Oscilador: Todo sonido se produce a partir de una vibración, por lo que un instrumento musical debe contar con un cuerpo que oscile a al menos a una frecuencia determinada.
Amplificador: Para que la vibración de dicho oscilador sea percibida en forma de sonido, debe pasar por un sistema de amplificación que comprima y descomprima el aire adyacente y así transmita hasta el oído, el sonido en forma de ondas.
Fuente de energía o excitador: Es la fuerza que le dará movimiento al oscilador para producir la o las distintas frecuencias.
En la voz por ejemplo, la fuente de energía serán los pulmones, quienes producirán una columna de aire que con la glotis cerrada, crean una sobrepresión que harán vibrar los ligamentos o cuerdas vocales, generando un sonido a determinada frecuencia que será inmediatamente amplificado por la laringe, faringe y la boca. Este es en síntesis el sistema del aparato fonador como instrumento musical.
Se podría considerar que cualquier objeto capaz de producir un sonido es un instrumento musical en potencia, aún cuando su funcionalidad no está ligada a la música. Existen manifestaciones musicales que hacen uso de objetos creados sin estos fines como una máquina de escribir, un yunque o un barril, por dar algunos ejemplos.
En los cordófonos acústicos (no eléctricos) el oscilador o los osciladores son las cuerdas, quienes emiten sonidos a diferentes alturas dependiendo de la colocación de los dedos sobre el diapasón, mediante vibraciones a diversas frecuencias. El amplificador es la caja de resonancia, caja armónica o caja musical entre tantos nombres. El ente excitador es el elemento que causa el movimiento en las cuerdas, obviamente el ejecutante pero el medio puede variar entre los dedos, las cerdas de un arco, un plectro o púa, una baqueta o martillo, entre otros.
La guitarra, como referencia de los instrumentos acústicos de cuerda pulsada (cuatro, mandolina, bandola, banjo, laúd, entre otros), consta de diversas partes y procesos que engloban dicho sistema acústico. Las cuerdas como ente oscilador se encuentran sujetas al puente por un extremo y por el otro a tensores denominados clavijas, todas sobre un plano dividido en segmentos separados por trastes, los cuales tienen como función variar la frecuencia de la vibración y por consiguiente la altura de los sonidos emitidos al pulsar la cuerda sobre ellos, la caja de resonancia recibe y amplifica dichas vibraciones transmitiéndolas al aire.
Las cuerdas
Para entender bien el proceso de producción y amplificación de los sonidos en una guitarra es necesario partir desde el análisis de la mecánica de las cuerdas como ente oscilador del instrumento.
Siendo un instrumento pulsado, la forma inicial que adquiere la cuerda, en el momento en que el ejecutante la presiona con el dedo o con el plectro, es angular. Desde el momento en que se libera la cuerda, dos ondas parten en sentido opuesto desde el punto de presión y al llegar a los extremos de la cuerda regresarán en sentido contrario, dibujando con líneas rectas una especie de paralelepípedo que irá estirándose y encogiéndose hasta deformarse por el efecto de la amortiguación, quedando entonces la vibración fundamental de la cuerda en forma de arco en sus posiciones externas, creando una onda senoidal. Esa primera etapa de formas rectas al pulsar la cuerda es lo que caracteriza y diferencia el sonido de los instrumentos de cuerda pulsada a los de cuerda frotada, ya que la forma de excitación de los osciladores es totalmente distinta.
En la imagen anterior se puede observar un acercamiento del comportamiento que tendría una cuerda al ser pulsada en el medio. El punto en donde se excite influye en buena medida sobre el sonido generado, pues si la cuerda se acciona por ejemplo a 1/3 de uno de los extremos, el tercer armónico faltará del espectro de frecuencias, es decir que el enésimo armónico faltará si se pulsa la cuerda a una distancia de L/n de uno de sus extremos, siendo L la longitud total de la cuerda.
Amplificación por amortiguación.
