24 de Julio, 2013
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Dev Lavde #9 — Sonido (Cara A)
Dev Lavde #9 — Sonido (Cara A)

Vacíos. Secos. Sosos. Así quedarían muchos videojuegos sin uno de los elementos más importantes que forman parte del desarrollo de cualquier proyecto audiovisual. ¿Qué sería de Bit Trip. Runner (Gaijin Games, 2010) o Retro/Grade (24 Caret Games, 2012), si no fuera por ese excelente tratamiento de la música y el sonido? ¿Qué es lo mínimo que tenemos que conocer para comenzar a explorar el interesantísimo mundo del audio en los videojuegos?

Hoy en día se sabe mucho sobre el sonido, ya que es uno de esos temas que se ha estudiado durante miles de años. Desde Aristóteles que, según parece, fue el primero en darse cuenta de la relación del sonido con el aire, los científicos han trabajado duramente para entender este fenómeno, y hoy en día hasta hemos comprobado qué pasa cuando un hombre, armado nada más que con un traje presurizado, se desplaza más veloz que el propio sonido (Felix Baumgartner nos lo podría contar con detalle).

Un poco de ciencia referente al sonido

Lo que percibimos como sonido es simplemente la vibración de partículas transmitida a través del medio que está en contacto con nuestros oídos (normalmente el aire). Esta es la razón por la que no se transmite en el vacío: si no hay partículas que vibren, no hay sonido. La propagación de esa vibración se produce en forma de onda, de la misma forma que las ondulaciones producidas al soltar una piedra en mitad de un estanque inmóvil.

La altura máxima que alcanza la onda se denomina amplitud y está directamente relacionada con la intensidad del sonido, o volumen. Esta amplitud, en el caso del sonido, se mide en una escala logarítmica en decibelios (dB), relativa siempre a un valor de referencia, que en la mayoría de casos es el umbral de audición del ser humano (0 dB), fijado en 20 micropascales de presión. La razón de que se use esta escala en lugar de una lineal, es que es similar a la respuesta del oído humano ante las variaciones en la intensidad del sonido. En escala logarítmica, un aumento de 10 dB significa que la amplitud aumenta 10 veces el valor de referencia. Por ejemplo, los 40 dB que no debemos superar cuando montamos una fiesta salvaje en un barrio residencial, corresponderían a una intensidad 10.000 veces la referencia de 20 micropascales. Otro valor interesante es el umbral del dolor, establecido en 140 dB.

Al número de veces que oscilan las partículas por segundo se le llama frecuencia. La distancia entre las crestas de la onda se llama longitud de onda y se relaciona con la frecuencia de forma que a mayor frecuencia, menor longitud de onda, para una velocidad de propagación dada. Aunque, en este caso, es la frecuencia la que más nos interesa, porque es la que nos permite diferenciar los distintos sonidos: Frecuencias altas, sonidos agudos y frecuencias bajas, sonidos graves. La frecuencia también tiene su relación con la música de forma que cada vez que se duplica la frecuencia, se obtiene una octava distinta, es decir, que si hay un La en 440 Hz, en 880 Hz tenemos La de nuevo.

Sin embargo, los sonidos que oímos no están formados por una sola frecuencia, sólo los tonos puros (inexistentes en la naturaleza, pero que se pueden generar artificialmente). Un sonido abarca todo un rango de frecuencias, que se suele representar en lo que se conoce como espectro. El espectro representa la intensidad del sonido (o de cualquier señal) para cada una de las frecuencias. Por ejemplo, el sonido de los instrumentos musicales, está formado por una frecuencia fundamental y armónicos que son múltiplos de esta frecuencia. Es gracias a las diferencias entre los armónicos producidos que podemos distinguir entre distintos instrumentos aún cuando tocan la misma nota. Los sonidos ruidosos, en cambio, tienden a ocupar todas las frecuencias, sin presentar armónicos.

Espectros

El oído humano sólo percibe un rango específico de frecuencias, aproximadamente entre los 20 Hz y los 20 kHz, dependiendo de la persona. Lo que quede fuera de ese rango, no resulta audible. De hecho, el sonido de la voz humana no suele superar los 10 kHz. Los animales perciben otros rangos de frecuencia distintos: perros y gatos pueden oír hasta valores cercanos a 40 kHz, por lo que existe toda una banda de frecuencias desde los 20 kHz para fabricar silbatos de ultrasonidos que molesten a las mascotas pero no a sus dueños.

La longitud de onda de los sonidos audibles por el ser humano varía aproximadamente entre los 17 m para los sonidos más graves y los 17 mm para los muy agudos. Esto influye en el comportamiento del sonido ya que las ondas pueden rodear objetos de un tamaño menor que su longitud de onda, sin embargo, si el obstáculo es mucho mayor que la longitud de onda, las perturbaciones rebotarán en él. Esto permite que los sonidos graves doblen esquinas y puedan oírse en habitaciones contiguas. Podemos colocar el subwoofer debajo de la mesa y oírlo perfectamente. Los sonidos agudos, por el contrario sólo podrán rodear objetos pequeños, y serán apantallados por cualquier pared.

El efecto Doppler

Cuando la fuente del sonido y el observador se mueven, se produce el llamado efecto Doppler. Dada la naturaleza ondulatoria del sonido, cuando el emisor se acerca al observador las ondas producidas se acumulan, debido a que la velocidad de propagación está fijada por el medio. Aunque la fuente vaya más deprisa, las ondas sónicas no lo hacen, lo que provoca que sus crestas estén más juntas, y por tanto, la frecuencia sea mayor y el sonido más agudo. En cambio, si la fuente se aleja ocurre al contrario: las crestas quedan más separadas, y el sonido será más grave. Es muy fácil darse cuenta del cambio en las frecuencias al escuchar la sirena de una ambulancia pasar a nuestro lado.

El efecto Doppler también tiene que ver con el fenómeno producido al romper la barrera del sonido. La velocidad de propagación del sonido depende del medio por el que viaja, pero para el aire suele rondar los 340 m/s (1.224 km/h). Conforme una fuente se acerca a la velocidad del sonido, las crestas de las ondas se juntarán cada vez más, hasta superponerse en el instante en el que la velocidad del sonido se alcanza, produciéndose lo que se llama una explosión sónica, del inglés «sonic boom», que seguro que os recuerda cierto ataque de Guile en Street Fighter II (Capcom, 1991).

Efecto Doppler

En resumen

Es interesante conocer un poco la ciencia que hay detrás del sonido si se pretende trabajar con audio en un videojuego. Como siempre, la física conlleva complicadas fórmulas matemáticas, llenas de senos, cosenos y complejas transformaciones algebraicas para obtener el espectro de una señal, que me he saltado hábilmente ya que sólo serán necesarias en casos extremos. Seguramente, lo más importante de este artículo es conocer la terminología y entender la relación entre la frecuencia, el tono y cómo el movimiento les afecta: tendremos que tener en cuenta toda esta teoría a la hora de digitalizar sonidos e introducirlos en un videojuego. Ya lo veremos en la cara B, donde, espero, encajarán todas las piezas.

Acerca de Enrique Hervás


Humano Nivel 32. Diseñador y Programador de videojuegos Nivel 6. De esos a los que sus padres prohibieron jugar a "las maquinitas" por estar demasiado enganchados. No sabían lo que les esperaba. Actualmente trabajo como Game Designer en Exient, e intento no olvidarme de mi pasado indie de Game Jams y jueguitos con Join2 Games

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