Un acercamiento acústico

El proceso sonoro en la flauta es, en muchas ocasiones, algo a lo que aquellos que nos dedicamos a la interpretación no prestamos la suficiente atención. Quizá por lo complejo y científico del tema, por lo poco visual o inasible, por el gran esfuerzo que hay que hacer para imaginar qué es lo que pasa dentro del instrumento cuando tocamos… pasamos de puntillas, aunque, sin duda, “sufrimos” las consecuencias de lo delicado y sensible que es el mecanismo cuando intentamos lograr un resultado final “óptimo” del sonido. Este artículo pretende acercarse a los entresijos de la flauta de manera sencilla y comprensible para familiarizarnos un poco más con este tema, tantas veces desconocido.

Para ponernos en situación, partimos de que la flauta de pico pertenece a la categoría de los aerófonos, concretamente a los denominados tubos sonoros, es decir, aquellos instrumentos en los que el sonido se produce gracias a la vibración de la columna de aire que contienen. Es importante señalar que esa columna es en sí el propio cuerpo sonoro, no el tubo que la contiene y da forma. Distinguimos dos grandes grupos dentro de los tubos sonoros: abiertos (los que disponen de dos o más orificios), como la flauta, y cerrados (con un solo orificio), como los tubos de órgano, la flauta de pan, etc.

Además, según la forma de excitación de la columna de aire (es decir, cómo la ponemos en vibración), la flauta de pico se encuentra entre los denominados instrumentos “de embocadura» o “de bisel”, que son, en general, los distintos tipos de flautas, en las que el sonido se genera gracias al aire que pasa por el canal (de aquí que esa embocadura sea “indirecta”) y choca contra dicho labio o bisel. Afinando la clasificación, la ubicamos dentro de las “flautas con bloque” (duct flutes en inglés); éste hará que la embocadura sea fija.

Sin embargo, lo que diferencia a la flauta de pico de otras flautas de esta categoría (como flageolets, ocarinas, txistus…) es el número de agujeros: siete en la parte anterior (ocho en algunos casos) y uno en la posterior, para el pulgar, que surge alrededor del s. XV por la necesidad de adaptarse a la dinámica de los cantantes, facilitando la tarea de producción de octavas (que de otra manera sólo podría conseguirse aumentando la presión del aire).

El mecanismo encargado de ello es tan importante para el instrumento como delicado, lo que hace que los constructores tengan que enfrentarse a una difícil tarea a la hora de realizar el voicing

Es en la embocadura donde va a gestarse, propiamente, el sonido. El mecanismo encargado de ello es tan importante para el instrumento como delicado, lo que hace que los constructores tengan que enfrentarse a una difícil tarea a la hora de realizar el voicing (para más información sobre esta cuestión consultar fernandopaz.org/constructor/ y fernandopaz.org/23-preguntas/) de la nueva flauta, es decir, “el equilibrio de los parámetros de los elementos que producen el sonido”, según Fernando Paz. Para lograr el mejor resultado, suelen basarse en modelos ya existentes, bien sean réplicas conservadas, planos, fuentes iconográficas, tratadística… aunque sin duda sea el empírico el método más efectivo.

Estos elementos (definiciones en fernandopaz.org/terminologia/ y fotos con detalles de los mismos en fernandopaz.org/galeria-de-fotos/), de cuyo balance va a depender decisivamente la respuesta de la flauta, son los siguientes:

1. Bisel (labium)
2. Ventana (window): va a influir en el contenido de armónicos del sonido (y, por tanto, en su timbre)
3. Escalón (step): diferencia de altura entre el bisel y el techo del canal de aire
4. Canal de aire (windway): su altura influye en la cantidad y presión del aire que pasa por él (cuánto aire va a necesitar la flauta). Normalmente es estrecho (para mejorar el enfoque del sonido) y arqueado
5. Bloque (block): es el responsable de dirigir el aire al dar forma al canal
6. Chaflanes (chamfers): corte angulado que tienen el bloque y el canal de aire en la zona de la ventana, y que afecta a los sonidos graves y a los agudos respectivamente. Estabilizan el flujo de aire


03 Detalle de los chaflanes

7. Filo del bisel (edge)
8. Rebajado interno del bisel (underlabium): Ayuda al aire a circular por el interior del tubo

Así pues, para obtener sonido hemos de excitar la columna gaseosa mediante la embocadura. En la flauta, el chorro de aire que pasa por el canal va a chocar con el bisel; una parte sale fuera de la flauta, y la otra penetra en el tubo, produciéndose pequeñas vibraciones que, por resonancia, excitan la columna aérea contenida en él. Ésta última actuará de amplificador del “sonido de corte” que se origina en el proceso.

