jueves, 2 de mayo de 2013

Sonido


 
 
Sonido
 
El sonido se transmite a través de medios materiales, sólidos, líquidos o gaseosos pero nunca a través del vacío.
El sonido se produce cuando un cuerpo vibra con una frecuencia comprendida entre 20 y 20000 Hz y existe un medio material en el que pueda propagarse.
El sonido es una onda. Una onda es una perturbación que se propaga por el espacio. En una onda se propaga energía, no materia.
El sonido se propaga en el aire a una velocidad de 340 m/s a temperatura normal (aproximadamente a 20º).
Para que el sonido pueda llegar a nuestros oídos necesita un espacio o medio de propagación, este normalmente suele ser el aire la velocidad de propagación del sonido en el aire es de unos 334 m/s y a 0º es de 331,6 m/s.
La velocidad de propagación es proporcional a la raíz cuadrada de la temperatura absoluta y es alrededor de 12 m/s mayor a 20º.
La velocidad es siempre independiente de la presión atmosférica. Como hemos visto cuando mayor sea la temperatura del ambiente menos rápido llegara el sonido a nuestros oídos, es por eso que algunas personas dicen que "en invierno se suele escuchar mejor" es decir, a mayor temperatura menor respuesta del sonido en el aire.
El sonido se propaga a diferentes velocidades en medios de distinta densidad. En general, se propaga a mayor velocidad en líquidos y sólidos que en gases (como el aire). La velocidad de propagación del sonido es, por ejemplo, de unos 1.509,7 m/s en el agua y de unos 5.930 m/s en el acero Un cuerpo en oscilación pone en movimiento a las moléculas de aire (del medio) que lo rodean. Éstas, a su vez, transmiten ese movimiento a las moléculas vecinas y así sucesivamente.
Cada molécula de aire entra en oscilación en torno a su punto de reposo. Es decir, el desplazamiento que sufre cada molécula es pequeño. Pero el movimiento se propaga a través del medio. Entre la fuente sonora (el cuerpo en oscilación) y el receptor (el ser humano) tenemos entonces una transmisión de energía pero no un traslado de materia.
No son las moléculas de aire que rodean al cuerpo en oscilación las que hacen entrar en movimiento al tímpano, sino las que están junto al mismo, que fueron puestas en movimiento a medida que la onda se fue propagando en el medio.
 
La altura
 
el copiiii c:l sonido es grave, agudo o medio, y viene determinada por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras, medida en ciclos por segundo o hercios (Hz).
  • vibración lenta = baja frecuencia = sonido grave.
  • vibración rápida = alta frecuencia = sonido agudo.
Para que los humanos podamos percibir un sonido, éste debe estar comprendido entre el rango de audición de 20 y 20.000 Hz. Por debajo de este rango tenemos los infrasonidos y por encima los ultrasonidos. A esto se le denomina rango de frecuencia audible. Cuanta más edad se tiene, este rango va reduciéndose tanto en graves como en agudos.
En la música occidental se fueron estableciendo tonos determinados llamados notas, cuya secuencia de 12 (C, C#, D, D#, E, F, F#, G, G#, A, A#, B) se va repitiendo formando octavas, en cada una de éstas se duplica la frecuencia. La diferencia entre distintas notas se denomina intervalo.

La duración

Es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido. Podemos escuchar sonidos largos, cortos, muy cortos, etc. Los únicos instrumentos acústicos que pueden mantener los sonidos el tiempo que quieran, son los de cuerda como el arco, el violín, y los de viento (utilizando la respiración circular o continua); pero por lo general, los instrumentos de viento dependen de la capacidad pulmonar, y los de cuerda según el cambio del arco producido por el ejecutante.

La intensidad

Es la cantidad de energía acústica que contiene un sonido, es decir, lo fuerte o suave de 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.
La intensidad del sonido se divide en intensidad física e intensidad auditiva, la primera esta determinada por la cantidad de energía que se propaga, en la unidad de tiempo, a través de la unidad de área perpendicular a la dirección en que se propaga la onda. Y la intensidad auditiva que se fundamenta en la ley psicofísica de Weber-Fechner, que establece una relación logarítmica entre la intensidad física del sonido que es captado, y la intensidad física mínima audible por el oído humano.
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.

 


 

Frecuencia



Frecuencia
 
La frecuencia del sonido hace referencia a la cantidad de veces que vibra el aire que transmite ese sonido en un segundo. La unidad de medida de la frecuencia son los Hertzios (Hz). La medición de la onda puede comenzarse en cualquier punto de la misma.

Para que el ser humano pueda oír un determinado sonido su frecuencia debe estar comprendida entre los 20 y los 20.000 Hz.

 
Las vibraciones de aire que oscilan un número de veces superior a 20.000 Hz se denominan ultrasonidos. Los ultrasonidos son perceptibles por algunas especies animales como los murciélagos o los delfines. También son utilizados con fines médicos en distintas terapias curativas, tratamientos o sistemas de diagnóstico.

Los infrasonidos, en cambio, son aquellos cuya frecuencia sonora está por debajo de los 20 Hz. Este tipo de frecuencia es audible para especies como elefantes, tigres o ballenas.

Tonos graves, agudos y medios

 
La frecuencia del sonido está relacionada con la altura de la oscilación de la onda sonora. La altura del sonido es perceptible sólo si la frecuencia de su oscilación es la misma en un intervalo de tiempo mínimo.

