Modulo 02: fisiologia del oído, Audición y Mezcla sonora
Modulo 02: El oído Humano
2.1. Introducción
Todos los aparatos destinados a la captación, amplificación y reproducción del sonido, así como todos los instrumentos musicales son vasallos del oído humano, ya que la escucha siempre constituye el objetivo final de la creación sonora.
Todas las tecnologías destinadas a recrear, almacenar o reproducir sonidos deben respetar las pautas que nos marcan nuestros propios oídos, la manera en que éstos perciben las ondas sonoras. Los técnicos de hoy que no quieran quedar desfasados deben conocer diversas máquinas si desean sacar provecho de las nuevas tecnologías; pero el conocer la forma en que reacciona el oído humano es, sin duda alguna, de una importancia capital.
2.2 Fisiología del Oído Humano.
La escucha principal se lleva a cabo a través de los órganos auditivos alojados a ambos lados del cráneo, no obstante algunas frecuencias muy graves son percibidas por todo el conjunto de la estructura asea y también por el diafragma (el músculo plano situado en el vientre). El mecanismo básico de la audición se divide en tres partes: oído externo, oído medio y oído interno.
El oído humano es un órgano sensible que percibe las variaciones periódicas de la presión del aire cuando una fuente sonora vibra y perturba el mismo. En primera instancia, las ondas de presión sonora llegan al oído externo, el cual las recibe y las dirige hacia el canal auditivo. Por este canal las ondas de presión sonora viajan hasta llegar al tímpano, el cual realiza el mismo movimiento de Compresión- Rarefacción que en su inicio realizó la onda de presión sonora. Estas vibraciones del tímpano son captadas por tres pequeños huesos o huesillos que comunican el oído medio con el oído interno.
En el oído interno existe una estructura llamada cóclea. La cóclea es un tubo en forma de caracol lleno de líquido. A lo largo de ella se extiende sobre la base una membrana fibrosa llamada membrana basilar. Cada fibra de la membrana basilar tiene su propio tamaño y cada una responde a una frecuencia específica. Es esta membrana la encargada de convertir los impulsos mecánicos en impulsos eléctricos que llegan por medio del nervio auditivo al cerebro.
A mayor vibración de la membrana basilar mayor es la estimulación sobre las fibras de la misma y por tanto mayor la percepción del volumen del sonido. Allí es donde ocurren los daños irreversibles en el oído humano. El oído medio posee un músculo que se contrae cuando percibe un sonido con un volumen demasiado fuerte; no obstante, el tiempo que tarda en reaccionar este músculo protector es lento (0.1 segundo) y puede dejar pasar la perturbación hacia el oído interno, ocasionando el daño mencionado.
2.3. El Sistema de protección Auditiva.
El oído posee un sistema que regula la intensidad del sonido que capta, para preservar a los órganos auditivos internos de presiones sonoras demasiado intensas. Cuando aparece un sonido muy fuerte unos músculos reducen la tensión del tímpano, limitando su capacidad para vibrar, mientras que otro músculo modifica la posición de los huesos, para alterar el ángulo de incidencia del estribo sobre la ventana oval y así disminuir la fuerza aplicada.
Todo funciona como si se tratara de un sistema de ganancia automática, ya que también funciona a la inversa; cuando el ruido ambiente es muy bajo los músculos auditivos preparan al oído para poder captar sonidos muy leves. No obstante, si un ruido muy intenso aparece de forma brusca no da tiempo a que los músculos protectores se activen, y es posible sufrir entonces alguna lesión auditiva.
Debido a este mecanismo de autoprotección que posee el oído, su sensibilidad es muy superior a niveles bajos de sonido que a niveles altos. A mayor intensidad sonora, hacen falta mayores aumentos de los estímulos sonoros para poder percibir los cambios de nivel. Por otro lado, nuestra sensibilidad auditiva no es la misma para todas las frecuencias, ya que nos es más fácil percibir los tonos medios que los altos o los bajos. Por todo ello, existen dos magnitudes distintas que mesuran la misma presión sonora desde dos parámetros: la Intensidad, o magnitud física objetiva; y la Sonoridad, o sensación subjetiva que produce un sonido.
