Cada una de las ondas sinusoidales simples que se combinan para formar un tono complejo se clasifica en distintas categorías:

• Armónico: todas las frecuencias que son múltiplos exactos de la fundamental.
  
• Inarmonía: es un fenómeno común que provoca que los parciales se desvíen en menor o mayor medida de su frecuencia teórica. Por ejemplo, si el segundo armónico de La 4 debía tener una frecuencia de 880Hz, pero en realidad el instrumento emite un armónico en 882Hz, decimos que hay inarmonía.
  
• Parcial: cualquiera de las frecuencias que se combinan para generar un tono complejo, incluyendo la frecuencia fundamental.
  
• Overtones: hace referencia a cualquier frecuencia por encima de la fundamental. El primer overtone, por lo tanto, es el segundo parcial; el segundo overtone es el tercer parcial, y así sucesivamente.
  

Es posible tener una idea de cómo sonará una onda, únicamente al observar su serie armónica. La serie armónica es un gráfico que indica la cantidad de armónicos, su frecuencia y amplitud. Para tener una idea aproximada del timbre de una onda, debemos observar qué tan rápido decae la amplitud de los armónicos. A esto se le denomina “roll-off espectral” o “atenuación espectral”.

Como primer ejemplo, imaginemos una onda cuyos armónicos tienen todos la misma amplitud que la fundamental (Figura 8.4). En este caso, el roll-off espectral de 0dB por octava.

Figura 8.4: Roll-off espectral de 0dB por octava

Al sumar cada una de estas ondas sinusoidales simples, la onda compleja tendrá la siguiente forma (Figura 8.5).

Figura 8.5: Onda compleja resultante, un roll-off espectral de 0dB por octava

Audio 8.12: Onda compleja con roll-off espectral de 0dB por octava

Audio 8.12: Onda compleja con roll-off espectral de 0dB por octava

La onda compleja resultante es una serie de pulsos con pequeñas ondulaciones entre ellos. Al incluir más armónicos, las ondulaciones se harían cada vez más pequeñas, haciendo que la onda compleja sea casi únicamente una serie de pulsos cortos. El sonido producido por esta onda es muy penetrante, similar a un zumbido.

Veamos ahora el roll-off espectral con una pendiente de 3dB por octava. Esto quiere decir que los armónicos tendrán 3dB menos de amplitud que el armónico que se encuentra una octava por debajo. Por lo tanto, el armónico que se encuentra dos octavas por encima de la fundamental, tendrá 6dB menos de amplitud que la fundamental. Es decir, el cuarto armónico tendrá el 50% de amplitud, como se muestra aquí (Figura 8.6).

Figura 8.6: Roll-off espectral de 3dB por octava

Al sumar todas estas ondas simples, se obtiene la siguiente forma de onda (Figura 8.7).

Figura 8.7: Onda compleja resultante un roll-off espectral de 3dB por octava

Audio 8.13: Onda compleja con roll-off espectral de 3dB por octava

Audio 8.13: Onda compleja con roll-off espectral de 3dB por octava

La onda resultante tiene una serie de puntos en los que la amplitud sube rápidamente para luego caer de manera lenta. A este tipo de onda se le conoce como sawtooth. Posee un sonido similar a un zumbido, parecido a la onda del primer ejemplo, pero con menos brillo. Conforme agreguemos más armónicos, los puntos donde la amplitud aumenta se hacen cada vez más pronunciados, formando líneas rectas casi totalmente verticales.

Finalmente, observemos un roll-off espectral de 9dB por octava (Figura 8.8).

Figura 8.8: Roll-off espectral de 9dB por octava

Al sumar las ondas, obtenemos la siguiente onda compleja (Figura 8.9).

Figura 8.9: Onda compleja resultante un roll-off espectral de 9dB por octava

Audio 8.14: Onda compleja con roll-off espectral de 9dB por octava

Audio 8.14: Onda compleja con roll-off espectral de 9dB por octava

La onda compleja sigue levemente el patrón de la onda sawtooth de la onda anterior, pero de una manera mucho más lisa, con cambios menos abruptos. El sonido de esta onda se acerca más al de una onda sinusoidal, pero agregando un poco del zumbido generado por los armónicos.

A partir de estos ejemplos, podemos concluir que existe la siguiente tendencia: cuanto más pronunciada sea la caída del roll-off espectral, el sonido de la onda compleja será más cercano al de la onda sinusoidal. Por el contrario, entre más plano sea el roll-off, el sonido será más brillante y estridente.

Por lo general, y para fines musicales, se suele utilizar un roll-off espectral con una pendiente de entre 3dB y 9dB por octava. Por ejemplo, si se utiliza un micrófono dirigido a la campana de instrumentos de viento metal, tales como trompetas y saxofones, el sonido puede resultar muy estridente. Por el contrario, al dirigir el micrófono hacia las llaves u otros puntos del instrumento, el roll-off espectral de la grabación será mayor, produciendo un sonido más natural.

Audio 8.15: Saxofón barítono con sonido estridente

Audio 8.15: Saxofón barítono con sonido estridente

Audio 8.16: Trompeta con un roll-off espectral apropiado

Audio 8.16: Trompeta con un roll-off espectral apropiado

Es importante recordar que en los ejemplos que analizamos, el espectro de frecuencias es monótono o steady-state. Es decir, la onda no tiene cambios en el roll-off espectral, la frecuencia ni la amplitud a lo largo del tiempo.