PRINCIPIOS BASICOS DEL SONIDO

1º EL SONIDO.

-Sensación auditiva generada por una onda acústica.-Resulta de una vibración del aire, debida a una serie de expansiones y comprensiones.

- El sonido es una forma de energía . - Cuando algo se mueve oscilatoriamente provoca una vibración.- Un conjunto de vibraciones que se desplazan a través de la materia, constituyen ondas.- Cuando estas ondas son de frecuencia apropiada, captadas por el oído y enviadas- al cerebro, se percibe el sonido.

- Ejemplos:- El zumbido de un ventilador eléctrico, lo oímos un rato después de que sus paletas - se han puesto en movimiento.- Al hablar las cuerdas vocales vibran

S

2º GENERACION Y PROPAGACION DEL SONIDO.2.1 FUENTE SONORA:-Todo cuerpo que entra en vibración es capaz de generar sonido.-La generación tiene lugar cuando la fuente sonora entra en la

vibración.-La vibración se transmite desde la proximidad de la fuente al órgano de

recepción.2.2 PROPAGACION:Se realiza en todas las direcciones a partir de la fuente. Una fuente sonora crea ondas sonoras acústicas que se propagan en

todas direcciones.

3º FRECUENCIA DEL SONIDO (F).-Nº de oscilaciones por segundo de la presión sonora se mide en períodos por segundos(Hertz) o c/s (ciclos por segundo). 3.1 PRESION SONORA O PRESION ACUSTICA. (SPL)- Es el modo más habitual de expresar cuantitativamente la magnitud de un cuerpo sonoro.- Es la fuerza que ejercen las partículas de aire por unidad de superficie. - El numero de fluctuaciones o de periodos por segundo (hertz) define la frecuencia a la altura del sonido

TIEMPO

1 seg.

PRESION

Presiónacústica

Presiónatmosférica

-Presión acústica es la diferencia entre la presión atmosférica y la presión del aire en presencia de ondas acústicas.

El sonido representado en el gráfico tiene una frecuencia de 2 Hz.

3.2 CAMPO SONORO: Es el volumen de influencia del sonido generado por una fuente sonora.(Un campo tridimensional al alcance de la fuente sonora)Cuando no se toma en cuenta las distancias entre objeto se produce el fenómeno “COKTAIL PARTY” superposición de campos sonoros (patrón de diseño).

Campo Sonoro

R fs

Receptor

La frecuencia del sonido coincide con la frecuencia de vibración mecánica que ha generado (presión recibida =presión generada).

4º ESPECTRO FRECUENCIALLa mayoría de los sonidos que percibimos no constan únicamente una frecuencia, si no que

están constituidas por múltiples frecuencias, además superpuestas, incluso cada uno de los sonidos generados por un instrumento musical está conformado por más de una frecuencia.Se puede conocer que frecuencias componen un sonido observando es espectro frecuencial, entendiendo por tal la representación grafica de las frecuencias que lo integran junto con su correspondiente nivel de presión sonora.

5º BANDA DE FRECUENCIA.El plano permite establecer un patrón de audición.Parámetros en los que podemos escuchar de:(Cuantitativos)

Campo Sonoro

R fs

Receptor

27.5 Hz 4,400 Hz

Sonido Grave Sonido Agudo

Frecuencia Baja Frecuencia Alta

Parametros Cuantitativos

Sonidos Inferiores a 20 H2 sonidos subsónicos o infrasonidos.Sonidos Superiores a 20 H2 sonidos ultrasónicos.

En caso de audición humana, la banda de frecuencia audible para una persona joven y sana se extiende aproximadamente de 20H2 a 20,000 H2(20 KH2)

6º VELOCIDAD DE PROPAGACION (C).La velocidad de propagación del sonido está en función a la elasticidad y densidad del

medio de propagación , debido a que en el aire ambas magnitudes depende de la presión atmosférica estática y de la temperatura, resulta que considerando las condiciones normales de una atmosfera de presión 22º de temperatura la velocidad de propagación del sonido es de 345 m/s.

7º LONGITUD DEL SONIDO (λ)Es la distancia entre 2 puntos consecutivos del campo sonoro que se hallan en el mismo

estado de vibración en cualquier instante de tiempo.

λ

Distancia (m)

λc

fLongitud del

Sonido

Velocidad de propagación

frecuencia del Sonido

RELACIONES ENTRE MAGNITUDES.ES DECIR

- A cada frecuencia la longitud de onda depende del medio de propagación del sonido.

- Cuanto mayor es la longitud de onda, menor s la frecuencia del sonido.

8º NIVEL DE PRESION SONORA (SPL) (“SOUND PRESURE LEVEL”).El nivel de presión sonora es la magnitud de un campo sonoro medida en: Newton /m2= 1 pascal.

Los dB son una transformación del Newton/m2 Para uso práctico.El uso del dB (decibelio) reduce lo dinámico de presiones sonoras de: 1: 5 x 10 6 a niveles de presión Sonora a: 0 a 135 dB donde:0 dB representa una presión igual al umbral de audición (existen sonidos menores a 0 dB no percibimos.135 dB umbral de dolor.