Es conocida la sensación que se experimenta al salir de una discoteca o de un concierto de rack de tener los oídos taponados (una sensación de sordera parcial). No se vuelve a gozar de una audición normal hasta al cabo de un buen rato, debido al mecanismo de autoprotección. En el siguiente cuadro se muestran los tiempos de exposición máximos a un determinado nivel de presión sonora.
Los tapones auditivos (de uso corriente en ensayos de bandas musicales) y orejeras (para uso en ambientes industriales) son dispositivos que reducen la amplitud de las ondas de presión sonora en cantidades que van desde 12 dB-SPL hasta 30 dB-SPL. (SPL: sound pressure level – NPS: nivel de presión sonora). El sonido que llega al oído interno afecta el sistema nervioso. Los sonidos fuertes estimulan el sistema nervioso autónomo. Esta alteración se manifiesta en el incremento del ritmo cardíaco y la presión sanguínea, perturbaciones a nivel estomacal, intestinal y hormonal, dando como resultado ansiedad, tensión y fatiga.
2.4. Audición binaural
La capacidad que tiene el sistema auditivo para localizar una fuente sonora en el espacio acústico, es lo que se conoce con el nombre de espacialidad o ubicación binaural. La ubicación binaural es propia del sistema auditivo y permite tener información con respecto a la ubicación de un sonido y a la dimensión del espacio acústico en el cual ocurre.
El oído funciona de forma distinta a cómo lo hacen otros órganos duplicados, como por ejemplo los ojos. La luminosidad percibida no varía si se mira con un sólo ojo o con los dos, pero la sonoridad que se experimenta cuando se escucha con los dos oídos es mayor a cuando funciona uno solo de ellos. Los sonidos llegan de forma independiente por cada oído, y crean distintos efectos en diferentes partes de nuestro cerebro: no existe ninguna interferencia entre ellos.
Una característica de las ondas sonoras es que se reflejan en aquellos objetos que tienen una dimensión mayor que su onda; si el objeto con que choca la onda sonora es más pequeño que su longitud de onda no habrá reflexión casi toda la energía acústica es absorbida por éste. De acuerdo con esta premisa, la cabeza e un oyente reflejan más frecuencias altas pero absorbe la energía de las bajas.
Así a unos 250 Hz la sonoridad que perciben ambos oídos es casi la misma, cualquiera que sea la procedencia del sonido, pero a 1 Khz. el oído más próximo a la fuente sonora percibe una presión unos 8 dB superior a la que percibe el otro oído, mientras que a 12 Khz. esta diferencia de percepción se eleva hasta 30 dB.
a. Ubicación del sonido.
En este momento, cuando se lee, puede escucharse una mezcla de varios sonidos que ocurren al mismo tiempo. La audición binaural permite enfocar la atención hacia un sonido específico y poner en un segundo plano el resto de los sonidos.
2.5. Tipos de mezclas sonoras.
a. Stereo
Así como nosotros vemos en 3-D, también en cierto sentido escuchamos en 3-D. Nuestra habilidad de juzgar profundidad visual y la percepción es basada en interpretar las diferencias sutiles entre las imágenes que vemos en nuestros ojos izquierdo y derecho. Nuestra habilidad de localizar un sonido particular en nuestro mundo tridimensional es en parte posible porque hemos aprendido a entender la relación de la diferencia diminuta de tiempo y compleja entre los sonidos percibidos por nuestros oídos izquierdo y derecho. Ello se debe a que en el estudio de grabación se ha realizado la mezcla de los diferentes instrumentos o sonidos que componen el tema musical (o bien de la banda sonora en cine y televisión), de modo que el oyente pueda distinguir la disposición de los sonidos y situarlos en el campo estéreo de izquierda a derecha.
Si un sonido proviene de nuestro lado izquierdo las ondas de sonido alcanzarán nuestra oreja izquierda un fragmento de segundo antes de que alcancen nuestra oreja derecha. Hemos aprendido a interpretar esta diferencia sutil de tiempo, técnicamente conocida como una diferencia de fase.