La altura y anchura del chorro de aire se determinan por el canal, invariable, lo que hace extremadamente difícil manipular la sonoridad del instrumento por parte del intérprete

El bloque de la flauta hace que la embocadura sea fija: esto es, la altura y anchura del chorro de aire se determinan por el canal, invariable, lo que hace extremadamente difícil manipular la sonoridad del instrumento por parte del intérprete. Es más, el canal fijo supone que cada digitación tenga una presión ideal de aire en la cual su afinación es óptima. Esta limitación de la flauta (que puede compensarse con digitaciones alternativas que harán variar la percepción dinámica), contrasta con la espontaneidad que se gana en la emisión, por llegar el aire de forma mecánica hasta el bisel; y es que “la articulación es probablemente nuestra arma más poderosa”, según Vicente Parrilla. Su importancia es infinita, y ello denotan las detalladas descripciones que ya da Ganassi en su Fontegara u Hotteterre.

La lengua va a funcionar como una válvula con el aire que fluye de los pulmones, deteniendo o desviando la corriente antes de que se mueva a través del canal de la flauta

La lengua va a funcionar como una válvula con el aire que fluye de los pulmones, deteniendo o desviando la corriente antes de que se mueva a través del canal de la flauta (por ello el aire puede ser adaptado muy rápida y exactamente para cada nota, lo cual no es tarea fácil). Un amplio abanico de articulaciones, jugando con las consonantes, su dureza o su suavidad, su uso simple o doble, abre todo un camino de fraseo, expresión y riqueza musical en la flauta de pico. Además, existen otros recursos como cambiar la posición de los dientes, abrir o cerrar la garganta o la boca… con los que se puede influir en el sonido percibido y su timbre.

Una vez iniciada la vibración gracias a la embocadura, el tubo sonoro adquiere el protagonismo: el movimiento ondulatorio que va a producirse en la columna de aire que contiene es longitudinal. Esto quiere decir que la dirección en la que se mueven las partículas gaseosas coincide con la dirección en la que se desplazan las ondas.

06. Diferenciación entre ondas longitudinales y ondas transversales

Cada partícula de aire puede oscilar una mínima distancia, transmitiendo la vibración a las más cercanas. Su comportamiento podría asemejarse a lo que ocurre con una cadena de péndulos: una vez que la vibración transmitida de uno a otro llega al final de la misma; allí se produce un “rebote”, y vuelve en la dirección opuesta. Se crea entonces un movimiento regular de la columna de aire que va a producir una nota audible. Esta vibración se conoce en física como onda estacionaria.

Este tipo de onda se produce en un medio limitado. Un ejemplo muy visual y claro es una cuerda elástica que esté fija, al menos, en uno de sus extremos. Si la atamos a una pared y la hacemos vibrar desde el otro extremo (imagen 8), se obtienen una serie de pulsos transversales que viajaran hacia la pared, reflejándose y volviendo hacia el origen del movimiento. Por tanto, la cuerda es recorrida por dos ondas de igual amplitud y frecuencia, en sentido opuesto.

La onda estacionaria se origina por la interferencia de las mismas, y se denomina así porque, una vez que la vibración adquiere una frecuencia determinada, no parece moverse, mostrando el perfil de la imagen 9:

Teniendo en cuenta esto, las columnas de aire contenidas en los tubos sonoros se comportan, en cierta manera, como una cuerda vibrante y, como tal, poseen nodos (puntos donde la vibración es nula y la presión máxima, ya que aquí interfieren las ondas) y vientres, equidistantes a los anteriores (puntos de máxima amplitud de la vibración y mínima presión, por la dilatación de las ondas). Las ondas que se desplazan a lo largo del tubo se encuentran en el nodo (en el centro del tubo de la imagen 10) y rebotan en el extremo, recuperándose de nuevo en el extremo contrario. Este proceso va a mantenerse tanto tiempo como el intérprete esté aplicando aire al instrumento.

Si un tubo es abierto el aire vibra con su máxima amplitud en los extremos, por lo que aquí encontraríamos vientres. En la flauta, aunque la abertura embocadura no puede ser un nodo, no tiene por qué ser un vientre; el punto de excitación de la columna de aire, donde se inicia la propia vibración, se encuentra en un lugar intermedio que coincide con el bisel. El punto de reposo o nodo está, entonces, hacia la mitad del tubo. Además, podemos realizar aberturas a lo largo del mismo a fin de dividir la columna gaseosa en segmentos para obtener determinadas frecuencias (los agujeros de la flauta).

