Conceptos Clave del Sonido: Propiedades, Percepción y Comportamiento

Propiedades Fundamentales de las Ondas Sonoras

Amplitud: Es la variación máxima de la presión sonora con respecto a la situación de silencio. Representa la intensidad del sonido.

Fase (φ): Se utiliza la letra griega phi (φ) para indicar, en grados, la diferencia entre el punto de inicio de un ciclo de la onda sonora con respecto a otra onda o a una referencia concreta.

Frecuencia: Es el número de ciclos que realiza la onda en un segundo. Se mide en hercios (Hz) o ciclos por segundo. Determina el tono del sonido (grave o agudo).

Longitud de onda (λ): Una onda sigue un patrón de vibración que se repite. Cada vez que se completa un ciclo de la onda y comienza otro, se abarca un espacio que ha recorrido la onda desde que empieza un ciclo hasta que comienza el siguiente. Este espacio se denomina longitud de onda. Está inversamente relacionada con la frecuencia.

Periodo (T): Se define como el tiempo que tarda una onda en concluir cada uno de los ciclos que realiza. Se mide en segundos. Es el inverso de la frecuencia (T = 1/f).

Respuesta del Oído Humano y Percepción Auditiva

El oído humano percibe las ondas sonoras a través de un proceso complejo:

1. El oído externo recoge las ondas sonoras y las canaliza hasta el tímpano.
2. El tímpano vibra con las ondas sonoras y transmite esta vibración al oído medio.
3. El oído medio amplifica la vibración y la transmite al oído interno.
4. El oído interno (cóclea) transforma la vibración en impulsos nerviosos.
5. Estos impulsos se envían al cerebro, donde se interpretan como sonido.

El Decibelio (dB) como Unidad de Medida

Para medir la intensidad de la presión sonora de acuerdo con la fisiología del oído humano, se utiliza una medida logarítmica: el decibelio (dB). El decibelio es una unidad relativa que compara la intensidad de un sonido con un nivel de referencia.

Rango Dinámico

El rango dinámico de una señal sonora es la diferencia, en decibelios, entre el sonido más suave y el más fuerte. El rango dinámico del oído humano, para frecuencias audibles (20-20000 Hz), es amplio.

Relación Señal/Ruido (SNR)

La relación señal/ruido (SNR o S/N) es la diferencia, en decibelios, entre el nivel de una señal de sonido y el nivel de ruido de fondo cuando no hay señal. Una SNR alta indica que la señal es mucho más fuerte que el ruido, lo cual es deseable para una buena calidad de audio.

Ventajas de una buena relación Señal/Ruido

• Mayor claridad y nitidez del sonido.
• Menor distorsión y ruido perceptible.
• Mejor experiencia auditiva.

Comportamiento de las Ondas Sonoras: Reflexión, Absorción y Refracción

Reflexión: Cuando una onda sonora choca contra una superficie grande en comparación con su longitud de onda, parte de su energía se refleja. El ángulo de reflexión es igual al ángulo de incidencia.

Absorción: No toda la energía de una onda se refleja. Parte de la energía es absorbida por el material de la superficie y se transforma en calor. El coeficiente de absorción varía entre 0 (reflexión total) y 1 (absorción total).

Refracción: Cuando una onda sonora cambia de medio de transmisión (por ejemplo, del aire al agua), su dirección de propagación cambia debido a las diferencias en la velocidad del sonido entre los dos medios.

Armónicos de una Onda

En acústica y telecomunicaciones, un armónico de una onda es un componente sinusoidal de una señal cuya frecuencia es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental de la señal original. Los armónicos contribuyen al timbre del sonido.