Demostración del Contenido de Armónicos

Para ilustrar el hecho de que el contenido de armónicos es el contribuidor principal al timbre de los sonidos sostenidos, el paquete de demostración de Science of Sound producido por Bell Telephone Laboratories en la década de 1960, contenía grabaciones de una sirena de fábrica, una soprano y un piano, que habían sido cuidadosamente ajustados al mismo tono e intensidad. Se demostró que si se filtraban para eliminar todos los armónicos, los tonos eran casi indistiguibles.

Abajo se muestran los tres sonidos completos. La primera pantalla de cada sonido muestra la amplitud como una función del tiempo, y la segunda es la transformada de Fourier discreta, que muestra la amplitud de la fundamental y unos pocos primeros armónicos. Estas pantallas se han creado con Macscope2 por Elisha Huggins.

El siguiente grupo de ilustraciones muestra la amplitud versus tiempo de los tres sonidos. Aunque las diferencias son evidentes, es difícil caracterizarlos en detalle.

Las ilustraciones de abajo muestran las comparaciones de las amplitudes de los armónicos. Este tipo de gráfica se denomina transformada discreta de Fourier. Esta es una manera mucho más definitiva para medir las diferencias entre los sonidos.

Las ilustraciones anteriores muestran las diferencias cualitativas entre los sonidos de las vocales cuando se registra la amplitud vs frecuencia. Este tipo de trama es una transformada de Fourier de la variación de amplitud versus tiempo y puede ser correlacionada con la forma en que el oído humano actúa como un analizador de sonido.

Para explicar cómo el oído puede reconocer los diferentes sonidos de vocales, se invoca la idea de los formantes vocales. Se trata solo de una conceptualización, no se llevó a cabo proyección alguna sobre el oído interno. La teoría del lugar sugiere que el oído distingue los tonos basándose en la localización de la máxima excitación a lo largo de la membrana basilar del oído interno. De modo que el oído actua como un analizador de sonido que puede detectar diferencias en el contenido de armónicos, por medio de diferentes cantidades de excitación en diferentes lugares a lo largo de la membrana basilar. Como los sonidos de las vocales sostenidas difieren principalmente en su contenido de armónicos, esto ofrece un mecanismo por el cual el oído puede distinguirlos.