Más ciencia sólida con software libre: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

Enseño física en la escuela secundaria y pasamos un tiempo hablando de ondas y sonido. Descubrí que una de las mejores formas de hacer esto es usar software libre para analizar los componentes armónicos de varios sonidos y luego reconstruirlos una frecuencia a la vez.

Podemos hablar no solo sobre cómo se combinan varias frecuencias, sino también sobre cómo los sonidos comienzan y decaen para dar como resultado lo que escuchamos.

Paso 1: Cosas que necesita

1. Computadora con entrada de micrófono2. Micrófono que puede conectar a la computadora 3. Audacia. https://audacity.sourceforge.net/4. Visual Analyzer: programa de osciloscopio gratuito para Windows. https://www.sillanumsoft.com/5. Algo para hacer un sonido. He descubierto que un vaso de precipitados golpeado con un borrador de lápiz funciona muy bien.

Paso 2: determina los componentes armónicos de tu sonido

Carga Visual Analyzer y haz un sonido en el micrófono. Asegúrate de mirar la ventana inferior. Esa es la FFT (Transformada rápida de Fourier), nos muestra las frecuencias que se producen.

Notarás que los picos aparecen y desaparecen muy rápidamente. Estoy usando un vaso de precipitados golpeado por el borrador de un lápiz. Si desea capturar los picos, simplemente haga clic en la casilla de verificación "Retener". La ventana FFT entonces retendrá todos los picos. Una vez que haya logrado obtener buenos picos, deberá apagar el visor. Si no lo haces, harás algo de ruido y todos tus picos desaparecerán (confía en mí). Simplemente haga clic en los picos de interés en su ventana FFT y VA le indicará la frecuencia. Para algo como esto, usualmente tomo de 3 a 6 de los picos más prominentes. Para el mío en orden descendente de altura de pico (volumen): 1680 Hz, 4380 Hz, 3330 Hz, 7420 Hz. Podría agarrar más, pero estas cuatro frecuencias principales deberían bastar.

Paso 3: comience a reconstruir el sonido

Ahora que tenemos nuestros datos podemos intentar reproducir el sonido. Aquí es donde necesitarás Audacity. Una vez que haya abierto Audacity, vaya al menú "Generar" y seleccione "Tono".

Una ventana aparecerá. Mantenga la forma de onda sinusoidal y establezca la frecuencia en la primera frecuencia de su lista. También necesitará cambiar la amplitud. Si lo deja en 1.0, cuando agregue las otras frecuencias, terminará con un sonido muy distorsionado. Descubrí que 0.3 es un buen nivel para la frecuencia más alta. Después de haber generado su frecuencia, haga clic en reproducir. Debería sonar similar a su sonido, pero es fácil notar que es diferente.

Paso 4: agregue sus otras frecuencias

Para agregar sus otras frecuencias, primero debe crear una nueva pista. Si no lo hace, Audacity simplemente agregará su nuevo tono al final del primero. Por lo tanto, para cada nuevo tono que agregue, primero debe ir al menú Proyecto y seleccionar "Nueva pista de audio".

Una vez que haya hecho eso, simplemente "Genere" su nuevo "Tono". Obtenga su segunda frecuencia más alta y agréguela. Ajuste la amplitud un poco más baja con cada frecuencia que ingrese. Repita este proceso para cada frecuencia que desee agregar. Dale al play y escucharás un estruendo horrible. He adjuntado el mío para que puedas escucharlo. Realmente no suena como un vaso de precipitados.

Paso 5: hacer que suene bien

¿Entonces, cuál es el problema? Regrese a Visual Analyzer. Deshaga clic en "Sostener" y vuelva a golpear su vaso de precipitados. ¿Qué ves en la ventana de FFT? Las diferentes frecuencias disminuyen muy rápidamente, y solo la más fuerte (que resulta ser el segundo armónico) dura una cantidad de tiempo apreciable.

Entonces, volvamos a Audacity y recortemos nuestros sonidos. Simplemente haga clic y arrastre sobre la región que no desea y luego presione la tecla Eliminar. Dejaré que la primera frecuencia dure alrededor de medio segundo y recortaré las otras a alrededor de un cuarto de segundo. Vuelve a tocar play. He adjuntado el mío de nuevo. Todavía no suena bien. Hay una simple razón para eso. El vaso de precipitados no deja de vibrar instantáneamente. Las frecuencias que se crean se amortiguan, decaen más lentamente.

Paso 6: Vamos a desvanecerlo

Entonces, todo lo que tenemos que hacer es seleccionar "Desvanecimiento" en el menú "Efecto". El resultado no es realmente muy adecuado, pero si repites el fade dos veces más termina siendo bastante bueno.

Paso 7: el producto final

Ojalá pudiera obtener una buena grabación de mi vaso de precipitados golpeado, pero esta tendrá que ser suficiente.

"Actual Beaker" es una grabación de mí golpeando un vaso de precipitados. Realmente necesito un mejor micrófono. "Done Beaker" es la versión exportada que creé en Audacity. "Done Beaker with noise" es la misma versión con un poco de ruido blanco (creado en Audacity) para que suene como mi mala grabación.