martes, 10 de noviembre de 2009

UNIDAD IV (Conceptos básicos de Acústica Musical) Cuarta Clase

12. Envolventes del sonido.

Con respecto al audio y a la síntesis del sonido, una envolvente es la variación del sonido durante un período de tiempo determinado. Principalmente consta de cómo inicia el sonido, cuánto permanece y cuánto se demora en desaparecer. El envolvente de sonido más común es el que se conoce con las siglas en inglés: ADSR (Attack, Decay, Sustain, Release), es decir el envolvente que contiene estas cuatro etapas:

Attack: ataque del sonido,

Decay: disminución de la intensidad del sonido,

Sustain: sostener el sonido,

Release: liberación del sonido.

A continuación se muestra el gráfico[35] que representa el envolvente ADSR.




[35] Introducción a la síntesis substractiva. [Online]. [Citado el 22 de octubre de 2009]. Disponible en Internet: http://www.spaindeejays.com/viewtopic.php?f=55&t=337>


Tal como la gráfica lo indica, la etapa del ataque (attack) indica el tiempo que tarda el sonido para alcanzar su nivel máximo de volumen. Si lo relacionamos con un teclado musical, esta etapa se puede definir como el momento que transcurre desde que se presiona la tecla hasta que se dispara el sonido.

La etapa de la disminución (decay) indica el tiempo que tarda el sonido en descender desde el nivel máximo de volumen hasta el nivel del volumen de la etapa siguiente.

La etapa del sostenimiento (sustain) del sonido, como su nombre lo indica, es el nivel del volumen del sonido mientras se deja presionada la tecla del teclado musical.

La etapa de la liberación del sonido (release), es el tiempo que transcurre desde que se suelta la tecla del teclado musical hasta que el sonido se desvanezca y llegue nuevamente el silencio.



13. El sistema auditivo del ser humano.

Es importante conocer un poco el funcionamiento del oído al escuchar los sonidos. El siguiente gráfico[36] muestra el oído con sus diferentes partes.




[36] El Oído. [Online]. [Citado el 6 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://usuarios.discapnet.es/ojo_oido/esquemas_cuerpo_humano/oido.jpg>



Las vibraciones de las ondas sonoras se desplazan desde el oído externo a través del conducto auditivo y hacen vibrar el tímpano, el cual mueve los tres huesos llamados martillo, yunque y estribo. Posteriormente, las vibraciones pasan por el fluido de la cóclea (caracol) estimulando las células ciliadas, las cuales transforman las vibraciones en los impulsos eléctricos que el cerebro percibe como sonidos[37].

Se recomienda al lector, ingresar a la siguiente dirección: http://spanish.hear-it.org/page.dsp?page=356 para observar el video que muestra la trayectoria de las ondas sonoras desde que ingresan al oído hasta que son percibidas por el cerebro.

[37] Tomado de El sonido y el oído. [Online]. [Citado el 6 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://spanish.hear-it.org/page.dsp?page=356>



A continuación se hace una breve descripción de las partes del oído.

¨ Oído externo. Consta del pabellón y el canal auditivo los cuales se encargan de conducir las ondas sonoras hacia el tímpano. El canal auditivo mide aproximadamente unos 25 milímetros.

¨ Oído medio. Conformado por el tímpano, la cadena osicular formada por los tres huesitos (martillo, yunque y estribo) y la trompa de Eustaquio. El tímpano[38] es una membrana muy fina, elástica, semitransparente y un poco cónica debido a que el martillo está insertado en ella; su función es comunicar al oído externo con el oído medio; tiene un diámetro que oscila entre los 8 y 10 milímetros.

La función principal de la cadena osicular[39] es transmitir el movimiento del tímpano al oído interno mediante la ventana oval, pues el estribo es quien empuja la ventana oval y ésta mueve el líquido linfático del oído interno.

En la siguiente gráfica se puede observar la relación del tímpano con la cadena osicular y de ésta con la ventana oval[40].




