Consulta a los que sabéis electrónica.

Monesvol
#1 por Monesvol el 11/09/2022
Antes de exponer la consulta, os voy a decir como me surge esta duda.

He estado mirando mucho sobre ondas mecánicas y uno de los casos es lo que llaman la "fundamental fantasma"; es decir, si se producen las frecuencias de la serie armónica de una nota, por ejemplo La(4), excepto la fundamental, Hay quien asegura que por psicoacústica el cerebro la genera y la oímos. Pero yo creo que físicamente las ondas se superponen y producen esa nota, aunque la amplitud no sería la misma que tocando directamente la fundamental. Esto se puede probar usando un afinador y tocando la tercera mayor y la quinta a la vez se puede comprobar que sí que nos indica la fundamental.

Nota: Utilizo el número de la octava entre paréntesis.

Tocando en el segundo traste a la vez el C#(4) y el E(3) el afinador indica A(1) de 55HZ.
tocando la quinta cuerda al aire nos da el A(2) de 110Hz. Esto es afinar la quinta cuerda.
si tocamos el acorde de quinta de A, traste 5 sexta cuerda y traste 7 de la quinta cuerda, el afinador muestra A(1) de 55HZ, más grave que el A(2) de 110Hz.
Tocando el traste 5 de la sexta cuerda junto al traste 4 de la quinta; A(2) y C#(3) el afinador nos indica A(0) mucho más grave de 27.5Hz

Esto se procuce con un afinador que recoge ondas mecánicas, de una guitarra acústica o una eléctrica sin conectar.
Con la guitarra eléctrica conectada, y con el mismo afinador, ocurre lo mismo, pero en este caso la fuente de sonido es el altavoz y estamos recogiendo ondas mecánicas.
Los altavoces de guitarra por debajo de la frecuencia de resonancia no son eficientes. Y la frecuencia más baja de una cuerda es el E(2) de 82.4Hz de la sexta cuerda. Sin embargo se producen ondas de sonido de menor frecuencia aunque de menor amplitud.

Tengo claro que esas ondas de sonido no es lo que recoge la pastilla. La pastilla recoge la perturbación del campo magnético.

Y aquí viene mi pregunta, ya que de electrónica yo no estoy puesto, si la pastilla recoge las frecuencias de vibración, es decir, la fundamental y armónicos, ¿también hay superposición de ondas electromagnéticas y se produce ese fenómeno en el amplificador? Repito que ni idea de electrónica.
Alguien podría explicarnos como obtener los espectros de esas señales para ver sus fundamentales y armónicos, y comprobar si se da el mismo fenómeno que con las ondas acústicas.
Yo intuyo que no debe de producirse, ya que si lo hiciera al altavoz llegarían cosas muy raras, pero no puedo afirmar nada.

Gracias por anticipado por vuestro tiempo .
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Emaivol
#2 por Emaivol el 11/09/2022
#1 Efectivamente.
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Monesvol
#3 por Monesvol el 12/09/2022
Intento hacer más simple la consulta:

En las pastillas se generan corrientes alternas de frecuencias iguales a las de los modos de vibración, fundamental y armónicos, de las cuerdas. En origen son ondas mecánicas que se transforma en corrientes alternas.
Estas señales son las que en en el amplificador con sus, etapas de amplificación, resistencias, impedancias, resonancias RLC, filtros, stack de tono, etc... llegarán a la bobina del altavoz para hacer que la membrana provoque el sonido (de nuevo onda mecánica)
Cada altavoz tiene sus propias características; intervalo e intensidades de frecuencias, frecuencia de resonancia, etc..... Pero en principio se podría decir que son esas señales individuales de corriente alterna originales una vez amplificadas (durante el proceso de amplificación no todas las señales sufren las mismas variaciones de amplitud)
Cada altavoz, como fuente sonora, tiene su propio timbre. O sea, las ondas mecánicas generadas también pueden combinarse para "fabricar" esas fundamentales fantasmas que no existen en origen; como el caso de tocar a la vez el A(2) y el E(3) que nos da como resultado el A(1) de 55Hz. El valor de 55HZ no está entre las frecuencias indicadas por la mayoría de fabricantes de altavoces de guitarra.

