La resonancia de Helmholtz y su aplicación con tonos binaurales

La resonancia de Helmholtz es un fenómeno que se da cuando se sopla aire a través de la parte superior de una botella vacía, es decir,el efecto que realiza el aire al entrar por una cavidad.

Su nombre se debe a Hermann von Helmholtz, que en  la década de 1850 inventó un dispositivo llamado “resonador o absorbente acústico de Helmholtz”, que se emplea para poder identificar las distintas frecuencias o tonos musicales presentes en la música y otros sonidos complejos ya que posee la capacidad de filtrar dichas frecuencias.



Este dispositivo consiste en una cavidad con un orificio en el extremo de un cuello, como si de una botella se tratase, y en cuyo interior el aire tiende a comportarse como una masa resonante. Su forma es semejante a una esfera hueca de vidrio o metal con dos cuellos tubulares y abiertos, de medida corta tal y como se adjunta la foto.

Resonador de Helmholtz

Cada una de las esferas posee dos cuellos que están localizados en extremos opuestos y solamente uno de los cuellos se aplica al oído mientras que el otro cuello debe acercarse a la fuente que está produciendo el sonido. Realmente, existe una fórmula matemática totalmente válida para calcular la frecuencia de resonancia de cada dispositivo, por lo que su utilidad práctica lo hace indispensable para el estudio de la física.

Si el sonido que se emite contiene una frecuencia igual o próxima a la frecuencia resonante de la cavidad del resonador, éste lo que hace es amplificarla debido a un aumento de la presión, y permite a la persona percibirla de forma totalmente aislada.  A partir de esta premisa, se puede utilizar una serie de resonadores o absorbentes para así estudiar las distintas frecuencias que componen cada sonido.

Gracias a este descubrimiento, sus aplicaciones van más allá de la música ya que la resonancia de Helmholtz se ha aplicado a los motores de combustión interna para coches, furgonetas y motos, llamados sistemas Helmholtz (los utilizó Chrysler para su Dodge). Estos sistemas también modifican el sonido de los tubos de escape o para reducir el ruido del motor.

También, gracias a esta resonancia, surgieron los subwoofers y se pudieron ajustar instrumentos acústicos basados en la madera como por ejemplo la guitarra o la ocarina. Si en alguna ocasión, usted ha podido observar una chapa perforada en los aviones como si de un remache se tratara, piense que es probable que se esté aplicando algún sistema de reducción de frecuencias indeseables basado en el principio de Helmholtz. Es muy frecuente su empleo en aeronáutica, puesto que también, además de las cabinas, puede ayudar a reducir el nivel de fricción de las alas con el aire.

Hang: el instrumento de PANArt que revolucionó la música étnico-ambiental

El Hang es un instrumento musical de percusión contemporánea creado por Felix Rohner y Sabina Schärer y patentado por su propia empresa, PANArt Hangbau AG ubicada en Berna (Suiza). En un principio, no era un instrumento destinado a las masas pero debido a su popularidad, se expandió inevitablemente por todo el planeta haciendo que muchos músicos y artistas lo incorporasen en sus composiciones.

hang instrumento musical

Tal fue el auge de dicho instrumento que, al final, han salido cientos de empresas que utilizan el diseño de Felix y Sabina para fabricar sus propios instrumentos similares. En cuanto a PANArt, no decidió quedarse quieta en el mercado, y evolucionó proporcionando diferentes generaciones de Hangs. En el año 2013, anunció la retirada del producto pero con la intención de centrar sus expectativas en crear un nuevo aparato llamado Gubal.

En cuanto a características a destacar, este instrumento está compuesto por una aleación similar al acero llamada Pang y que ha sido desarrollado por los propios fabricantes. El atractivo de este material es que proporciona la formación de sonido con un esfuerzo físico mínimo, casi rozando los dedos de la mano. A su vez, el instrumento proporciona unos tonos muy ricos y una de las versatilidades más grandes si lo comparamos con otros instrumentos.

Su principio musical fundamental es que dicho Hang está basado en el resonador de Helmholtz. Posee un lado superior llamado Ding cuya zona puede sonar similar a una campana o arpa.
Si se observa el instrumento, a cada zona de la cúpula le corresponde cierto tono, pudiendo resaltar los armónicos o casi silenciarlos dependiendo de cómo y donde golpee la persona.

El lado inferior, denominado Gu, conforma la cavidad de resonancia donde se produce el efecto. Esta parte es la que más modificaciones ha sufrido dependiendo de la generación o serie del Hang comercializado.

Grabación de sonido 3D o 6D binaural con Hang

La particularidad de estos instrumentos ha hecho que muchos compositores se decidan a implementar el Hang en sus tonos binaurales e incluso grabar el instrumento con tecnología binaural gracias a los micrófonos avanzados de Neumann, principalmente del modelo KU 100 “dummy head” que son los que simulan el oído humano con una percepción de 360º.

Si bien el Hang ya lleva más de una década en el mercado, han sido estos últimos años cuando la curiosa vibración de dicho instrumento ha formado parte de grabaciones étnicas, ambientales, efectos o incluso conciertos para su masterización en 3D o 6D, según algunos autores.

Cabe decir que, se han realizado diversos estudios sobre la acústica del Hang y las conclusiones es que el aparato ofrece un potente control sobre la frecuencia que se desea según la zona (rango de notas) en la que se toque.  Algunos ejemplos para los rangos de notas musicales F3 y F4 respectivamente:

frecuencias Hangfrecuencias vibraciones hang

 

Fuentes de información y créditos de imágenes:

  • https://en.wikipedia.org/wiki/Helmholtz_resonance
  • http://www.physics.ox.ac.uk/history.asp?page=Exhibit3
  • http://www.hangblog.org/panart/Booklet_englisch_GzD1.pdf
  • http://www.hangfan.co.uk/the-science-of-the-hang.php (listado de frecuencias que emite el instrumento)
  • http://www.terzoorecchio.com/
  • By Michael Paschko www.hangblog.org – Own work, CC BY-SA 3.0
  • By Ixkeys – Own work, CC BY-SA 3.0

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