
Foto A. Modelo 1 de flauta vibratoria
Roberto Velázquez Cabrera
Instituto Virtual de Investigación
Tlapitzcalzin.
(Documento consultivo en proceso de afinación)
Primera versión, 16 de enero de 2004.
Introducción y antecedentes .
El objeto de este artículo es analizar modelos experimentales de flautas con
abertura sonora enmarcada. El análisis es experimental porque las flautas
antiguas recuperadas no han sido accesibles para ser estudiadas por el autor y a
aun si se pudieran examinar directamente no se pueden modificar para analizar
hipótesis organológicas o acústicas. Como antecedentes se incluyen los
comentarios y la información publicada por dos investigadores que empezaron a
estudiar con seriedad la organología mexicana y analizaron directamente este
tipo de flautas antiguas. Se conserva la designación original de los dibujos y
fotos de sus artículos:
El finado ingeniero José Luis Franco en 1971 (1) dio a conocer comentarios y
dibujos sobre una flauta de la Costa del Golfo con abertura enmarcada o capuchón:
"Un desarrollo especial de instrumento Mexicano lo llamo
flauta vibratoria Figura 22. Es del tipo recorder (flauta de pico) que tiene
construido alrededor del hoyo sonoro un dispositivo especial mostrado en sección
en la Figura 23, el cual produce un vibrato rápido cuando la flauta se toca en
la forma normal. La flauta vibratoria se encuentra sólo en Veracruz y en el área
de Occidente de México. Todos los especímenes Veracruzanos de este tipo que he
visto tienen la peculiar distribución de obstrucciones mostradas en Figura 22;
produce una escala bastante parecida a la música Indonesia. El instrumento no ha
sido publicado antes (ver dibujos en
Figuras 22 y 23).
El finado Peter Crossley-Holland es uno de los pocos investigadores que
han publicado un estudio sobre la organología del Occidente de México. Durante
diez años, "recolectó" en esa región cerca de ciento cincuenta artefactos
sonoros. Su estudio de 1980 (2) fue publicado por el Departamento de Música de
la Universidad de California, Los Angeles (U.C.L.A), es el número 1 de las
Series Monográficas en Etnomusicología. Es relevante, porque propone un enfoque
formal de análisis de la organología antigua. A continuación, se listan lo
principales temas y subtemas que comenta en su artículo:
Sobre la flauta con abertura enmarcada incluida en el punto 4 proporcionó
comentarios de cierto detalle, dibujos y fotos. Una traducción aproximada de sus
palabras se da en los siguientes párrafos entrecomillados:
"Flauta con abertura enmarcada. Ahora debemos considerar
un instrumento muy característico del Occidente de México, la flauta de ducto
tubular, y examinar un rasgo particular encontrado en muchos ejemplos de ella,
el cual parece peculiar al estilo de la zona de Colima. Este es el marco de
barro, el cual refuerza y usualmente cubre parcialmente tres lados de la
abertura. El marco se puede ver en una flauta magnificente de más de 42 cm de
largo y hecha en barro negro con un alto grado de pulido (colección personal
CH.MI.71.257; ver
Placa 3)."