Mi pregunta es; ese A(1) de 55Hz que se ha generado a partir de las frecuencias emitidas por el altavoz, en ningún momento ha aparecido durante el proceso electrónico de amplificación ¿Esto es así, o estoy confundido?

Espero haber expresado mejor mi duda.
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lutop
#4 por lutop el 12/09/2022
Monesvol escribió:
Pero yo creo que físicamente las ondas se superponen y producen esa nota


Pues yo diria que no, y si. NO se produce ninguna frecuencia nueva, pero SI se produce una nota.
Te comento. La confusion es que estas hablando de notas y frecuencias indistintamente, y son dos cosas diferentes.

Hablamos de frecuencias (harmonicos, y demas) cuando nos referimos a la onda pura senoidal, o bien cuando nos referimos a la descomposicion de una onda en varias ondas senoidales superpuestas.

En cambio el concepto de NOTA, es precisamente lo que se denomina como frecuencia fundamental, y que es basicamente un concepto psicoacustico. Es como percibe nuestro cerebro la frecuencia (o mejor el tono) de una onda compleja.

El tema es que nuestro cerebro de alguna manera percibe el tono de una nota basandose en la la periodicidad de la onda. Es decir, cada cuanto se repite la forma de la onda en el tiempo. Y este periodo de repeticion, no tiene porque ser ninguna de las frecuencias senoidales que la componen.

Te pongo dos ejemplos. En el primero tenemos una frecuencia y su tercer harmonico (es decir, la frecuencia por 3). Cuando sumas estas dos frecuencias obtienes una onda que se repite cada X tiempo, y este tiempo X coincide con la frecuencia mas baja de las dos que hemos puesto (en este caso la azul):

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a3f4811dde3e429fd5a6163dc221c-2824279.jpg

Ahora bien, si ahora cogemos dos frecuencias que no tienen una relacion entera entre ellas, por ejemplo una corresponderia al segundo harmonico, y la otra al tercero, sin la frecuencia fundamental, y las sumamos tenemos esto:
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0151b3b194fbf3f318beff29af270-2824279.jpg
Si te fijas, ahora el patron de la onda resultante no se repite con la misma frecuencia que la onda azul, sino con la mitad (el doble de tiempo). Y es este periodo de la onda lo que nuestro cerebro percibe como la fundamental (el tono) de la nota. Si coges esta onda total y le haces un analisis con transformadas de fourier (lo que viene a ser mirar el espectro de frecuencias), veras que la fundamental no está, aunque tu cerebro la "oiga".

Y esto vale tanto para ondas sonora, como electricas, somo luminicas.... cualquier onda.
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1
lutop
#5 por lutop el 12/09/2022
Y añadir un tema mas. El afinador te indica la frecuencia fundamental aunque no este, porque el afinador esta diseñado precisamente para enseñarte la nota fundamental, no la frecuencia predominante.

Hay varios algoritmos que te permiten encontrar la fundamental de una nota aunque la frecuencia fundamental no esté. Uno de ellos bastante utilizado es la AUTOCORRELACION, que basicamente calcula cada cuanto se repite la forma completa de la onda (mas o menos, version simplificada)

Tambien se puede hacer un analisis de espectro y mirando las relaciones entre las frecuencias mas predominantes ver cual es la fundamental.

De ahi que tu afinador te marque la nota aunque "no esté"

Saludos
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Monesvol
#6 por Monesvol el 12/09/2022
lutop escribió:
La confusion es que estas hablando de notas y frecuencias indistintamente, y son dos cosas diferentes.


Vale, yo asociaba a cada nota una determinada frecuencia y sus armónicos.

lutop escribió:
Te pongo dos ejemplos. En el primero tenemos una frecuencia y su tercer harmonico (es decir, la frecuencia por 3). Cuando sumas estas dos frecuencias obtienes una onda que se repite cada X tiempo, y este tiempo X coincide con la frecuencia mas baja de las dos que hemos puesto (en este caso la azul):


Yo no estaba tocando una nota y su tercer armónico. O me he expresado mal.

De todas formas tengo que estudiar más.
Mi razonamiento era el siguiente: si tocamos el LA(2) 110Hz una aproximación de la composición de la onda y sus armónicos sería

a 110 + a2 2*110 + a3 3*110 + a4 4*110 + ................