1dB mínimo cambio de nivel de presión sonora perceptible. 5dB cambio de nivel claramente percibido.10 dB incremento asociado a una sonoridad doble.

SPL db (decibelio)

0 db a 135 db

Umbral deaudición

Umbral dedolor

En la tabla se muestran los niveles de presión sonora correspondientes a una serie de sonidos y ruidos típicos, junto con la valoración subjetiva asociada.

Niveles medios de presión sonora SPL, a 1 m de distancia, producidos por una persona hablando con diferentes intensidades de voz

9 PERCEPCION DEL SONIDO EN FUNCION DE LA FRECUENCIA.9.1 RELACION ENTRENIVELES DE PRESION SONORA (SPL) Y FRECUENCIA (F).

SONORIDA.-Es la sensación subjetiva del sonido (parámetros)Banda de frecuencias audibles para una persona sana, audición normal.

20 H2 ………… Grave 20 kh2……….. Agudo

El oído humano no tiene la misma sensibilidad para todo este margen de frecuencias. En la figura se observa la variación de los umbrales de audición y de dolor en función de la frecuencia.

CONCLUSIONES:Para niveles bajas de presión sonora el oído es insensible a bajas frecuencias; es decir el nivel de presión sonora de un sonido grave (próximos a los 20h2) tiene que ser mucho más elevado que el correspondiente a un sonido de frecuencia media, para que ambas produzcan la misma sonoridadCuadro de Niveles audibles en función de la frecuencia junto con las zonas correspondientes a la música y a la palabra

Nota: Según se puede apreciar, la capacidad de la persona como receptora del sonido esmucho mayor que como emisora.A partir de los 50 dB podemos reconocer la palabra como mensaje hasta los 80 dB (aulas, salas de conferencia, restaurant).

10.- ENMASCARAMIENTO DEL SONIDO.Cuando el oído está expuesto a 2 o más tonos puros de frecuencias diferentes existe la

posibilidad de que uno de ellos enmascare a los demás y por tanto evite su percepción total o parcial del mismo modo es evidente la dificultad que entraña entender una conversación en presencia de ruido.

11.- MEDICION DEL SONIDO.Debido a la complejidad del funcionamiento del oído humano, hasta el momento actual no ha

sido posible diseñar un aparato de medida objetiva del sonido que sea capaz de dar unos resultados del todo equivalentes, para cualquier tipo de sonido, a las valoraciones subjetivas asociadas al mismo. Sin embargo, resulta evidente la necesidad de disponer de un instrumento electrónico que permita medir sonidos bajo unas condiciones rigurosamente prefijadas, de manera que los resultados obtenidos sean siempre objetivos y repetitivos, dentro de unos márgenes de tolerancia conocidos. Dicho aparato recibe el nombre de sonómetro. Sonómetro ………………… SPL: dB

12.- RUIDO DE SONIDO.-Un ruido es una mezcla compleja de frecuencias diferentes.-Recordemos que es costumbre asociar a la palabra ruido la noción de una molestia.-Todos los ruidos tienen una personalidad bien marcada, que puede ser bien la voz humana o un ruido de máquina.-Estos ruidos una vez percibidos, es posible a menudo, reconocerlos de memoria, tienen una fisonomía particular, que es función de las frecuencias que las componen y de la presión acústica que corresponde a cada una de estas frecuencias.Todo esto hace ver la necesidad de analizar los ruidos.

12.1.- ANALISIS DE UN RUIDO:Es poner de manifiesto sobre un grafico se llevan las amplitudes en ordenadas y las frecuencias en abscisas se obtiene el espectro sonoro del ruido.

FRECUENCIA

NIVEL SONORO

12.2.- CRITERIOS DE EVALUACION DEL RUIDO DE FONDO.La evolución objetiva del grado de molestia, de un determinado ruido ambiental provoca en

un oyente, se realiza por medio de un conjunto de curvas de referencia denominadas: CURVAS NC (NOISE CRITERIA)( criterios de ruido).Las curvas NC son además utilizadas para obtener los niveles de ruido máximo recomendados para diferentes tipos de recintos en función de su aplicación (oficinas, salas de conferencia, aulas etc.).

Se dice que un recinto cumple una determinada curva de diseño cuando los niveles de ruido de fondo están por debajo de la curva correspondiente. 10 dB menos de la curva de nivel

40 db 50 dbVivienda con diseñoacustico de 40db

El nivel de ruido de fondo en un recinto se puede representar, alternativamente, por el nivel global de presión sonora LA o Leq (medidos en dBA). Se puede comprobar que, a partir de la curva NC-35, dicho nivel está aproximadamente 10 dB por encima del correspondiente valor NC. Por ejemplo, si el nivel de ruido de fondo existente en un recinto es de 50 dBA, ello significa que dicho recinto cumple la especificación NC-40.En consecuencia, la medida del nivel global LA o Leq constituye una forma indirecta y aproximada de determinar la curva NC de una sala cuando no se dispone de un sonómetro con filtros para el análisis frecuencial.