"Para entender mejor la naturaleza y función del marco, primero debemos
descubrir la construcción y el mecanismo de una flauta de ducto tubular, una
clase instrumento, el cual, como es bien conocido, incluye la flauta dulce (barroca,
de pico) que ahora es familiar para nosotros. Digamos que tomamos un tubo
abierto (Fig. 1-a), después hacemos una perforación más o menos cuadrada en la
parte superior cerca de la boquilla, creando una abertura (Fig. 1-b), en seguida
bloqueamos parcialmente, la parte más cercana de la terminal que se toca (creando
un tapón), para dejar el canal estrecho para el aliento del tocador, e
inclinamos este ducto de tal manera que el soplo se dirija directamente hacia el
filo enfrente de la abertura -llamado filo o bisel (Fig. 1-c). Por esto es que
se produce el sonido: El soplo del tocador, dirigido por el ducto, choca con el
bisel de la abertura, así cusando el disturbio, el cual transmitido por nuestros
órganos auditivos, el cerebro los convierte en sonidos. En la flauta grande que
hemos tomado como ejemplo, la mitad cercana a la abertura esta cubierta
parcialmente por un marco de barro, como una especie de capucha. Podemos ver
esto mejor si ahora observamos la flauta, no desde un costado, como en las
figuras previas, sino desde arriba. La Fig. 1-d muestra la abertura y su bisel,
con su aeroducto interno señalado con líneas punteadas, y la Fig. 2-e añade el
marco, indicado por el área sin obscurecer; son las paredes de éste que cubren
parcialmente la abertura en sus lados de atrás y de los costados, mientras que
su extremidad distante -el bisel- permanece libre."
Ver Fig. 1 con
los "pasos para la construcción de una flauta tubular con abertura enmarcada.
Vista de perfil: a) el tubo; b) con la abertura practicada; c) con el canal de
insuflación creado al insertar un tapón parcial. Vista superior: d) tubo con
abertura y canal de insuflación; e) con el marco agregado a la abertura."
"La pregunta que ahora surge es, ¿que fue lo que los constructores de
flautas de Colima trataron de hacer al enmarcar la abertura en esa forma?
En una conferencia que impartió en la U.C.L.A. en octubre de 1968 (3) el Dr,
José Luis Franco, un ingeniero de la Ciudad de México, con un fino conocimiento
de instrumentos musicales, hizo la hipotética sugerencia de que tal "caja", por
combarse ligeramente dentro del hoyo-sonoro, servía para producir un "batimento"
en el tono de un flauta sencilla, más o menos como ocurre naturalmente en el
tono de una flauta doble afinada casi al unísono. Es cierto que la flauta
ilustrada en la placa 3, tiene un nota con una especie de batimento, pero
algunas flautas de nuestra colección con abertura enmarcada no lo hacen.
Mientras se admite que el tono como-batimento pudo haber sido uno de los
objetivos cuando los marcos están abultados tanto por dentro como por fuera,
sentimos que el marco puede haber tenido otros dos objetivos a la vista. Primero,
pudo haber servido como una protección cuando la flauta era tocada en el aire
abierto, previniendo que las corrientes de aire interfirieran con la producción
del sonido. Podemos, sin embargo, llevar la materia un paso más adelante; como
el marco cubre parcialmente la abertura, estrecha el ángulo en el que el soplo
golpea el bisel y consecuentemente baja la altura (del tono). Actualmente, eso
lo podemos demostrar en una flauta de aeroducto sin marco cubriendo gradualmente
un dedo sobre la terminal cercana de la abertura, lo que causa la baja de la
altura hasta que finalmente impide que la flauta deje de sonar completamente. La
flauta grande que hemos fotografiado era ya de un tono profundo, y con el
aditamento extra serviría para bajar aun más la altura del tono - su altura más
baja con su marco intacto siendo G4 (C4=256 Hz)-, pudo ser que los sonidos
profundos fueron especialmente buscados después en el Occidente de México (no
hay indicación de que haya habido una altura estándar considerada como "absoluta",
ya que era más bien una materia para los individuos)."
"El marco es muy común en flautas provenientes de la zona centrada en Colima
pero es notablemente ausente de otras partes de México, incluyendo el Occidente,
Como no hemos encontrado otra en las Américas, podemos tal vez tomarlo como que
ha sido un desarrollo nativo. En su tiempo debió haber sido pensado como un fino
logro técnico y muestra a la vez tanto una predilección por la experimentación y
una penetración en el conocimiento del comportamiento del sonido."
"La pregunta general surgida por la abertura enmarcada es la extensión a la que
tal dispositivo morfológico puede ser considerado como diagnóstico de una
identidad cultural. Esta flauta parece proveer un ejemplo sobresaliente."
