“Cuando tuve la oportunidad de pensar en una investigación propia, en el contexto de este cambio de escenario que significaba pasar desde una facultad de ingeniería a otra de artes, busqué intencionadamente un tema en que convergieran diferentes factores”, recuerda la prof. Carolina Espinoza, doctora en Física y académica del Depto. de Sonido de la Facultad de Artes, sobre el origen de la investigación con la que obtuvo un Fondecyt de Postdoctorado 2020 y en la que hizo confluir su experiencia científica, una aplicación atingente al campo del sonido y una temática que por falta de tiempo no había podido abordar.
“Exploración sonora de cajas de resonancia sintonizables, basadas en metamateriales mecánicos” es el nombre de dicha investigación, la que fue tomando forma luego de revisar la “aplicación de metamateriales mecánicos que estaban siendo explorados por el equipo del Dr. Claudio Falcón” (Facultad de Cs. Físicas y Matemáticas UChile, FCFM) y su propia experiencia musical. Y le pareció interesante “aplicar estos metamateriales a instrumentos musicales tradicionales, con el fin de manipular sus propiedades sonoras. Me imaginé tocando una guitarra que pudiera modificar en vivo para intensificar algunas resonancias o apagar otras y me pareció una súper buena idea”, añade.
Del laboratorio a la casa
Ya habían establecido un protocolo de fabricación de los metamateriales y de caracterización acusto-mecánica cuando en marzo, producto de la crisis sanitaria, debieron dejar el laboratorio para continuar con la investigación desde casa. “Aunque el proceso ha sido complejo, debo decir que los resultados más interesantes provienen de aquí, de la casa”, dice la académica, quien destaca los avances obtenidos en este periodo por Alonso Arancibia y Gabriel Cartes, estudiantes de Ingeniería en Sonido. Ellos, junto al investigador patrocinante de la FCFM Claudio Falcón, forman parte del equipo multidisciplinario que trabaja en esta investigación, en la que también han colaborado desde sus disciplinas la y los académicos del DSON Carla Badani, Sergio Floody y Víctor Espinoza, entre otros investigadores.
Como explica la prof. Espinoza, con Alonso han logrado medir “el impacto de acoplar estos metamateriales, con y sin deformación, en la tapa armónica de dos instrumentos de cuerda: un ukelele y una guitarra acústica”. Mientras que con Gabriel están llevando a cabo “el estudio numérico de estos resultados experimentales. Él está avanzando en la simulación numérica de estos metamateriales con el fin de poder comparar resultados, lo que ha sido un trabajo tremendamente desafiante, pero que ha sabido llevar de manera excelente”, añade.
Para ambos estudiantes, quienes próximamente expondrán en el Congreso INGEACUS, trabajar en esta investigación ha sido una experiencia enriquecedora en términos de contenidos y, además, les ha permitido aprender una “metodología de trabajo en laboratorio y de investigación, que es algo que muchas veces se ve como algo lejano en el mundo del sonido. También ha sido dura a ratos, en especial ahora donde por las fechas de entrega hay que trabajar harto y rápido”, coinciden.
Respecto a sus avances, Alonso destaca que “se ha podido ver de manera preliminar las diferencias en el espectro de la guitarra al acoplar el metamaterial en distintas partes de la caja de la guitarra y al comprimirlo o no. Aún hay harto que trabajar y refinar ahí, pero ya hemos visto unos cuantos buenos resultados”. Por su parte, Gabriel menciona que se ha encontrado con “conceptos que escapan del alcance de la carrera y por lo tanto de mis conocimientos, y durante la realización de esta tarea me he tenido que instruir de manera básica en ellos. Pero los primeros resultados respecto a las simulaciones avanzan y he probado muchos métodos para simularlo, acercándome cada vez más al comportamiento del metamaterial”.
Multidisciplinar
“La manera en que esta investigación ha crecido, desde cómo fue planteada hasta ahora, es indudablemente fruto de esta conversación entre diferentes áreas que extraen de un problema inicial sus propias inquietudes y formas de aplicación”, señala Carolina Espinoza sobre el carácter multidisciplinar de la investigación. De hecho, fue esa característica la que la impulsó a mostrar los avances obtenidos hasta ahora en diferentes instancias para “sondear el grado de pertinencia y de impacto que los resultados preliminares y el mismo enfoque de la investigación generaban en distintas comunidades”, explica.
De ese modo, entre septiembre y octubre, la académica presentó desde distintas perspectivas los avances de la investigación en Timbre 2020, Audio Mostly AM20 e IDEA 2020. “Timbre era una conferencia centrada en las propiedades sonoras de los instrumentos musicales y cómo estas propiedades podían ser manipuladas, estudiadas, percibidas, utilizadas en la creación artística, etc”, comenta la prof. Espinoza, quien en dicha instancia presentó “la perspectiva de las opciones de expansión de las propiedades timbrísticas de instrumentos musicales tradicionales dotados de caja de resonancia, partiendo desde la base de la influencia que ésta tiene en su sonido”.
En Audio Mostly, instancia más enfocada en avances tecnológicos en el área del audio, la académica se enfocó en “el mecanismo en sí del metamaterial utilizado como un filtro mecánico al ser aplicado en un instrumento musical”. Y por último, en IDEA, que es un encuentro “con un perfil mucho más artístico, centrado en la interdisciplina, me centré en una revisión sobre los cruces interdisciplinarios y las expansiones que esta investigación podía tener a partir de ellos”.
Los resultados preliminares de la investigación han sido bien recibidos por quienes han tenido la oportunidad de escuchar estas presentaciones, despertando “un gran interés por músicas/os, compositoras/es, artistas en general, por explorar aplicaciones. El pianista y teórico musical Yannis Rammos me dio la idea de hacer algunas exploraciones en piano, en base a su propia experiencia, mientras que el compositor colombiano Juan Camilo Vásquez me planteó sus inquietudes sobre poder hacer manipulaciones electrónicas de la compresión de los metamateriales que fueran activadas por estímulos externos”, cuenta la académica, quien hoy está postulando a un congreso de la Sociedad Chilena de Física para presentar “los fenómenos físicos que generan los cambios sonoros en los instrumentos musicales a partir de la aplicación de estos metamateriales”, concluye sobre la que sería la última presentación del año.
