¿Por qué oímos a un cantante de ópera más fuerte que a una orquesta?

by SocialMusik10 junio, 2016

John Smith, un físico de la Universidad de Nueva Gales del Sur de Sídney, Australia, ha dado con la respuesta a esta cuestión.

Tanto el habla y como el canto producen sonidos vocales sostenidos por las vibraciones de nuestras cuerdas vocales -pequeñas solapas de membrana mucosa alojadas en nuestra caja de voz (o manzana de Adán)-, es decir, que interrumpen momentáneamente el flujo de aire que sale de los pulmones. Las cuerdas vibran con una frecuencia fundamental, expresada como fo, que determina el tono del sonido emitido. En el habla normal, fo se ubica habitualmente entre 100 y 220 hercios (Hz) o vibraciones por segundo. Por el contrario, la onda portadora de una voz soprano oscila entre 250 y 1.500 Hz. El complejo movimiento de las cuerdas vocales significa que el habla y el canto también contienen una serie de intervalos armónicos -que son básicamente múltiplos de la frecuencia en cuestión- con frecuencias de 2fo, 3fo, 4fo y así sucesivamente.

Por lo general, la frecuencia fundamental tiene la mayor potencia acústica. Sin embargo, los armónicos muy elevados, aunque menos potentes, tienen la ventaja de que se ubican un escalón por encima, de aproximadamente 3.000 Hz, en el que el acompañamiento orquestal ofrece menos competencia. Las sopranos tienen una ventaja sobre las voces más graves, como el bajo y el tenor: debido a su tesitura más aguda, la frecuencia auditiva en la que cantan, representada por su fo, se encuentra en la zona de las frecuencias a las que el oído es más sensible. Por el contrario, las frecuencias fundamentales más graves de las voces masculinas no pueden competir con la misma facilidad con la potencia de una orquesta; los cantantes masculinos, por lo tanto, a menudo deben servirse de sus armónicos más altos para poder ser escuchados.

Las sopranos de formación clásica también hacen uso de una técnica llamada «sintonización de resonancia» para intensificar las vibraciones de las cuerdas vocales y aumentar la potencia de la voz. El tracto vocal -ese «tubo» ubicado entre la laringe y la boca- tiene una serie de frecuencias de resonancia (R1, R2, R3, etc.), que proporcionan una transferencia efectiva de potencia acústica desde las cuerdas vocales que vibran al aire circundante. Los armónicos que sitúan en o cerca de estas frecuencias de resonancia se resuenan mucho mejor de este modo.

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Los dos resonancias de frecuencias más bajas, R1 (aproximadamente, entre 300 y 900 Hz) y R2 (aproximadamente, entre 800 y 3.000 Hz), juegan un papel decisivo en el habla, proporcionando una alta potencia a los armónicos de frecuencias fundamentales que están cerca de ellas. Además, podemos variar las frecuencias de resonancia moviendo la lengua, los labios, la mandíbula y el resto de músculos faciales. Por consiguiente, el ajuste de la configuración de la boca altera también R1 y R2 y esto, a su vez, supone una mejor definición de los armónicos.

En el canto, la frecuencia fundamental determina el tono, que se personaliza por el compositor o artista. Los cantantes pueden aumentar significativamente la intensidad de su voz mediante el ajuste de las frecuencias de resonancia de su tracto vocal para asemejarse a la frecuencia fundamental o los armónicos del tono. La soprano puede cantar con frecuencias fundamentales que exceden considerablemente los valores de R1 en el habla normal pero si se dejara inalterada R1 no habría cambios significativos. Por ello, utiliza R1 por encima de su valor en el habla normal para que coincida con fo y así mantenga el volumen y la homogeneidad del tono. Esto se realiza generalmente mediante la apertura de la boca como si se sonriera o bostezara con notas agudas, lo que convierte al tracto vocal en algo así como un megáfono (esta afinación de R1 tan lejos de sus valores en el habla normal, así como la gran separación entre los armónicos, tiene implicaciones para la inteligibilidad y es una de las razones por las que los cantantes pueden ser difíciles de entender en tonos muy agudos). En tono más graves, los cantantes también modifican a veces R1 para que coincida con los armónicos (por ejemplo, 2Fo) en lugar de los fundamentales, pero no suelen practicar la «sintonización de resonancia» tan habitualmente como las sopranos.

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A pesar de que los cantantes pueden generar sonidos muy fuertes, ¿cómo pueden competir con la intensidad de una orquesta sinfónica?

Una estrategia consiste en maximizar la salida del sonido en frecuencias superiores a 2.000 Hz. Esto se debe a que una orquesta es siempre más fuerte alrededor de 500 Hz, con el nivel de sonido cayendo rápidamente en frecuencias más agudas. Además, el oído es más sensible alrededor de 3.000 a 4.000 Hz. Con este fin, los cantantes a menudo modifican la resonancia de su tracto vocal para producir un característico «anillo vocal» que aumenta considerablemente la salida de sonido en este intervalo de frecuencias. Esto es de más utilidad para los tonos más graves que para las sopranos.

Otro factor a tener en cuenta es la naturaleza del sonido producido por un cantante de ópera. Los cantantes de ópera utilizan convencionalmente mucho más «vibrato», variaciones lentas, cíclicas o el «bamboleo» sobre el escenario en comparación con los músicos de orquesta. Esto ayuda a que el procesamiento de la señal dentro de nuestro sistema auditivo nos permita distinguir la voz de un cantante como algo diferente a los instrumentos de la orquesta. Por otra parte, es muy probable que haya habido una considerable presión en la evolución humana para prestar mayor atención a los sonidos potentes producidos por las personas en cualquier contexto, ya que estos sonidos pueden ser una advertencia de un peligro inminente.

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