La "a" son las diferentes amplitudes.
Si toco la quinta cuerda al aire A(2) 110Hz y su tercer armónico E(5) 660Hz, ambas a la vez, en efecto el afinador me indica A(2) de 110Hz. (como tú me has indicado)

Pero si toco A(2) 110Hz y el segundo traste de la cuarta cuerda E(3) 165Hz, en este caso E(3) no es armónico de A(2) y para que ambos valores encajen en una suma de armónicos, la fundamental tendría que ser A(1) 55Hz. Que es lo que indica el afinador.

Es decir, que esa fundamental "fantasma" no solo se percibe en psicoacústica; también se "escucha por el afinador" aunque la amplitud de ese primer armónico todo parece indicar que es pequeña.

Gracias por tu explicación
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Monesvol
#7 por Monesvol el 12/09/2022
Monesvol escribió:
Es decir, que esa fundamental "fantasma" no solo se percibe en psicoacústica; también se "escucha por el afinador" aunque la amplitud de ese primer armónico todo parece indicar que es pequeña.


Vale me has contestado en #5
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lutop
#8 por lutop el 12/09/2022
Monesvol escribió:
Yo no estaba tocando una nota y su tercer armónico. O me he expresado mal.
Yo no me referia a tu ejemplo, sino que te puse un primer ejemplo donde la fundamental esta presente, y en el siguiente ejemplo la fundamental no esta. Mirate el segundo ejemplo.

En tu ejemplo:

Monesvol escribió:
A(2) 110Hz y el segundo traste de la cuarta cuerda E(3) 165Hz


El Maximo comun divisor de 110 y 165 es 55, por tanto la fundamental es 55. O sea que la resultante de sumar una onda de 110 y una de 165 es una onda con un patron que se va a repetir cada 18.18ms.

Es el ejemplo segundo que te puse, una nota que es 3xF y otra que es 2xF, siendo la fundamental F. Aunque F no este presente en el espectro, sigue siendo la fundamental y la que marca la nota percibida.

Monesvol escribió:
Es decir, que esa fundamental "fantasma" no solo se percibe en psicoacústica; también se "escucha por el afinador" aunque la amplitud de ese primer armónico todo parece indicar que es pequeña.
La fundamental "fantasma" no está como componente de la onda principal. Si haces una FFT no te saldra ninguna amplitud ahi. Aun asi, sigue siendo la fundamental de la nota.
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Monesvol
#9 por Monesvol el 12/09/2022
Una prueba:

He abierto tres ventanas en el navegador de la misma página https://www.szynalski.com/tone-generator/

En la primera he puesto 440Hz y en la segunda 330, y las he puesto funcionar a la vez. Esto en el afinador del móvil me indica A(2) 110Hz

En la tercera he puesto la frecuencia a 118Hz, 8Hz más que el A(2) y le he dado al play junto con las otras dos. Ya no sé si es psicoacústica o real, pero los batidos se oyen perfectamente.
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lutop
#10 por lutop el 12/09/2022
Los batidos tambien se pueden dar entre ondas que son multiples pero no exactamente. Prueba 440 y 111 sin 330 y tambien notaras batidos
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lutop
#11 por lutop el 12/09/2022
lutop escribió:
Los batidos tambien se pueden dar entre ondas que son multiples pero no exactamente. Prueba 440 y 111 sin 330 y tambien notaras batidos

Clarifico que esto lo afirmo sin tener la mas pajolera idea de si es cierto teoricamente. Pero haciendo el experimento que tu dices, los "batidos" tambien se oyen con 440 y 111.
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lutop
#12 por lutop el 12/09/2022
Tengo que puntualizar,... porque he hecho el experimento primero con mi ipad y si que oia batidos en los dos casos, pero ahora desde mi PC con windows no los oigo, ni en uno ni en el otro caso. Asi que no se si es muy fiable el test.

De todos modos, puntualizar que al sumar una onda senoidal de 440 y una de 330, tecnicamente se esta creando una onda de 110 Hz, puesto que la forma de la onda se repite 110 veces por segundo, pero no es senoidal. Y sigue siendo valida mi afirmacion de que la onda senoidal de 110Hz no forma parte de la misma
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