Los sonidos agudos tienen una altura más elevada y mayor frecuencia que los sonidos graves. La frecuencia del sonido de los tonos agudos oscila entre los 2000 y los 4000 Hz mientras los graves van desde los 125 a los 250 Hz. Los tonos medios tienen una frecuencia de oscilación entre 500 a 1000 Hz.
La banda de frecuencias audibles se descompone en tres regiones:
  • Tonos graves : de 125 Hz a 250 Hz.
  • Tonos medios : de 500 Hz a 1000 Hz.
  • Tonos agudos : de 2000 Hz a 4000 Hz.
Cuando estas vibraciones del aire son percibidas por nuestro oídos, éstos las transforman en señales eléctricas que puedan ser entendidas por nuestro cerebro. Un micrófono actúa de manera similar transformando las vibraciones acústicas en eléctricas de manera que puedan guardarse, manipularse, y reproducirse. A esta señal se la denomina señal analógica. La forma de onda más sencilla es la denominada onda sinusoidal, que se caracteriza por tener una frecuencia y una amplitud constante.

Amplitud



 Amplitud
 
En acústica la amplitud es la cantidad de presión sonora que ejerce la vibración en el medio elástico (aire). Al mismo tiempo, la amplitud determinara la cantidad de energía (potencia acústica) que contiene una señal sonora.

No hay que confundir amplitud con volumen o potencia acústica, aunque lo que si que es cierto es que cuanto más fuerte suena un sonido, mayor amplitud tiene, porque se ejerce una presión mayor en el medio.

En definitiva, la amplitud de una onda es el valor máximo, tanto positivo como negativo, que puede llegar a adquirir la onda sinusoide.
● El valor máximo positivo que toma la amplitud de una ondas sinusoidal recibe el nombre de "pico o cresta".
● El valor máximo negativo, "vientre o valle".
● El punto donde el valor de la onda se anula al pasar del valor positivo al negativo, o viceversa, se conoce como “nodo”, “cero” o “punto de equilibrio”.
La amplitud define la intensidad de la onda, su “altura”, y normalmente puede proporcionarnos una medida del volumen del sonido, aunque hay que tener en cuenta que el volumen con que percibimos un sonido es algo subjetivo y que depende también de otros factores como la frecuencia.
La frecuencia, como su propio nombre indica, nos da una medida del número de ondas que podemos encontrar en un determinado tiempo, es decir, si se producen más ondas en una misma unidad de tiempo, tendremos un sonido de mayor frecuencia, y por lo tanto un tono más agudo; los tonos más graves corresponden a frecuencias menores. La frecuencia se mide en hertzios (ciclos por segundo).
Estas dos magnitudes combinadas dan lugar a la forma de onda compleja que vemos en cualquier programa de edición de sonido, con sus altos, sus bajos y sus variaciones. Si vemos la onda como un todo, es fácil observar las variaciones de amplitud -de altura-, mientras que al hacer “zoom” para “acercarnos” a la onda, veremos que unas veces las ondas están más juntas y otras más separadas, lo que nos indica de alguna manera las variaciones en la frecuencia. En la práctica, lo que vemos nunca serán ondas perfectamente uniformes (con una cresta y un valle), sino ondas de formas variadas, debido a que en realidad el sonido está compuesto de muchas ondas superpuestas de amplitudes y frecuencias muy diversas. 
 

 



 

Rango

 
 
 
 Rango
 
Básicamente el rango dinámico en el sonido y más precisamente en la música es la diferencia de energía (decibeles) entre el sonido de nivel más bajo y el sonido de nivel más alto, es decir entre mayor sea esta diferencia más grande será el rango dinámico, objetivamente nos deberíamos referir a los niveles audibles para el humano, tanto para el nivel inferior que sería de unos 10 dB y para el nivel superior 140 dB, pero aquí ya hablamos del umbral del dolor, que representa daños irreversibles para el oído humano.
Cuando hablamos de música y sobre todo, cuando hablamos de la mezcla en equipos de edición digital (Pro Tool, Cubase, Audition, etc.), es un poco diferente cuando hablamos de decibeles, ya que ahí nos referimos a decibeles como medida eléctrica y en general estos programas hacen referencia a esta medida desde -64 dB hasta los 0 dB, ya que después de los 0 dB, se concidera que el equipo entra en saturación.
Entonce para comprender el concepto de rango dinámico, es muy importante diferenciar este detalle, cuando hablamos que un concierto de rock comunmente llega a los 110 dB, hablamos de la representación energía de la presión acústica generada por los parlantes, es decir la energía real que llega a nuestros oídos. Cuando hablamos de decibeles en equipos electrónicos o programas computacionales, nos referimos en realidad a la energía eléctrica procesada por el sistema, ya que originalmente el Decibel fue una unidad de medida para determinar la cantidad de energía de los sistemas telefónicos. Por ello cuando se superan lo 0 dB en la mezcla se dice que entra en saturación y es así porque la mayoría de los componentes electrónicos (ejemplo los transistores) entrarían en saturación eléctrica, causando esto una distorsión en la onda, generalmente volviéndola cuadrada y produciendo consecuentemente una perdida de información, sobre todo cuando hablamos que estas señales siempre serán analógicas, aun cuando provengan de un medio digital.
 
Rango dinámico aplicado a la electrónica y audio
 
En aplicaciones de electrónica y audio, la proporción implicada es a menudo tan enorme que se convenido en convertirla en un logaritmo y se especifica en decibelios.
Los ingenieros de estas especialidades aplican el término a:
  • La relación de un máximo nivel especificado de un parámetro, como potencia, corriente, voltaje o frecuencia, al valor perceptible mínimo de aquel parámetro.
  • En un sistema de transmisión, la proporción de la sobrecarga de nivel (la máxima potencia de señal que el sistema puede tolerar sin distorsión de la señal) respecto al nivel de ruido del sistema.
  • En sistemas digitales o mecanismos, la proporción de máximos y mínimos niveles de señal entre los cuales se exige que mantengan una proporción de error especificada.