Curvas NC (“Noise Criteria”)

CONCLUSIONES:Según se puede observar, las curvas NC siguen de forma aproximada la evolución de la sensibilidad del oído en función de la frecuencia. Ello significa que, para una determinada curva NC, los niveles SPL máximos permitidos a bajas frecuencias (sonidos graves) son siempre más elevados que los correspondientes a frecuencias altas (sonidos agudos), ya que el oído es menos sensible a medida que la frecuencia considerada es menor.

CURVAS NC RECOMENDADAS Y NIVELES DE RUIDO DE FONDO EQUIVALENTE EN dBA.

13.- SISTEMA DE FONACION HUMANA.Los órganos que forman parte del sistema de fonación humana y que constituyen el denominado tracto vocal son: los pulmones, la laringe, la faringe, la cavidad nasal y la cavidad bucal.

Tracto vocal y representación esquemática del mismo.

El flujo de aire impulsado por los pulmones pasa por la laringe y en ella se encuentran las cuerdas vocales, dicho aire provoca un movimiento rápido de abertura y cierre de las mismas (cuerdas vocales) ¨VIBRACION ¨, produciéndose una modulación del mencionado flujo.

La duración de un ciclo completo de abertura y cierre es de aproximadamente 8 ms (milisegundos) y a esto se le denomina PULSO GLOTAL.

- En dicho intervalo (8ms) la velocidad volumétrica del aire pasa por un valor máximo ( máxima elongación de las cuerdas vocales), a un valor nulo o cuerdas vocales en posición de equilibrio.- El espectro frecuencial se ve afectado por 3 cavidades cavidad nasal, cavidad bocal y la faringe, estas cavidades son las que proporcionan la particularidad de la voz de cada persona, timbre de voz.- Los sonidos generados de esta forma (de la manera expuesta )son denominados SONIDOS SONOROS, a este grupo de sonidos pertenecen todas las vocales así como aquellas consonantes generadas a partir de la vibración de las cuerdas vocales por ejemplo: (/b/, /d/, /g/, etc.).- Existen además otro tipo de sonidos denominados SONIDOS SORDOS que se generan ejemplo: A este grupo pertenecen la mayoría de consonantes (/s/, /f/, /p/, /t/, /k/, etc.).

14.- CARACTERISTICAS DEL MENSAJE ORAL.Cuando una persona emite un mensaje emplea más tiempo en la emisión de las vocales y en las consonantes. Es por esa razón que las vocales constituyen el régimen permanente del habla mientras que las consonantes están asociadas al régimen transitorio.(son las vocales las que ayudan a que se entienda el mensaje).La duración en promedio de una vocal es de orden de los 90 mil segundos, reduciéndose a 20, en el caso de las consonantes.El hecho de que la duración de las vocales sea más elevada hace que el nivel de presión sonora sea promedio de 12 dB por encima del de las consonantes. (Utilizan mayor tiempo).Por otro lado el grado de INTERLIGIBILIDAD de la palabra está estrechamente vinculada a la percepción de las altas frecuencias.El sonido de las vocales ayudan a que el mensaje se entienda de mayor manera.En consecuencia son las consonantes las que determinan la comprensión del mensaje oral, en cambio la información contenida en las vocales redundante.

CARACTERISTICAS MÁS RELEVANTES DEL MENSAJE ORAL

Según se puede observar, la máxima contribución al nivel de la voz se sitúa en la zona de frecuencias medias, destacando la banda de 500 Hz con un 46%. En cambio, la máxima contribución a la inteligibilidad de la palabra está situada a frecuencias más elevadas de (57% sumando la contribución de las bandas de 2 y 4 kHz).

15.- DIRECTIVIDAD DE LA VOZ. En general, cualquier fuente sonora radia más potencia en unas direcciones que en otras y, portanto, presenta una cierta directividad. Dicha directividad depende de la frecuencia y aumentacon la misma.La manera de expresar la directividad de una fuente sonora en un punto cualquiera del espacio es mediante el denominado factor de directividad Q. El factor Q depende de la relación entre el nivel de presión sonora producido por dicha fuente en la dirección considerada y el nivel que se obtendría si la fuente no fuese directiva. Cuanto mayor sea el nivel de presión sonora en una dirección determinada, mayor será el valor de Q en dicha dirección. La voz humana presenta unas características de directividad que vienen determinadas por el sistema de fonación y la forma de la cabeza, siendo la dirección frontal la de mayor directividad. Si bien la directividad aumenta con la frecuencia , a efectos prácticos, se considera que el factor de directividad de la voz humana en la dirección frontal es Q=2.

Directividad de la voz humana en las bandas de octava comprendidas entre 500 Hz y 4 kHz (según Moreno y Pfretzschner)