[38] Tomado de Tímpano. [Online]. [Citado el 6 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://es.wikipedia.org/wiki/Tímpano>

[39] Tomado de Cadena de huesecillos. [Online]. [Citado el 6 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://es.wikipedia.org/wiki/Cadena_de_huesecillos>

[40] [Online]. [Citado el 6 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://html.rincondelvago.com/000242920.jpg


La trompa de Eustaquio es un conducto en forma de tubo cerrado que va desde la caja del tímpano hasta la zona nasofaríngea y mide entre 4 y 5 centímetros de largo. Su función es equilibrar las presiones (atmosférica y oído medio) en el oído medio para que el tímpano pueda transmitir eficientemente las ondas sonoras hasta el nervio acústico[41].

[41] [Online]. [Citado el 6 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://es.wikipedia.org/wiki/Trompa_de_Eustaquio>


¨ Oído interno. Compuesto por el aparato vestibular, que es el sensor del equilibrio (cuyos componentes son el utrículo, el sáculo y los tres conductos semicirculares) y el caracol.

El caracol o la cóclea "es el verdadero micrófono del oído"[42]. El caracol recibe el sonido que se desplaza desde el oído externo hasta que llega al órgano de Corti que es el encargado de transformar el sonido "en energía bioeléctrica para que viaje por el nervio auditivo hacia el tronco encefálico y cerebro"[43].

[42] LOIACONO, F. Leandro. O.R.L. Anatomía del oído. [Online]. [Citado el 9 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://www.alfinal.com/orl/anatomiadeloido.php>

[43] Ibid.

Con la intención de que el lector entienda fácilmente el funcionamiento del oído, se muestran a continuación una serie de enlaces que lo llevan directamente a los videos correspondientes.

1. How Ear Works.

2. Representación de la trayectoria del sonido a través del oído, cuya gráfica es:





14. Enmascaramiento del sonido.

Antoni Carrión, en su texto Diseño acústico de espacios arquitectónicos, define el enmascaramiento de la siguiente manera: "cuando el oído está expuesto a dos o más tonos puros de frecuencias diferentes, existe la posibilidad de que uno de ellos enmascara los demás y, por tanto, evite su percepción de forma parcial o total. Del mismo modo es evidente la dificultad que entraña entender una conversación en presencia de ruido"[44].

Retomando un poco el tema de los armónicos de un sonido, se debe hacer énfasis en que "un sonido 'resuena' con armónicos superiores y nunca con armónicos inferiores, los cuales no existen"[45].

De acuerdo con la premisa anterior, se puede decir que: "las bajas frecuencias excitan residualmente zonas de alta frecuencia ocurriendo el enmascaramiento. Debido a este hecho, hay sonidos agudos que permanecen ocultos, y no se perciben claramente si no se incrementa su intensidad. Por otra parte, las altas frecuencias no afectan a las bajas"[46].

La membrana basilar, situada en el interior de la cóclea, tiene como función responder a las diferentes frecuencias de los sonidos escuchados por el oído humano. La forma de esta membrana "varía en masa y rigidez a lo largo de toda su longitud"[47], debido a esto la ubicación de las frecuencias no es lineal.

Las propiedades[48] mecánicas de la membrana basilar cambian continuamente a lo largo de ella, por tal razón, la parte de la membrana que se ubica cerca a la base es más gruesa y tensa que la ubicada cerca al vértice, que es más fina y flácida. En cuanto a su anchura, es más pequeña en la base y más amplia en el vértice.

El mapa tonotópico[49] de la membrana basilar permite relacionar la frecuencia del sonido con su posición en la membrana. Los rangos de frecuencias de cada una de las tres partes en que se divide la membrana son:

¨ Porción Apical (cerca al vértice): ve desde los 20 Hz hasta los 200 Hz.

¨ Porción Media: desde los 200 Hz hasta los 2 kHz.

¨ Porción Basilar: desde los 2 kHz hasta los 20 kHz.