Limitantes existentes para el análisis.
A pesar de las limitantes señaladas, es posible explorar algunas
características de estas flautas, si se examinan virtualmente, usando algunos
modelos experimentales. Se pretende analizar con técnicas y erramientas
sencillas modernas las apreciaciones comentadas por los investigadores que
analizaron las flautas antiguas como la pregunta sobre el efecto del capuchón y
el tipo de sonido que producen. Se mostrará que es posible encontrar y analizar
atributos sonoros importantes de esas flautas, aun si no se dispone de las
flautas antiguas. Se utiliza una metodología técnica propuesta en una
tesis sobre aerófonos
mexicanos (6), misma que se ha aplicado con éxico a
más de medio
centenar de casos relevantes. En este caso, el análisis espectral es
fundamental, para conocer los componentes, en el espacio de las frecuencias, de
los sonidos generados por los modelos experimentales.
A algunos académicos de las culturas antiguas no les gustan las réplicas y hasta
las llaman apócrifas, pero este caso muestra que pueden ser de mucha ayuda al
analizar hipótesis. Por ejemplo, el análisis del efecto (con y sin el marco)
sólo se debe hacer con modelos experimentales, ya que al hacerlo con una flauta
antigua sería destructivo o alteraría su estado físico original. Más aun, sin el
uso de modelos experimentales, el siguiente ejercicio no es posible.
Análisis virtual con modelos experimentales.
Se hicieron varios modelos de flautas con abertura enmarcada, con estructuras y
materiales diferentes para analizar algunas hipótesis organológicas.
Fundamentalmente se trata de conocer el comportamiento de las flautas con la
abertura enmarcada, en varias condiciones posibles o hipotéticas de su
construcción, para observar las variaciones del efecto sonoro del marco. En
otros estudios se ha podido ver que cada detalle organológico es importante y
afecta los sonidos que se pueden producir. Los modelos tubulares se hicieron con
un hoyo estrecho en el extremo alejado del tubo, porque en la
Placa 3-a)
ese extremo se ve un poco redondeado.
Modelo 1.
Flauta de barro mostrada en la Foto A. Es similar a la de la
Placa 3-a,
pero más pequeña, de 26.5 cm, incluyendo la embocadura (tubo de 25 cm), para ver
como funciona en ese tamaño casual, sin ninguna relación con alguna otra flauta.
En este caso se ve que el marco cubre muy poco la boca sonora de la flauta. En
su primer modo funciona muy bien con muy poca presión de soplado. Los sonidos
son hermosos, suaves, un poco nasales y no parecen batimentos, más bien son
tonos con ruido muy tenue. Lo más notables es la escala de notas generadas por
la poca separación de los hoyos en el extremo del tubo, hechos en forma
proporcional a los de la flauta original, ya que esa es otra de sus
características distintivas. Aunque en este caso no es muy importante la altura
exacta de los sonidos, en relación a la flauta antigua, se dan sus cinco notas
musicales básicas aproximadas (más o menos algunos cents o Hz), para mostrar el
resultado de la hipótesis: D5, E5, Eb5, F5, G5. Es interesante señalar que las
señales de los sonidos en el espacio de las frecuencias se dibujan como
escaleras, incluidas en la iconografía antigua como parte de la greca escalonada,
en perámides, etc. A pesar de que el modelo tiene los hoyos colocados a
distancias cercanas y casi iguales, puede producir una serie de sonidos
aproximados a los de las escalas modernas. En el segundo modo se incrementa el
ruido agregado por la turbulencia del aire en el mecanismo sonoro enmarcado y
puede silbar como el vapor que escapa con fuerza de una pequeña caldera. Para el
análisis espectral se usa el programa Gram de Richard Horne. En el Espectrograma
1 en dos dimensiones (con el tiempo (seg.) y la frecuencia (Hz) y la intensidad
(dB) mostrada en l grado de negro), se ve que los tonos tienen armónicos y el
primer armónico es de intensidad casi igual a la fundamental (F0). El ruido se
observa en tono gris alrededor de las señales Fn dibujadas como grecas
escalonadas. Hay un poco de ruido adicional, de la computadora que se uso para
grabar los sonidos.