Dependiendo de la ubicación de un sonido, también podríamos notar una ligera diferencia de intensidad entre sonidos que ocurren a nuestra izquierda y sonidos que vienen de nuestra derecha, lo qué también nos ayuda a poner el sonido en una perspectiva tridimensional.
En producciones estéreo estamos tratando con dos fuentes de audio, una para nuestro oído izquierdo y otra para el derecho. Por consiguiente, grabar y reproducir señales estereofónicas requiere dos pistas o canales de audio.
- Monofónica
El sonido monofónico, en cambio, solo transmite por un canal asi que todo lo que se ha mezclado en estudio se escuchara en el centro, sin ningún tipo de sensación 3-D.
- Soundround 5.1 (Sonido Envolvente)
El estéreo cubre una perspectiva frontal de unos 120 grados. Aunque esto proporciona cierto realismo, podemos percibir sonidos realmente en una perspectiva mucho mayor, incluso detrás de nosotros. Los sistemas legítimos de sonido envolvente y cuadrafónicos intentan reproducir sonidos al frente y detrás del oyente—aproximadamente en una perspectiva de sonido de 360 grados.
Hoy, muchas producciones se hacen con sonido envolvente, aunque el número de casas equipadas con decodificadores de sonido envolvente todavía es limitado. Para reproducir verdadero sonido envolvente o cuadrafónico, se necesitan por lo menos cuatro monitores.
Se necesitan cinco monitores para aprovechar los nuevos televisores con capacidad de HDTV/digital. El quinto monitor (optativo), típicamente se ubica detrás del televisor y es un subwoofer, usado exclusivamente para el bajo (que es no-direccional).
Aunque lo ideal es ubicar cuatro o cinco monitores a una distancia igual de todos los televidentes/telescuchas, en un cuarto lleno de muebles es difícil. Hay otra forma de obtener resultados. Investigadores de la acústica han analizado la manera que nosotros escuchamos y han propuesto un sistema de sonido envolvente que usa sólo dos monitores. Para lograr el efecto multi-canal expandido, las grabaciones de audio se digitalizan y se alimentan a una computadora durante la post-producción. Usando esta técnica se puede lograr incluso una dimensión vertical.
d. Audio Para Televisión Digital
Aunque la norma de transmisión que será usada en los nuevos televisores de HDTV/Digital todavía está en un estado de indefinición, podemos adelantar información básica y hacer algunas observaciones. El formato digital seleccionado para DTV/HDTV se llama sonido de canal 5.1 y es basado en el formato Dolby de Sonido Envolvente Digital.
El sistema 5.1 consiste en 5 canales discretos de audio: los canales izquierdo, centro y derecho al frente de los oyentes, y los izquierdo envolvente y derecho envolvente a los lados. Si usted ha estado contando eso suma cinco canales, Algunos sistemas digitales requieren un 4.1 sistema con cinco monitores: izquierdo frontal, derecho frontal, izquierdo atrás, derecho atrás y el bajo (sub-woofer).
Usando compresión de señal todos los canales de audio pueden transmitirse en un espacio relativamente limitado (ancho de banda). Aun así, acomodar todas las capacidades de este tipo de audio en producción de televisión requerirá de cónsolas de audio y mezcladores capaces de manejar seis canales de audio.
Aunque los reproductores de DVD son capaces de reproducir audio 5.1, la mayoría de las casas no están equipadas para recibir este nivel de sofisticación de sonido. Hasta que el público exija este tipo de sonido, los productores de los medios y las televisoras estarán renuentes a hacer las grandes inversiones requeridas para actualizar las producciones a este nivel.
Inicialmente, CBS planea usar dos sistemas que tomaran ventaja parcialmente de la capacidad de audio de la DTV: estéreo en dos canales (tradicional) y estéreo matrizado también en dos canales (con capacidad Dolby Surround). Los demás canales estarán (por ahora) mudos.
Pero por lo menos el potencial está allí con DTV y simplemente será una cuestión de crecer dentro de las capacidades técnicas de este nuevo medio de HDTV/DTV