Fundamentos del Sonido

Condiciones para la Existencia del Sonido

El sonido existe bajo ciertas condiciones:

• Físicas: Debe haber una fuente que lo genere y un medio que lo transmita (como el aire).

El sonido se origina en una fuente vibratoria. El rango de frecuencia audible para el ser humano se encuentra entre 20Hz y 20,000Hz.

Propagación del Sonido

El sonido se propaga longitudinalmente a través de un medio elástico, permitiendo que las moléculas se compriman y expandan.

• Onda longitudinal: Las ondas del medio se transmiten en la misma dirección que la onda.
• Onda transversal: Las moléculas del medio se mueven perpendicularmente a la dirección de la onda.

Parámetros del Sonido

• Intensidad: Diferencia (elongación) entre el mayor y menor transitorio. La elongación máxima es la amplitud o rango dinámico.
• Frecuencia: Número de ciclos que oscila una onda en un segundo.
• Período: Tiempo que tarda una onda en completarse.
• Longitud de onda: Espacio que recorre una onda en un ciclo, o la distancia entre dos puntos en el mismo estado de equilibrio.
• Fase: Dos ondas están en fase cuando se encuentran en el mismo estado de desequilibrio.

Tipos de Sonido

• Sonidos simples o puros: Creados por un oscilador (sonidos artificiales).
• Sonidos complejos: La mayoría de los sonidos naturales. Se componen de una onda fundamental y sus múltiplos, cuya forma depende de la fuente, su estructura y forma.
• Ruido: Sonidos sin estructura armónica, generalmente desagradables.
  • Ruido blanco: Intensidad igual en todas las frecuencias.
  • Ruidos coloreados: Intensidad variable en diferentes frecuencias. Ejemplo: ruido rosa, que decae 3dB por octava.

Conversión del Sonido

Aunque el sonido se percibe por la compresión y descompresión del aire, a menudo se convierte a una forma eléctrica para su amplificación, grabación o mezcla.

Tipos de Campo Acústico

• Campo libre: Área sin reflexiones. Difícil de encontrar en la práctica, excepto en espacios abiertos.
• Campo reverberante: Presente en espacios cerrados con obstáculos, donde el sonido rebota y se mezcla con el sonido original.

El Oído Humano y la Percepción Auditiva

Percepción Auditiva

El oído humano modifica los sonidos antes de que lleguen al cerebro. La interpretación cerebral depende de la información en las señales nerviosas.

Mecanismo de la Audición

• Oído externo:
  • Pabellón auditivo (oreja)
  • Conducto auditivo (termina en el tímpano)
• Oído medio:
  • Tres huesos que conectan el tímpano con el oído interno a través de la ventana oval.
• Oído interno:
  • Cóclea: Estructura ósea espiral llena de fluido, con la membrana basilar en su centro. El helicotrema, una fisura al final de la membrana, permite el paso del fluido entre las cavidades superior e inferior.

El tímpano vibra con el aire del conducto auditivo al ser excitado por una onda sonora. Los huesos del oído medio transmiten estas vibraciones al oído interno.

Percepción de la Frecuencia

El movimiento de la membrana basilar depende de la frecuencia de la onda sonora. La posición de máxima vibración se acerca a la ventana oval al aumentar la frecuencia.

• Frecuencias bajas: La membrana se mueve como un todo, con máxima amplitud en el extremo más alejado.
• Frecuencias altas: Pico de vibración más definido.

Por cada octava, el pico de vibración máxima se desplaza una longitud equivalente sobre la membrana.

Ancho de Banda Crítico

La membrana basilar actúa como un analizador mecánico de espectros, con una precisión entre 1/5 y 1/3 de octava en frecuencias medias. Funciona como un conjunto de filtros solapados, cada uno con un ancho de banda fijo (ancho de banda crítico).

Percepción de la Sonoridad

El oído no tiene la misma sensibilidad a todas las frecuencias. Las curvas isofónicas representan esta sensibilidad.

Curvas Isofónicas

Representan la sensibilidad del oído a diferentes frecuencias en todo el rango audible.

Enmascaramiento

El ruido de fondo eleva el umbral de percepción, requiriendo mayor intensidad para oír un sonido específico. El enmascaramiento aumenta el umbral de audición para frecuencias iguales o superiores a la del tono enmascarado.

Percepción Espacial o Direccional

La percepción direccional, crucial en el sonido estéreo, crea la ilusión de que el sonido proviene de una dirección específica. Se divide en tres planos: lateral (izquierda-derecha), mediano (delante-detrás) y vertical.

El Efecto Haas o de Precedencia

Cuando dos fuentes emiten sonidos similares, la dirección percibida se inclina hacia la fuente que emite primero. El efecto se observa con retardos de hasta 50ms. Por encima de 50ms, el cerebro percibe los sonidos por separado, y el segundo se oye como un eco.