Espectrograma 1. Notas básicas del modelo 1.
Modelo 2.
Flauta de barro con boca enmarcada y tubo cónico truncado. Se ha visto que este
tipo de resonador funciona muy bien en todo tipo de aerófonos tubulares de pico
como la
flauta con membrana Mirlitón.). Es más pequeña que la anterior, 17 cm de
largo incluyendo la embocadura y el pico (tubo 14 cm). El marco cubre todo el
hoyo sonoro y un poco más adelante del bisel hasta cerca de 0.5 cm. Los hoyos
tonales están a espaciados más o menos a la misma distancia. En su primer modo,
este diseño produce sonidos más fuertes, con un poco de más ruido y son más
gangosos o nasales. Acepta más presión del soplado sin pasar al segundo modo de
operación u octava. Genera los cinco tonos musicales básicos cercanos a la serie
musical de G5, A5, B5, C6 y D6. En el Espectrograma 2 se ve que sólo se genera
la F0, misma que es fuerte y tiene un poco mas de ruido que el Modelo1.

Espectrograma 2. Notas básicas del modelo 2.
Modelo 3.
Flauta de carrizo con boca enmarcada. El aeroducto se hizo con carrizo. El marco
se formó con cera de abeja y también cubre el hoyo sonoro. La cera de abeja es
excelente para unir ese tipo de materiales y aun se usa en varias flautas en
medios rurales, como la flauta Pame (que se puede ver en el estudio de la
flauta con
membrana Mirlitón.), misma que también produce sonidos nasales pero con otro
sistema. El tubo es de 21 cm y de un poco mayor diámetro que el del modelo 1.
Los hoyos están más o menos igual de espaciados pero a una distancia mayor que
el modelo 1. Los sonidos también son fuertes y el ruido es similar al del Modelo
1. En su primer modo, genera cinco notas básicas cercanas a A4, C5, D5, E5 y
Gb5. No genera el segundo modo. En el Espectrograma 3 se ve que la señal es
similar a la del modelo 2.

Espectrograma 3. Notas básicas del modelo 3.
Modelo 4. Es
similar al modelo 3 anterior, pero con tubo de carrizo más largo, 31.5 cm. Opera
mejor, ya que produce sonidos fuertes, pero más bajos en su altura F0, por su
mayor longitud: Gb4, A4, B4, C5 y D5. El efecto sonoro del marco es más notable,
ya que se genera más ruido como se ve en el Espectrograma 4. La primera armónica
(F1) es un poco fuerte en sus notas superiores,

Espectrograma 4. Notas básicas del modelo 4.
Modelo 5. Es
muy similar al de la
Placa 3-a,
42 cm de largo. Fue hecho con tubo de PVC, aeroducto de barro, marco de cera de
abeja, también usada para unir estas piezas y formar la boquilla. El aeroducto
se hizo muy corto (1.5 cm) y la boca muy larga (1 cm) para aumentar el ruido
agregado a los tonos. En el primer modo, genera con facilidad una escalera de
los tonos básicos
(wav) cercanos a E4, F4, Gb4, G,4 y Ab4. El rango de sus F0s (~ 330 Hz - 415 Hz)
se localizan muy abajo del rango de mayor sensibilidad auditiva de los humanos
(1kHz-5KHz). Si se sopla más fuerte se genera el silbido como "de vapor". En su
modo bajo, produce sonidos del mismo índice, pero un poco más bajos en altura
que los de la flauta original, por las diferencias en sus dimensiones y
estructura del marco. Los sonidos bajos son profundos y el efecto ruidoso del
marco en más notable. Usando una mano para hacer más grande el marco sobre la
boca sonora del ruido es aun más fuerte. Como este modelo es parecido a la
flauta antigua, sus propiedades acústicas deben ser muy semejantes, y por lo
tanto, se deben analizar con mayor profundidad. En el Espectrograma 5 se ve que
el ruido aparece en más armónicas y ésta y la F1 son más fuertes (mas negras).
