La Frecuencia es una propiedad física del sonido. Se define como el número de ciclos de una onda sonora que ocurre en un segundo.
Su unidad de medida es el hercio (Hz), donde 1 Hz equivale a un ciclo por segundo.
Un ciclo completo de una onda sonora consiste en una compresión y una rarefacción del medio a través del cual viaja la onda. Por lo tanto, la frecuencia determina cuántas de estas vibraciones completas ocurren en un segundo.
Relación con la longitud de onda
La frecuencia está intrínsecamente vinculada con la velocidad de la onda. Existe una relación inversa entre ambas: a mayor frecuencia, menor longitud de onda, y viceversa. Esta relación está gobernada por la ecuación de onda:
- \( \lambda \): longitud de onda.
- \( v \): velocidad del sonido.
- \( f \): frecuencia.
Diferencia entre frecuencia y tono
Aunque a menudo se confunden, la frecuencia es el fenómeno físico, mientras que el tono es la percepción auditiva derivada de ella.
Las frecuencias bajas se perciben como sonidos graves, mientras que las frecuencias altas se perciben como sonidos agudos.
Un ejemplo musical es la nota La4, que tiene una frecuencia de 440 Hz (la onda vibra 440 veces por segundo). Una octava representa el intervalo en el que la frecuencia final es exactamente el doble de la inicial (por ejemplo, de 440 Hz a 880 Hz).
Frecuencia fundamental y armónicos
En la práctica, los instrumentos musicales no producen una única frecuencia pura, sino un espectro de frecuencias.
Una nota está compuesta por una frecuencia fundamental, que define el tono percibido (por ejemplo, 440 Hz para La4) y armónicos, frecuencias adicionales que ocurren simultáneamente y que son múltiplos enteros de la fundamental (2f, 3f, etc.).
Por ejemplo, al reproducir un La4 a 440 Hz, también están presentes frecuencias como 880 Hz (segundo armónico) y 1320 Hz (tercer armónico).
La interacción y las amplitudes relativas de estas frecuencias adicionales nos permiten distinguir el timbre de un instrumento frente a otro, incluso cuando ambos producen la misma frecuencia fundamental al mismo nivel.
El Timbre es la característica del sonido que nos permite diferenciar entre instrumentos, incluso cuando interpretan la misma nota al mismo nivel.
Dependiendo de factores como los materiales de construcción, el diseño del cuerpo resonante o el entorno acústico, cada instrumento presenta una firma espectral única.
Hercio (Hz)
El Hercio (Hz) es la unidad de frecuencia en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Cuantifica cuántas veces vibra una onda sonora dentro de un intervalo de tiempo determinado.
Rango de frecuencias de la audición humana
En condiciones normales, el oído humano es sensible a frecuencias entre 20 Hz y 20.000 Hz. Este rango se divide comúnmente en tres bandas principales:
- Frecuencias bajas (20 Hz - 250 Hz): Incluyen sonidos profundos como un bombo. Dentro de esta banda, el subgrave (20–60 Hz) corresponde a vibraciones muy bajas que a menudo se perciben tanto a través de subwoofers como se escuchan.
- Frecuencias medias (250 Hz - 4.000 Hz): Contienen la mayor parte de la información del habla y de la mayoría de los instrumentos musicales. Esta región suele subdividirse en medios bajos (250–500 Hz), medios (500–2.000 Hz), críticos para la inteligibilidad del habla, y medios altos (2.000–4.000 Hz), que aportan claridad y presencia.
- Frecuencias altas (4.000 Hz - 20.000 Hz): Comprenden los tonos audibles más agudos, aportando brillo y detalle.
Es importante señalar que la capacidad de percibir todo el espectro de frecuencias puede disminuir con la edad o la salud auditiva. Además, algunas frecuencias se encuentran fuera de la audición humana natural:
- Infrasonido: Frecuencias por debajo de 20 Hz, utilizadas en aplicaciones como la monitorización sísmica, el análisis estructural y la detección de explosiones.
- Ultrasonido: Frecuencias por encima de 20.000 Hz, con usos prácticos en medicina (ecografía), navegación (sistemas de sonar) y limpieza industrial.