El efecto Shepard: una ilusión sonora para explorar con FizziQ

El efecto Shepard: un ascenso infinito… o casi.

Seguramente conoces la ilusión de la escalera de Penrose, la escalera aparentemente interminable popularizada por el artista M.C. Escher. Pero ¿conoces el efecto Shepard, una ilusión acústica ideada en la década de 1960 por el psicólogo estadounidense Roger Shepard, que crea la impresión de que un sonido asciende —o desciende— sin llegar nunca a un pico? Exploremos y analicemos este asombroso efecto con la aplicación FizziQ.

Los orígenes de la ilusión

Roger Shepard obtuvo su doctorado en psicología en Yale en 1955. En los Laboratorios Bell, buscó crear un equivalente sonoro de la ilusión de Penrose popularizada por Escher.

En aquel momento, acababa de inventarse una nueva herramienta: el sintetizador creado por Max Mathews. Por primera vez, era posible generar sonidos puros y perfectamente controlados, y superponerlos con una precisión sin precedentes. Shepard comprendió las posibilidades de esta tecnología y compuso una secuencia capaz de simular un crescendo infinito.

Más tarde, sincronizaría este sonido con una animación de la escalera de Penrose, creando una ilusión visual y auditiva completamente coherente.

¿Cómo funciona el efecto Shepard?

La idea es elegante. Se superponen varias ondas sinusoidales puras, separadas por octavas. Al aumentar su frecuencia simultáneamente:

• Las más agudas disminuyen gradualmente hasta desaparecer.

• Mientras tanto, en el extremo inferior del espectro, están apareciendo nuevos sonidos de bajo.

• y que los sonidos intermedios —aquellos que el oído percibe mejor— aumentan de forma constante.

Este mecanismo cuidadosamente orquestado da la impresión de que el sonido asciende sin cesar, mientras que la secuencia en realidad describe un bucle perfectamente camuflado .

Escucha y analiza el efecto Shepard con FizziQ.

En FizziQ, el efecto Shepard es fácilmente accesible desde la Biblioteca de Sonidos de la aplicación. Desde el menú principal, ve a Herramientas > Biblioteca de Sonidos > Shepard. Al pulsar Reproducir, se produce inmediatamente el crescendo "infinito".

La secuencia se produce utilizando solo tres octavas. Para un efecto aún más pronunciado, se pueden encontrar grabaciones con más octavas en línea. Sin embargo, esta versión es más fácil de analizar, lo cual haremos en el resto de este artículo.

La frecuencia fundamental: prueba de que todo es una ilusión

Un sonido que se extiende hasta el infinito carece de realidad física. Para comprobarlo, visualiza la frecuencia fundamental en FizziQ. Tras abrir la secuencia desde la biblioteca, ve a Medir > Micrófono > Frecuencia fundamental.

Lo que observamos es muy instructivo:

• La frecuencia fundamental aumenta de forma constante.

• Luego, alrededor de los 650 Hz , cae bruscamente.

• Y el ciclo comienza de nuevo.

En otras palabras: la frecuencia no aumenta indefinidamente. El sonido vuelve a empezar... pero nuestro cerebro no lo ve venir.

El espectro: donde todo se aclara

El análisis espectral revela la mecánica oculta. Para ello, volvamos a la pantalla Medidas > Micrófono > Espectro de frecuencia .

Si estudiamos la dinámica del espectro en FizziQ, observamos diferentes fenómenos:

• un componente dominante que aumenta gradualmente y gana en intensidad,

• luego que comienza a disminuir,

• mientras que otra, más seria, toma el control suavemente.

Esta transición es tan gradual que solo se percibe un aumento continuo , cuando en realidad una nueva onda reemplaza a la anterior. Es un efecto de fundido cruzado sonoro perfectamente orquestado que engaña al oído.

Para ir aún más allá

Una herramienta analítica particularmente poderosa es el espectrograma , que muestra la evolución de las frecuencias a lo largo del tiempo: el eje horizontal representa el tiempo, el eje vertical representa las frecuencias y los colores representan su intensidad.

La aplicación móvil de FizziQ aún no permite graficar el espectrograma, pero puedes usar FizziQ Web (la versión para navegador) para este análisis. El espectrograma revela entonces toda la mecánica de la ilusión: se puede observar claramente cómo los tonos agudos se desvanecen en la parte superior del espectro mientras aparecen nuevos tonos graves en la parte inferior.

¡Esta es la visualización perfecta para comprender el "transición gradual" que crea la impresión de un ascenso infinito!

¿Por qué nuestro cerebro cae en esta trampa?

La ilusión explota tres debilidades de nuestro cerebro:

1. Nuestra atención es selectiva: seguimos lo que cambia con mayor claridad: aquí, el auge local. Todo lo que aparece o desaparece en la periferia pasa a un segundo plano.

2. El oído no percibe todos los sonidos con la misma intensidad: los sonidos muy graves y muy agudos se perciben débiles. Los sonidos de rango medio —aquellos que aumentan progresivamente— son los más presentes. Es precisamente en este rango donde la ilusión resulta más efectiva.

3. Ambigüedad tonal: Los distintos tonos que componen la ilusión están separados por una octava. Sin embargo, debido a que la distribución de frecuencias cambia rápidamente, el cerebro no puede identificar claramente la octava ni determinar cuándo se reinicia el bucle. Esta confusión crea una unión prácticamente invisible y engaña a nuestro oído.

Otras ilusiones sonoras para explorar con FizziQ

El efecto Shepard es solo un ejemplo entre muchas otras fascinantes ilusiones acústicas:

• Efecto McGurk : lo que vemos altera lo que creemos oír.

• Ritmos binaurales : dos tonos diferentes en cada oído crean una frecuencia fantasma.

• Nota fundamental faltante : el cerebro reconstruye una nota grave que faltaba.

• La paradoja del tritono : el mismo par de notas puede parecer ascender o descender dependiendo del oyente.

Estos fenómenos ofrecen numerosas oportunidades para explorar la acústica, la psicoacústica y el funcionamiento de nuestra percepción, con una dimensión lúdica que resulta inmediatamente atractiva para los estudiantes.

Conclusión: un campo de pruebas excelente

El efecto Shepard demuestra que nuestro oído, al igual que nuestra vista, puede ser engañado. Con FizziQ, se convierte en una excelente herramienta para comprender cómo funciona el sonido, cómo se analiza y cómo nuestro cerebro interpreta —a veces incorrectamente— lo que recibe.