[44] CARRIÓN ISBERT, Antoni. Diseño acústico de espacios arquitectónicos. [Online]. Barcelona : Ediciones UPC, 1998. P. 38. [Citado el 6 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://rapidshare.com/files/128933302/Dise_o_Ac_stico_de_Espacios_Arquitect_nicos_-_Antoni_Carri_n.pdf>

[45] CALVO-MANZA, Antonio. Acústica físico-musical. Madrid : Real Musical, 1991. P. 199.

[46] CUENCA DAVID, Ignasi y GÓMEZ JUAN, Eduard. 5 ed. España : Paraninfo, 2002. P. 19.

[47] Membrana basilar. [Online]. [Citado el 9 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_basilar>

[48] Facultad de Medicina. Universidad de la Frontera (Chile). Neuroanatomía. Oído interno. Membrana basilar. [Online]. [Citado el 9 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://www.med.ufro.cl/Recursos/neuroanatomia/archivos/fono_oido_archivos/Page342.htm>

[49] Mapa tonotópico. En el sistema auditivo, es el mapa de frecuencias que se forma cuando las neuronas se organizan por zonas, de acuerdo con la frecuencia a la que cada una de ellas alcanza su mayor respuesta. Tomado de Redes competitivas. [Online]. [Citado el 9 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://ohm.utp.edu.co/neuronales/Capitulo2/Competitivas/Kohonen.htm>


La siguiente gráfica, Membrana Basilar[50], muestra el oído interno completo y posteriormente su estructura al interior del caracol cuando se desenrolla.



[50] Facultad de Medicina. Universidad de la Frontera (Chile). Neuroanatomía. Oído interno. Membrana basilar. [Online]. [Citado el 9 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://www.med.ufro.cl/Recursos/neuroanatomia/archivos/fono_oido_archivos/Page342.htm>


En el texto ya citado de Antoni Carrión, se muestra la siguiente gráfica, en donde se observa "la amplitud relativa del desplazamiento de la membrana basilar en función de la distancia de la ventana oval, para cuatro tonos de frecuencia diferente"[51].




También se observa que los tonos de frecuencias altas producen su desplazamiento máximo en las porciones más cercanas a la ventana oval, como en el caso de los 1600 Hz; y los de frecuencias medias y bajas, tales como los 400 Hz, 200 Hz y 50 Hz, producen su desplazamiento máximo en las porciones más lejanas.

Además, se presenta una asimetría en las frecuencias puesto que en zona de las altas se forma una cola que se extiende hacia la ventana oval, mientras que en las bajas se presenta una brusca atenuación. Debido a esta asimetría, un tono de frecuencias bajas puede enmascarar a otro de frecuencias altas, si su nivel de presión sonora (SPL = Sound Pressure Level) es mayor.


[51] CARRIÓN ISBERT, Antoni. Diseño acústico de espacios arquitectónicos. [Online]. Barcelona : Ediciones UPC, 1998. P. 38. [Citado el 9 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://rapidshare.com/files/128933302/Dise_o_Ac_stico_de_Espacios_Arquitect_nicos_-_Antoni_Carri_n.pdf>


En la figura Enmascaramiento de dos sonidos, se puede observar el "efecto de enmascaramiento entre dos tonos puros A y B en cuatro situaciones diferentes, por lo que a frecuencias y niveles asociados se refiere"[52].


Enmascaramiento de dos sonidos


En el ejemplo (a), el enmascaramiento es inapreciable debido a que la frecuencia de A es mayor que la de B y sus niveles son semejantes. (Ejemplo sonoro(a))

En el ejemplo (b), el tono B enmascara parcialmente al tono A debido a que la frecuencia de A es un poco mayor que la de B. (Ejemplo sonoro(b))

En el ejemplo (c), hay un enmascaramiento casi total debido a que el nivel de la frecuencia A es bastante inferior a la de la B a pesar de que su frecuencia es mayor. (Ejemplo sonoro(c))

En el ejemplo (d), el enmascaramiento es mínimo a pesar de que la frecuencia y el nivel del tono A son mayores que las del B. (Ejemplo sonoro(d))


Por último, es importante resaltar que "el enmascaramiento es una propiedad del oído, no del sonido"[53].

[52] Ibid., p. 38.