En este aspecto la columna de aire funciona igual que una cuerda: puede vibrar en toda su longitud, o fragmentarse. En el primer caso obtendríamos la fundamental (un único nodo en su centro), y en los otros, armónicos: el segundo si la columna vibra dividida en mitades (dos nodos y tres vientres), el tercero si lo hace en tercios (tres nodos y cuatro vientres), y así sucesivamente.

Hay que tener en cuenta que, a mayor longitud del tubo, más grave será el sonido que se produce (si aumenta la longitud, disminuye la frecuencia ((Frecuencia (f): número de ciclos que se producen en la onda)) de los sonidos, ya que es como si estirásemos la onda; si disminuye, aumenta la frecuencia).
Para obtener el sonido fundamental necesitaríamos el tubo completo, esto es, tapar todos los agujeros. Su frecuencia (f) se expresaría de la siguiente forma (conociendo los elementos de las ondas (imagen 13) y teniendo en cuenta que la distancia entre dos nodos o dos vientres es media longitud de onda, λ):

Si L es la longitud del tubo, vs es la velocidad del sonido (343 m/s a 20°C):

En general L= n λ/2, n=1, 2, 3 donde n es un número entero que se corresponde con el número de nodos presentes en el tubo. Si perforamos en las paredes del tubo orificios del tamaño y posición convenientes, podremos variar la longitud de la columna aérea tapando y destapando agujeros, cambiando también la frecuencia de los sonidos producidos, obteniendo la escala musical.

Abrir un agujero supone permitir la salida y entrada de aire, moviéndose el vientre desde el extremo de nuestra flauta hasta una posición cercana al primer agujero abierto. Para entender la situación y digitaciones de los agujeros de la flauta, Edgar Hunt hace una comparativa muy útil en su artículo dedicado a las digitaciones en horquilla:

“Los agujeros de la flauta de pico corresponden a unos tubos de diferente longitud como una serie de tubos de órgano, combinados en un solo instrumento”

Si estos agujeros tuvieran un tamaño que coincidiera con el diámetro del tubo, abrir uno de ellos equivaldría a interrumpir por completo la corriente de aire en ese punto, obteniendo notas más agudas. Para comprender el porqué de la flauta actual resulta útil partir de una hipotética y perfecta flauta de doce agujeros, colocados a partir de la mitad del tubo, que, al ir destapándose, producirían la escala cromática. Dado que la longitud completa del tubo L sería con la que, si tapásemos todos los agujeros, tendríamos la nota fundamental, al destapar todos, tendríamos la octava superior (es decir, con la mitad de su longitud L/2, y el doble de su frecuencia). Para el resto de notas de la octava superior necesitaríamos un agujero más.

Pero esta flauta es imposible en la práctica. Para poder utilizarla, en primer lugar habría que disminuir el número de agujeros. La tendencia histórica ha sido la de prescindir de la escala cromática en pos de obtener un instrumento con el que se pueda tocar la escala diatónica en una octava completa. Además, se adaptarán los orificios a las manos de manera que resulte cómodo y eficaz taparlos y destaparlos (sin utilizar, en principio, el sistema de llaves). Pero para conseguir tapar los agujeros hay que hacerlos más pequeños, para lo cual hay que tener en cuenta que:

• Agrandar un agujero del tubo permite que el aire entre y salga más fácilmente, por lo que el vientre se mueve hacia arriba. Disminuye la longitud de onda y aumenta la frecuencia, subiendo la afinación de la nota. Si lo hacemos más pequeño, pasará lo contrario.
• Si subimos la posición del agujero en el tubo en dirección a la embocadura, la longitud de onda disminuye, y la frecuencia aumenta, subiendo la afinación de la nota. Si lo bajamos, ocurrirá lo contrario.

Por tanto, si hacemos los agujeros más pequeños, las notas serán más graves. Para compensar este efecto, los colocaremos más arriba en el tubo, hacia el bisel. Además, el tamaño de cada agujero se ajustará a fin de conseguir la mejor afinación posible.

A la necesidad de hacer los agujeros más pequeños se une la del agujero para octavar. Para que su uso sea más cómodo y eficaz se coloca en la cara opuesta del tubo, para ser usado por el pulgar. Abriéndolo total o parcialmente permitimos la entrada y salida del aire en diferentes grados, forzando a la columna de aire a dividirse en distintas partes y obteniendo así los diferentes registros de la flauta que van a permitirnos obtener sonidos más agudos sin necesidad de infinitos agujeros, sino reutilizando los existentes:

• Si tapamos medio agujero del pulgar, obtenemos dos nodos y dividimos la columna aérea en dos segmentos en vibración: se trata del segundo registro

• Si junto al medio agujero del pulgar sumamos otro agujero abierto, dividimos la columna en tres partes: obtenemos así el tercer registro

• Si añadimos a estas dos “fugas” de aire, una tercera, con otro agujero abierto, dividimos la columna en cuatro: tenemos aquí el cuarto registro de la flauta

Conseguimos así el rango de dos octavas y media con estos 8 aparentemente simples agujeros.

