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Tono de Shepard

El tono de Shepard es una ilusión acústica que crea la sensación de un sonido infinitamente creciente en frecuencia. En este post se explica el efecto y se analizan brevemente los fenómenos psicoacústicos asociados.

Técnicamente, el tono de Shepard es una superposición de tonos puros con relación de octavas entre sí. Cada uno de los tonos puros incrementa gradualmente su frecuencia de forma logarítmica y en simultáneo. El detalle que permite la ilusión de crecimiento infinito es la variación de amplitud en función de la frecuencia. A medida que un tono se aleja de determinado rango de frecuencias, su amplitud se reduce progresivamente y, en nuestro cerebro, es reemplazado por otro de mayor amplitud pero menor frecuencia.

En el siguiente video se puede experimentar el fenómeno y visualizar las componentes armónicas aparecer, avanzar y desaparecer a medida que transcurre el tiempo. Cada bastón representa a cada uno de los tonos puros que están sonando, mientras que la curva roja define la modulación de amplitud que permite la sensación de infinito. Nótese que la separación entre bastones (tonos puros) es constante. Además, se puede observar que este ciclo es recursivo, sin embargo genera la sensación de incremento constante.

Se puede generar con saltos de frecuencia discretos (escalonado) o continuos (el incremento es gradual) y, a la vez, la progresión puede ser creciente o decreciente. En el siguiente ejemplo, la progresión es continua y decreciente.

Ahora bien, ¿qué fenómenos psicoacústicos evidencia esta ilusión? Lo primero a considerar es que nuestro sistema auditivo no es sólo un simple analizador de espectro, sino que es un sistema complejo en donde el contenido espectral de la señal sólo aporta una porción a la interpretación final que le otorgamos a un sonido.

Si sólo interpretásemos variaciones en frecuencia nos sería simple detectar el ciclo y no caer en el engaño de que un tono puede aumentar o decrementar su frecuencia infinitamente. La figura muestra un espectrograma de un tono de Shepard continuo y creciente.

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Sin embargo, la tarea de nuestra audición es dar sentido a una sucesión de ondas acústicas que inciden sobre nuestros tímpanos y, para esto, utiliza numerosos recursos que hasta el día de hoy siguen sin conocerse en su totalidad y son un campo activo de estudio en Psicoacústica.

Ya es sabido que la memoria auditiva juega un rol importante a la hora de dar sentido a un fenómeno acústico (ver Sonoridad I y II) y se ha trabajado en decodificar el proceso neuronal que nos permite entender palabras o disfrutar de una melodía. Sin embargo, ilusiones como éstas nos demuestran que aún queda mucho por descubrir en cuanto a nuestra interpretación de fenómenos acústicos.

Ing. Facundo Ramón
Investigación & Desarrollo – Equaphon

Facundo Ramón

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