Fundamentos de la Acústica y el Sonido: De la Vibración a la Percepción Auditiva

Principios Básicos del Sonido

El sonido se define como una vibración mecánica que se propaga a través de un medio elástico y denso, produciendo una sensación auditiva en el receptor.

Generación y Propagación

Para que el sonido exista, debe haber un proceso de generación y propagación. Se distinguen principalmente dos tipos de ondas:

• Ondas longitudinales: Como las que se observan en un estanque.
• Ondas transversales: Como las que se producen en una cuerda.

Parámetros de la Onda

Toda onda sonora se define por los siguientes parámetros fundamentales:

• Amplitud: Es el valor máximo de desplazamiento de la onda desde el punto cero o de equilibrio.
• Frecuencia: El número de veces que la onda completa un ciclo por unidad de tiempo.
• Fase: Indica la desviación positiva o negativa en un momento dado.
• Longitud de onda: Es la distancia que separa a dos máximos consecutivos de la onda cuando esta se desplaza a una determinada velocidad.

Forma o Envolvente (ADSR)

La evolución temporal de un sonido consta de cuatro etapas diferenciadas:

1. Attack (Ataque): El inicio del sonido inmediatamente después de la vibración inicial.
2. Decay (Decaimiento): La caída tras el pico inicial.
3. Sustain (Sostenido): El cuerpo del sonido que se mantiene en el tiempo.
4. Release (Relajación): El tiempo en que el sonido disminuye hasta alcanzar la inaudibilidad.

Interacción con el Medio y el Receptor

Fenómenos Acústicos

En su trayecto, el sonido experimenta diversos fenómenos: absorción, reflexión, eco, reverberación, refracción y difracción.

El Efecto Doppler

Es la variación de la frecuencia percibida de un sonido cuando el emisor o el receptor están en movimiento. Se presentan tres casos distintos:

• a) El emisor está parado y el observador está en movimiento.
• b) El emisor está en movimiento y el observador está parado.
• c) Tanto el emisor como el observador están en movimiento.

Umbrales, Sonoridad y Decibelios

El oído humano presenta una mayor sensibilidad en el rango de los 2000 a 5000 Hz.

• Decibelios (dB): Unidad de uso extendido en ingeniería de sonido que indica cuánto es mayor o menor un valor respecto a otro.
• Sonoridad: La unidad de nivel sonoro es el fonio. Si un sonido se encuentra en el umbral de audición, su nivel es de 0 fonios. El umbral de dolor se sitúa aproximadamente en los 150 fonios.

Filtros de Ponderación

Se utilizan para atenuar las bajas y altas frecuencias, emulando la respuesta del oído:

• Ponderación A: Cubre una sonoridad de hasta 55 fonios.
• Ponderación B: Entre 55 y 85 fonios.
• Ponderación C: Por encima de los 85 fonios.

Espectro Audible

El rango de frecuencias se divide en octavas con diferentes características:

• Graves: Primera y segunda octavas (20 Hz a 80 Hz). Transmiten poder, éxito y plenitud.
• Medios-graves: Tercera y cuarta octavas (80 Hz a 320 Hz).
• Medios: Quinta, sexta y séptima octavas (320 Hz a 2560 Hz).
• Medios-agudos: Octava octava (2500 Hz a 5120 Hz).
• Agudos: Novena y décima octavas (5120 Hz a 20000 Hz).

Localización Espacial del Sonido

La capacidad de ubicar la fuente sonora depende de varios factores:

• Localización delantera/trasera: Rotación, vista, efecto oreja e interferencia de la cabeza.
• Localización lateral: Diferencias de nivel, tiempo, fase y frecuencia.
• Localización vertical: Reflexión en los hombros y el suelo.

Ciclo de Vida del Sonido

En un entorno cerrado, el sonido se compone de: ondas directas, primeros reflejos y reverberación.