Pero, como hemos dicho, la posición de los agujeros de la flauta se fija con intención de producir una escala diatónica más o menos “afinada”. Se hacen necesarias, especialmente para la interpretación de los semitonos, las denominadas “digitaciones en horquilla”, en las que uno o más agujeros se dejan abiertos, cerrando otros por encima y por debajo de ellos. Como el agujero abierto es demasiado pequeño para cortar la columna de aire en vibración, la onda continúa sus oscilaciones. Esto fuerza la posición de los vientres, bajando la afinación de la nota cerca de un semitono. Si los agujeros tuvieran mismo diámetro que el del tubo, esto no tendría sentido.

A pesar de ello, siempre existen problemas de afinación por el simple hecho de que varios agujeros, y especialmente el del pulgar, son responsables de más de una nota para que el instrumento sea factible, y cada una de ellas tiene unas características acústicas determinadas. Pueden corregirse con digitaciones alternativas o abriendo y tapando agujeros parcial o totalmente.

A todo esto hay que sumarle el factor del taladro interno del tubo y sus propiedades: el diámetro del mismo influye en la afinación (si se contrae en un vientre, baja la frecuencia; si se contrae en un nodo, la sube); la relación entre la longitud del tubo y su anchura influye mucho en la presencia de armónicos en el sonido, junto con la embocadura. Por ejemplo, en los tubos anchos sólo se producen en amplitud suficiente los armónicos más graves, apareciendo más si vamos estrechando. En la flauta, en general, es frecuente la escasez de armónicos debido a su relación de proporciones (aunque éstas han variado a lo largo de las épocas), por lo que el sonido que se obtiene es bastante puro; así, las desafinaciones son mucho más patentes que en otro tipo de instrumentos más ricos en armónicos, y hay que ser muy preciso con la cantidad de aire administrada a cada nota para conseguir la mayor estabilidad posible.

Es éste sin duda uno de los instrumentos musicales más “honestos” y transparentes en su respuesta

Este pequeño análisis de las propiedades y elementos físico-acústicos de la flauta nos permite entender mejor el porqué de su sonido tan característico, y todo lo que a él concierne; es éste sin duda uno de los instrumentos musicales más “honestos” y transparentes en su respuesta, de ahí la enorme dificultad de lograr un resultado estable que se acerque lo más posible a la perfección. Conociendo los elementos que generan el sonido y su papel en el proceso, estamos un paso más cerca de conseguirlo.

Créditos

Imágenes

1. Alejandra F. Sanz
2. Alejandra F. Sanz
3. Philippe Bolton, Alejandra F. Sanz
4. University of Eindhoven, Holanda
5. University of Eindhoven, Holanda
6. Usuario de Youtube Sol Badguy
7. Ph. Bolton
8. intercentres.edu.gva.es
9. fisica.medellin.unal.edu.co
10. Ph. Bolton
11. csmmurcia.com, Alejandra F. Sanz
12. csmmurcia.com, B. Zagalez (“Física de los tubos sonoros”)
13. Microrespuestas.com
14. http://www.sc.ehu.es/
15. Ph. Bolton
16. Ph. Bolton
17. Ph. Bolton
18. Ph. Bolton, Alejandra F. Sanz

Bibliografía

• Nederveen C.J., “Acoustical Aspects of Woodwind Instruments”, Northern Illinois University Press (1998)
• Antonio Calvo-Manzano, “Acústica físico-musical”, Real Musical (2002)
• Richard Griscom y David Lasocki, “The Recorder. A Research and Information Guide”, Taylor & Francis (2003)
• John Martin with Richard Griscom and David Lasocki, “Acoustics and Other Scientific Studies”, contenido en «The Recorder. A Research and Information Guide» (págs. 168-185)
• B. Sela, “Acústica de la flauta”, en slideshare.com
• Ph. Bolton
• recorderhomepage.net
• csmmurcia.com
• csmcordoba.com
• sc.ehu.es
• fernandopaz.org
• acustica-cuerdas-tubossonoros.blogspot.com.es
• lpi.tel.uva.es
• intercentres.edu.gva.es
• fisica.medellin.unal.edu.co

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