Se entiende como vibración amortiguada a aquella que se encuentra en un medio o sistema por el cual se absorbe su energía, disipándola en cierto lapso de tiempo. Así que las cuerdas en el instrumento crean una vibración amortiguada, que dependerá del punto de excitación y la fuerza que se le aplique, la cual se disipará por ambos extremos, hacia la punta del mástil y hacia la caja de resonancia, esta última será la más importante pues desde allí se emitirá hacia el aire.
La caja de resonancia debe ser capaz de absorber suficiente energía para lograr un sonido audible, pero no tanta para que la cuerda tenga un tiempo de duración que signifique un sonido lo suficientemente largo. En una guitarra eléctrica por ejemplo, el coeficiente de disipación es menor puesto que el cuerpo del instrumento es mucho más rígido, por ello las notas que se emiten con ella son mucho más prolongadas que en una acústica, pero sin amplificación electrónica su volumen es mucho menor. Así que se trata de una compensación y equilibrio entre volumen y duración del sonido.
La vibración de la cuerda escapa por la cejilla y el puente hacia la tapa, la cual transmitirá la vibración hacia el exterior y hacia el fondo por el aire de la cavidad y en una menor medida por los aros de la caja armónica. Igual que en el eco generado por una montaña o la pared de un cuarto vacío, las ondas sonoras rebotarán del fondo y escaparán hacia el exterior por la boca y de nuevo por la tapa del instrumento.
Las cuerdas se amarran al puente y pasan por encima de la cejilla del mismo, presionándola hacia abajo. Fuente
Para un constructor , este proceso debe ser muy bien comprendido, pues deberá proporcionar la elasticidad o rigidez precisa a cada parte de la guitarra para que el sistema funcione. En este sentido el fondo deberá ser mucho más rígido que la tapa, pues de no ser así absorberá toda la vibración y las ondas no se propagarán al exterior (lo que en el quehacer se le llama "sonido encajonado"), sin embargo conviene proporcionarle cierta elasticidad que contribuya con el impulso de las ondas. Científicamente esto se logra estudiando la frecuencia natural tanto de la tapa como del fondo para así proporcionar, a partir de los espesores de las piezas, vibraciones distintas pero en concordancia. No solo los espesores de dichas piezas influyen en la amplificación de los sonidos, sino el material, su densidad e incluso la forma y la separación a la que se encuentre uno de otro (es decir el ancho y forma de los aros).
Por lo anterior expuesto, la tapa del instrumento adquiere la mayor responsabilidad en la amplificación del sonido, especialmente porque deberá ser capaz de transmitir ondas a diferentes frecuencias y con la misma intensidad, siendo más precisos, en un espectro de 100 Hz a más de 1000 Hz. Es por ello que en la elaboración de un instrumento musical, es la parte del mismo que demanda mayor cuidado, precisión y procesos.
La tapa de la guitarra, responde de diversas maneras según los rangos de frecuencias a los que se someta. Para optimizar dicha respuesta y así la emisión de las diversas ondas sonoras, se recurre a un sistema de barras o varillaje adheridos a la tapa en el interior de la caja de resonancia. Esto permite una mejor propagación de la vibración en toda la superficie a la vez que brinda estabilidad y resistencia a la tención generada por las cuerdas.
Los sistemas de barraje exigen mucha precisión, sus diseños y formas varían en gran medida según el constructor, la materia prima, el instrumento, y las características sonoras que desee proporcionarle al mismo. De tal manera que es mucho lo que se puede desarrollar al respecto, lo cual será abordado en futuras entregas.
Para concluir, es importante destacar que las técnicas de elaboración de instrumentos son mucho más antiguas que la ciencia que estudia dichos procesos, se podría decir que el perfeccionamiento de las mismas ha sido producto de una evolución natural. Un constructor avezado consigue las medidas y proporciones exactas de cada parte del instrumento valiéndose del tacto, vista y oído, agudeza en los sentidos que desarrolla a través de la experiencia. Es por ello la luthería, una de las pocas actividades humanas que la tecnología no ha podido desplazar o reemplazar.
Para ampliar el presente contenido se recomiendan los siguientes textos:
Primera aproximación a la acústica de la guitarra - Esteban M. Gonzalez
Algunas notas sobre la acústica de la guitarra clásica - Ricardo Ruiz Buollosa