En el Espectrograma 6, ampliando la escala de Hz en el dibujo se ve con mayor
claridad que la F0 y la F1 y el ruido generados son más fuertes que en los
modelos anteriores, a pesar que en la parte superior de la gráfica se observa
que el nivel de intensidad de los sonidos registrados en la computadora no es
alto. En el Espectro 1 se muestra con claridad la intensidad (en este caso
energía en EU^2) de los picos de F0 y F1.

Espectrograma 5. Notas básicas del modelo 5.

Espectrograma 6. Las mismas notas ampliando la escala para ver la F0 con más
detalle.

Espectro 1. Las mismas notas, para ver que la F0 y la 1ra armónica son fuertes.
Si se elimina el capuchón o marco de cera de abeja (lo que es muy sencillo de
hacer con un alambre delgado de metal o una navaja) del modelo experimental 5,
se nota bien como opera sin él. En el Espectrograma 7 se observa que el modelo 5
sin capuchón produce una F0 casi sin ruido y dos armónicas (F1 y F2) con muy
poco ruido. Eso indica que el marco elimina la F2, además de generar más ruido.

Espectrograma 7. Nota baja del Modelo 5 sin el marco de cera.
Para dar una idea del la presión sonora y potencia del Modelo 5 se puedieron
hacer unas mediciones y estimaciones numéricas. La potencia acústica radiada
máxima estimada* de los sonidos generados no es muy alta 0.005 Watts,
equivalente a 86 dB (a 1 m y 0 grados) de presión sonora medida con un sonómetro.
* La potencia acústica radiada máxima se estimó con la formulas 1 y 2,
expresadas en formato de MS Excel:
I = + (10 ^-12) * 10 ^ (dB/10) (1)
W = 4 * PI() * I (2)
Donde,
I = intensidad del sonido (W/m2)
dB = presión sonora medida con un sonómetro (dB) a un metro y 0 grados
PI = 3.1416....
W = potencia acústica radiada (Watts)
Comentarios finales.
Pintura A. Dinámica de las ondas cuando nace un sonido en un aerófono de pico
Análisis adicionales
Referencias
1. Franco, C., José Luis. Musical Instruments from Central Veracruz in Classic
Times.Ancient Art of Veracruz. Exhibition Catalog of the Los Angeles County
Museum of Natural History, 1971.
2. Crosslay-Holland, Peter. Musical Artifacts of Pre-Hispanic West Mexico.
Towards an Interdisciplinary Approach. Monograph eries in Ethnomusicology No. 1.
Program in Ethnomusicology. Department of Music. University of California, Los
Angeles, 1980.
3. Franco, C., José Luis.Lecture on the musical instruments of pre-Hisoanic
Mexico, given at U.C.L.A., 29 October 1968. Department of Music, U.C.L.A. :
Ethnomusicological Archive, tape no. 11049.
4. Panayotis A. Skordos.
Modeling flute pipes: Subsonic flow, lattice Boltzman, and parallel distributed
computers.Ph.D, thesis, MIT. Department of EECS, February 1995.
5. Laboratorio de Dinámica de Fluidos de la Universidad de Tecnología de
Eindhoven (por Hirschberg).Dinámica
del aire de una flauta en tiempo real con ayuda de humo y fotos presentadas
en serie como una película.
6. Velázquez, Cabrera, Roberto.
Análisis de Aerófonos
Mexicanos Usando Técnicas Artesanales y Computacionales (MS Word 7, 1.2 MB).
1er tesis de maestría sobre el tema. Fue aprobada el 7 de junio de 2002 en el
Centro de Investigación en Computación (CIC) del Instituto Politécnico Nacional
(IPN).