio inferior, así como la sección superior de la gama de graves, es importante ya que contiene la frecuencia fundamental de muchos instrumentos acústicos. El rango medio inferior se sitúa en la zona de 250 a 500 Hz.
Frecuencia fundamental
La frecuencia fundamental de un sonido es la que determina el tono del sonido. Casi siempre es la frecuencia más fuerte de un sonido.
Cuando este rango no se escucha con precisión, los instrumentos y la voz suenan poco naturales. Se nota especialmente en el canto, ya que es la gama donde reside el cuerpo y el carácter de la voz.
Cuando los ingenieros calibran un sistema de sonido, suelen utilizar su propia voz, hablando por un micrófono. Cualquier incoherencia con el sistema se hará evidente rápidamente en la forma en que se reproduce la voz, ya que es uno de los sonidos más familiares para nosotros.
Cuando la música carece de profundidad en instrumentos como la voz, el violonchelo, el bajo o la batería, a menudo se debe a problemas en el rango medio inferior.
Rango medio: 500 – 2000Hz
Demostración de onda sinusoidal (1200 Hz):
Entramos ahora en el rango de frecuencias centrales o rango medio, un rango importante donde reside el contenido de los diálogos, las voces y los efectos de sonido de las películas y la televisión. Los auriculares, altavoces y teléfonos móviles más baratos concentran la mayor parte de su producción en este rango. El rango medio se sitúa en torno a la zona de 500 a 2000 Hz.
Es el rango que va más allá de la frecuencia fundamental y de los armónicos inferiores o sobretonos, y añade claridad y detalle. Cuando los ingenieros de sonido y los productores quieren que la música «salte» de la radio, este es un rango en el que se centran.
Un aumento excesivo en el rango de 1kHz puede hacer que tu música suene «como una bocina» o tenga una calidad metálica. También puede provocar fatiga del oyente.
Si tu sistema de reproducción de sonido es inferior en este aspecto, limita el tiempo que puedes disfrutar felizmente de la música.
Rango medio superior: 2 – 4kHz
Demostración de onda sinusoidal (3000 Hz):
El rango medio superior es el rango en el que tus oídos son más sensibles. Los sonidos consonantes de la voz, como la k, la p, la s y la t, se encuentran en esta gama. Para que el habla y el canto sean claros, esta gama necesita una claridad adecuada. La señal de rango medio superior se encuentra en la zona de 2 a 4 kHz.
Debido al diseño y la evolución de nuestros oídos, el canal auditivo (la sección que va desde el oído externo hasta el tímpano) naturalmente resuena en un rango de unos 3,5kHz.
Puedes considerarlo como un amplificador incorporado, que nos permite captar mejor los sonidos en este rango. Por ello, si la música tiene carencias en este rango, lo notamos inmediatamente. Lo contrario también es cierto, demasiado énfasis y la música se vuelve irritante y difícil de escuchar.
Como esta zona es importante para interpretar los detalles de los sonidos vocales, los interesados en la música coral, la ópera, los podcasts o cualquier cosa que implique a la voz apreciarán mucho unos auriculares o altavoces que brillen en esta zona.
Al igual que la voz, los sonidos de percusión residen en esta zona. Los rangos medios bien reproducidos, o los medios, son los que definen a los grandes auriculares y altavoces. Al audicionar cualquiera de ellos, esta es una zona clave en la que hay que centrarse, asegurándose de que es detallada, tiene profundidad y suena natural.
Presencia: 4 – 6kHz
Demostración de onda sinusoidal (5000 Hz):
El rango de presencia es el responsable de la definición del rango superior de tu música. Cuando esta gama está bien producida y es clara, te sientes como si estuvieras sentado frente a la música que se interpreta. La señal de presencia se encuentra en la zona de 4 a 6 kHz.
En la voz, este es el rango donde se encuentran los sonidos «s». Si se acentúa en exceso, crea una experiencia auditiva molesta.
Cuando se remasterizan los álbumes clásicos, a menudo se potencia la presencia para que la música suene más moderna, o se compara con las técnicas de producción actuales.
Cuando la música se reproduce en la radio o en los servicios de streaming, las compañías discográficas están interesadas en la consistencia de la reproducción. La música moderna está más potenciada en este rango. Se trata de una cuestión similar a la guerras del volumen.
Cuando la música está bien equilibrada en este rango, añade cualidades como calidez y dulzura a las cuerdas altas, los sintetizadores y la música orquestal. Si se exagera, añade dureza y sibilancias, no sólo a las voces, sino también a los platillos y los hi-hats.
Brillo: 6 – 16kHz
Demostración de onda sinusoidal (10000 Hz):
Como su nombre indica, la gama de brillo añade brillo y claridad de gama alta a la música. El rango más bajo puede seguir siendo sibilante, por lo que un refuerzo excesivo en este rango no es una buena idea. La gama de brillo se sitúa en la zona de 6 a 16 kHz.
Los 10kHz son un rango que afecta a la claridad. Se escucha como brillo de alta frecuenciay puede dar a la música detalle y brillo.
A partir de los 10kHz se suele denominar la banda del «aire». Es difícil describir lo que ocurre en términos musicales, pero puedes imaginar que el aire se excita en una actuación orquestal.
Esto es algo bastante subjetivo, pero cuando se reproduce correctamente, sin duda eres consciente de ello.
Hay pocos instrumentos, a excepción de los sonidos electrónicos, que tengan de forma natural armónicos fuertes, o contenido de frecuencia en esta zona, por lo que se escucha como un efecto global en toda la pieza musical que estás escuchando.
Cuando se acentúa demasiado esta gama de frecuencias, suena poco natural, ya que son pocos los sonidos de la música real, o de la naturaleza, que residen aquí.
Una de las limitaciones de los discos de vinilo, y de cómo se producen, es que su respuesta en frecuencia se atenúa y pierde energía por encima de los 15kHz. Ésta es una de las razones por las que tienen un sonido más cálido y natural, preferido por muchos oyentes.
El panorama general
Si quieres entender cómo funcionan tus altavoces y auriculares, y cómo configurar tu equipo, es beneficioso tener algunos conocimientos sobre el espectro de frecuencias de audio.
Todo en la música tiene que ver con la vibración. La frecuencia es la forma de cuantificarla. Desde las vibraciones del aire, hasta nuestros oídos y cuerpo, y hasta nuestro cerebro.
Es una hecho que la resolución de nuestros oídos, el detalle que podemos interpretar, supera con creces el de nuestro sentido visual. Si algo no está bien, nos damos cuenta rápidamente.
Cuando el equilibrio de frecuencias es perfecto, seamos o no plenamente conscientes de ello, eleva la experiencia auditiva.
También quieres reproducir tu música tal y como la concibieron los artistas, ingenieros de sonido y productores. Prestar atención al espectro de audio, configurando y calibrando tu sistema, te permite apreciar todo el esfuerzo y la pasión con que se hizo.
Armado con este conocimiento del espectro de frecuencias de audio, ahora puedes dar sentido a la conversación tanto técnica como subjetiva que gira en torno a la música y su reproducción.
