TALLER DE REGISTRO SONORO
TEORIA DEL SONIDO 01 : Frecuencia e Intensidad
Definición del sonido
El sonido consiste en una vibración mecánica capaz de modificar la presión existente en un medio elástico (el aire), y que se transmite desde su punto de origen hasta el oído. El sonido, por tanto, no puede propagarse en el vacío. La propagación del sonido se efectúa siempre en un medio elástico a una velocidad determinada, siendo el medio que más nos interesa el aéreo. La velocidad de propagación del sonido en el aire es de unos 340 metros por segundo, si bien puede variar dependiendo de la temperatura y la humedad del aire. En otros medios la velocidad es diferente; por citar algún ejemplo, en el agua es de unos 1200 metros (ej, sonidos de la ballenas) y en el acero de unos 5.100 mis.
El sonido se desplaza longitudinalmente (en la misma dirección que la perturbación) en forma de ondas que no son más que variaciones de presión del aire. Si el medio es homogéneo, la propagación se aleja del foco de forma esférica, pero cuando el sonido se genera en el interior de un recinto, queda sometido a las reflexiones y absorciones de los materiales y a la geometría del recinto.
La atmósfera está compuesta de moléculas de aire que pueden apretarse por la acción de una fuerza. El peso de las moléculas que están situadas encima unas de otras ejercen una fuerza constante (por unidad de superficie) y se conoce como presión atmosférica. Al no estar ligadas pueden empujarse unas a otras en cualquier dirección, ejerciendo presión de esta manera, independientemente de la presión atmosférica local.
La presión se define como fuerza por unidad de superficie y se mide con diferentes unidades según el sistema utilizado: Pascal (Kg/cm2), Atmósfera y bar entre otros. El sonido, en general, ejerce en el aire una millonésima parte de presión respecto a la atmosférica; esta última es considerada el punto de equilibrio, a partir del cual se producen las variaciones de presión percibidas como sonido.
Un altavoz, por ejemplo, vibra produciendo sonidos: la membrana se mueve hacia adelante y hacia atrás provocando que el aire que se encuentra enfrente se comprima y rarifique (descomprima) sucesivamente. El altavoz, pues, vibra con una frecuencia determinada, y al hacerlo modifica la presión local.
Al desplazarse la membrana hacia delante el aire se comprime; al desplazarse hacia atrás se rarifica Por otro lado, estos cambios de presión se transmiten por el aire, golpeando unas moléculas con otras, en forma de ondas sonoras. Es parecido a ese juego compuesto por esferas metálicas suspendidas por hilos que, al golpear la primera, se mueve la última, mientras las esferas intermedias permanecen inmóviles; el sonido se propaga también sin mover el aire.
Finalmente, las ondas sonoras llegan a nuestros oídos, en los cuales las diferencias de presión ejercen una fuerza capaz de hacer vibrar el tímpano (la fina membrana que se encuentra en los oídos), producen unos impulsos eléctricos que el cerebro se traduce como sensación sonora.
Magnitudes Físicas del sonido.
El sonido se genera a partir de una fuerza capaz de provocar una vibración. Las magnitudes físicas que se utilizan para determinar las características del sonido son:
a. Frecuencia
Es el número de oscilaciones o ciclos por segundo de una vibración sonora. La unidad con que se mide la frecuencia es el Hertz. El oído humano es capaz de distinguir sonidos de frecuencias comprendidas entre 20hz y 20 Khz (Kilo = 1000; 20 kHz = 20.000 Hertz). Los sonidos de baja frecuencia se consideran graves, y los de alta frecuencia, agudos.
Las frecuencias graves o bajas oscilan lentamente, mientras que las altas o agudas lo hacen más veces por segundo En la naturaleza, el sonido se presenta como un conjunto de oscilaciones de diferentes frecuencias superpuestas, conformando su estructura armónica. También es posible describir la oscilación como el tiempo que tarda en producirse una única vibración. Se habla entonces del periodo, un parámetro que se mide en segundos y se calcula como el inverso de la frecuencia.
b. Amplitud e intensidad
Se define como la cantidad de presión que ejerce la vibración en el medio elástico (aire). Cuanta mayor amplitud tiene la onda sonora, más fuerte suena, dado que ejerce mayor presión en el aire. Se puede medir decibelio SPL (será tratado en próximos capítulos de este libro).
En determinados casos se alude al concepto de intensidad sonora. Este término hace referencia a la cantidad de sonido, pero en este caso se mide como la potencia sonora dividida por la superficie.
c. Longitud de onda
Es la distancia que hay entre dos puntos en igualdad de fase, por ejemplo entre dos momentos de máxima compresión. Se representa por la letra griega lambda, se mide en metros y se calcula como: Las frecuencias altas tienen menor longitud de onda, mientras que las bajas tienen mayor longitud de onda.
d. Periodo
Es el tiempo transcurrido entre dos puntos en igualdad de fase; relacionándolo con el punto anterior, también se puede definir como el tiempo necesario para recorrer una Longitud de onda. Se obtiene de la inversa de la Frecuencia.
El decibel. (SPL– presión sonora) Las ondas de presión sonora
EL Decibel (dB) es el valor relativo que se asigna para cuantificar la Amplitud. Este valor expresa la relación entre dos (2) valores o cantidades de igual naturaleza (niveles de presión sonora, niveles de potencia, niveles de voltaje) donde una de las cuales es una base de cálculo o referencia. La presión acústica se mide en términos del nivel de presión sonora (dB-SPL) ya que en las ondas de presión sonora se presentan cambios repetitivos en la presión del aire.
La presión más baja corresponde al sonido más tenue o débil que el oído humano es capaz de percibir, y es conocido como umbral de audición, mientras que el más fuerte, correspondiente al máximo sonido soportable por el oído, es el umbral de dolor.
Además, la percepción sonora no manifiesta una proporción lineal, lo cual quiere decir que no produce la misma sensación de aumento de sonoridad pasar de un sonido de 10 decibeles a 15 que pasar de 200 a 206. El incremento es el mismo, pero la percepción sonora no, ya que se rige según una escala logarítmica, es decir que no es lineal, Debido a estas dos razones, la sonoridad (percepción subjetiva del sonido) y la amplísima gama de intensidades, se utiliza otra unidad: el decibel.Propuesto por Graham Bell (el inventor del teléfono), supone relacionar dos medidas de intensidad (potencia acústica) y aplicarles el operador matemático del logaritmo.
El belio no expresa valores absolutos como los vatios de potencia: representa un valor sin unidades referido a una de las dos magnitudes que se emplea como referencia. En la práctica se utilizan decenas del belio, o decibelio, en la expresión de dicha relación.
