Curso de Audio: Parte 2 - Acústica básica

Curso diseñado por Luis Sosa y modificado por Facundo González. Ver la imagen en tamaño completo: clic acá. Curso de Audio: Parte 2 - Acústica básica En la primera parte de este curso habíamos visto cómo se fueron grabando los sonidos en el transcurso de la historia: desde su génesis con la invención del fonógrafo por parte de Thomas Edison en 1881 hasta el contemporáneo CD diseñado por Philips en 1976. Explicamos medianamente cómo funcionaba cada uno de estos dispositivos a la hora de grabar, almacenar y reproducir el sonido, pero nunca hablamos de qué es el sonido en sí. Este es el tema que vamos a tratar en esta segunda parte del curso. Hoy vamos a aprender sobre... El concepto de sonido Las características del sonido La propagación del sonido ¿Qué es el sonido? El sonido es una vibración mecánica de las partículas del aire que, en contacto con el tímpano, se transmite al interior del oído. Allí las vibraciones son procesadas a través del oído interno y el nervio auditivo las envía hacia el cerebro, que interpreta estas vibraciones como estímulos eléctricos. Lo que el cerebro interpreta es lo que oímos. Ver la imagen en tamaño completo: clic acá. La vibración de una partícula significa que esta se mueve en las proximidades de su posición original y pasada la vibración volverá a su posición original, moviendo consiguientemente las partículas que se encuentran cercanas a ella, lo que genera que la vibración se propague. Un ejemplo de vibración es lo que ocurre en la superficie de agua en reposo, si se arroja una piedra: esta crea una vibración que avanza y hace que las partículas de la superficie suban y bajen, pero pasada la onda las partículas siguen donde estaban. Ver la imagen en tamaño completo: clic acá. La diferencia con el ejemplo del agua, es que en el aire los movimientos de las partículas son longitudinales, en la dirección de avance del sonido. Si tenemos una superficie que vibra, como puede ser el cono de un altavoz, la vibración se transmite a las partículas de aire que están en contacto con la superficie, empujándolas hacia adelante y hacia atrás, éstas a su vez empujan a las siguientes y cuando las primeras se retraen (se vuelven hacia atrás) las segundas también y así se va propagando la onda por aire. ¿Qué es el espectro audible? Nuestro oído no es capaz de percibir todos los sonidos que nos rodea. El espectro audible es todo aquello que el oído humano es capaz de percibir, habría que limitarlo a las vibraciones de frecuencias comprendidas entre 20 y 20.000 Hz (Hertzios = ciclos completos en un segundo). De este modo se llamarían infrasonidos a las vibraciones cuya frecuencia fuese menor de 20 Hz y ultrasonidos a las que oscilan por encima de los 20 KHz (kilo hertzios). Ver la imagen en tamaño completo: clic acá. Audición y frecuencia El umbral de audición, para la media de los humanos, se fija en 20 µPa (20 micro pascales = 0.000002 pascales), para frecuencias entre 2KHz y 4KHz. Por encima y por debajo de estas frecuencias, la presión requerida para excitar el oído es mayor. Esto significa que nuestro oído no responde igual a todas las frecuencias (tiene una respuesta en frecuencia desigual). Un tono puro, a la frecuencia de 125 Hz y con 15 dB de nivel, sería prácticamente inaudible, mientras que si aumentamos la frecuencia, hasta 500 Hz, sin variar el nivel de presión, se obtendría un tono claramente audible. Ver la imagen en tamaño completo: clic acá. Características del sonido Las características o propiedades del sonido son: Tono o altura Intensidad Duración Timbre Tono o altura Es la afinación de un sonido; está determinada por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras y nos permite distinguir entre sonidos graves, agudos o medios. Como lo habíamos mencionado están medidas en Hz (herzios) y para que sean audibles deben estar comprendidas entre 20 y 20.000 Hz. Gráficamente, como se puede ver abajo, cuando más laxa es la onda más grave es el tono, mientras que la onda más compacta es más aguda. Ver la imagen en tamaño completo: clic acá. Intensidad Refiere al volumen del sonido: un sonido puede ser fuerte o débil. Es la cantidad de energía acústica que contiene un sonido. La intensidad viene determinada por la potencia, que a su vez está determinada por la amplitud y nos permite distinguir si el sonido es fuerte o débil. Los sonidos que percibimos deben superar el umbral auditivo (0 dB) y no llegar al umbral de dolor (140 dB). Esta cualidad la medimos con el sonómetro y los resultados se expresan en decibelios (dB) en honor al científico e inventor Alexander Graham Bell. Ver la imagen en tamaño completo: clic acá. Duración Es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido. Está determinada por la longitud, que indica el tamaño de una onda, que es la distancia entre el principio y el final de una onda completa; según esto podemos decir que por duración los sonidos pueden ser largos o cortos. Ver la imagen en tamaño completo: clic acá. Timbre El timbre es la propiedad que nos permite diferenciar dos sonidos de igual tono e intensidad. Por ejemplo. un LA de 440 Hz emitido por una flauta es distinto del la que emite una trompeta aunque estén tocando la misma nota, porque tienen distintos armónicos. Físicamente, el timbre es la cualidad que confieren al sonido los armónicos que acompañan a la frecuencia fundamental. Estos armónicos generan variaciones en la onda base. Los sonidos simples o tonos puros son ondas sinusoidales de una frecuencia determinada. Sin embargo, en la naturaleza, no existe ese sonido puro, libre de armónicos. En la imagen de abajo se puede ver el análisis del espectro de sonido de una voz humana, donde se notan claramente las diferentes frecuencias que armonizan la voz (líneas verdes horizontales paralelas). Ver la imagen en tamaño completo: clic acá. Propagación El sonido es una vibración que, como tal, se puede dar en cualquier medio material, ya sea sólido, líquido o gaseoso. En cada medio, se propaga a una velocidad diferente, principalmente en función de la densidad. Cuanto más denso sea el medio, mayor será la velocidad de propagación del sonido.En el vacío, el sonido no se propaga, al no existir partículas que puedan vibrar. En el aire, el sonido se propaga a una velocidad aproximada de 343 m/s (metros por segundo). Esta velocidad puede variar con la densidad del aire, afectada por factores como la temperatura o la humedad relativa. Cuando esa velocidad es superada por un cuerpo se produce un estampido sónico y se rompe la barrera del sonido. En el agua, el sonido se propaga a 1500 m/s (el agua es más densa que el aire), mientras que en los metales y otros sólidos lo hace a 5000 m/s. Ver la imagen en tamaño completo: clic acá. Para finalizar, les dejo esta imagen con algunos ejemplos de decibeles que emiten diferentes artefactos. Además hay muchos datos y hasta una encuesta. Ver la imagen en tamaño completo: clic acá. Gracias por leer esta parte del curso. ¡Nos encontramos en otro post!