[53] MIYARA, Federico. Control de ruido. 1999. Capítulo 1, p. 1-37.



15. Sensación de sonoridad[54].

La amplitud de la onda se relaciona con la sonoridad o volumen del sonido, pero, la relación con la frecuencia depende de la sensibilidad del oído, ya que éste, como se observó anteriormente, varía notablemente con la frecuencia del sonido. Entonces, un sonido cuya frecuencia es de 30 Hz se escucha moderadamente si tienen un nivel de presión sonora (SPL) de 80 dB, si es una frecuencia de 3000 Hz, sonará muy intenso debido a que en dicha zona, el oído tiene la mayor sensibilidad.

El siguiente gráfico muestra el experimento de los investigadores Fletcher y Munson (en 1933) al comparar la sonoridad de un tono de 1 kHz al variarle el nivel de presión sonora (SPL). Dichas curvas permitieron definir tanto el nivel de sonoridad (medidos en fonos) como el nivel de presión sonora (SPL). Un fon equivale a un decibelio SPL de una frecuencia de 1 kHz.



Las curvas extremas del gráfico anterior representan los límites de audibilidad humana. La que corresponde a 0 Fon es el umbral de audición y la de 120 fonos es la del umbral del dolor. Se expone a continuación la explicación de la gráfica realizada por el autor del texto citado.

Curvas de Fletcher y Munson (1933). Un tono de 200 Hz y 40 dB de NPS provocará la misma sensación de sonoridad que uno de 1000 Hz y 20 dB de NPS. Se dice entonces que tiene un nivel de sonoridad de 20 fon. Obsérvese que a igual NPS los sonidos muy graves (baja frecuencia) y los muy agudos (alta frecuencia) tienen menor nivel de sonoridad que los sonidos medios. Además, en la zona de los 3000 Hz se tiene la mayor sensibilidad del oído. La curva de 0 fon es el umbral de audición, y la de 120 fon, el umbral de dolor.

Cada una de las curvas (o contornos) de Fletcher y Munson representa todas las combinaciones de frecuencia y nivel de presión sonora que suenan igual de intensas que un tono de referencia de 1000 Hz y nivel de presión sonora dado. Dicho nivel de presión sonora (en dB) es numéricamente igual al nivel de sonoridad (en fon) de todas esas combinaciones. Por dicha razón se suele denominar a estos contornos curvas de igual nivel de sonoridad.


[54] Ibid.



16. Influencia de la sonoridad en la altura[55].

La altura depende de la frecuencia, pero al variarle la amplitud y el contenido espectral, puede variar la altura aparentemente. Tal como dice Federico Miyara, "En el caso de tonos puros (es decir que contienen una única senoide), al aumentar el nivel de presión sonora la altura aparente varía. Para sonidos de baja frecuencia, un aumento en la intensidad produce la sensación de que la altura baja. Para sonidos agudos, en cambio, la altura parece aumentar con la intensidad"[56].

El siguiente gráfico muestra la variación porcentual de la altura aparente al variar el nivel de sonoridad.




[55] Ibid.

[56] Ibid., p. 1-34


17. Ancho de banda.

"El ancho de banda es la longitud, medida en Hz, del rango de frecuencias en el que se concentra la mayor parte de la potencia de la señal"[57].

Representación gráfica del ancho de banda de una frecuencia fundamental. El ancho de banda equivale a la resta de f2 - f1.




[57] Ancho de banda. [Online]. [Citado el 9 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://es.wikipedia.org/wiki/Ancho_de_banda>


¨ Bandas críticas[58]. Los filtros auditivos consiste en una serie de filtros pasa banda sobrelapados que se producen a lo largo de la membrana basilar, cuya función es aumentar la resolución de frecuencia de la cóclea con el fin de poder discriminar los sonidos. El ancho depende de su frecuencia central.

Dice Rodrigo Cadiz:

Las bandas críticas conceptualmente están ligadas a lo que sucede en la membrana basilar, ya que una onda que estimula la membrana basilar perturba la membrana dentro de una pequeña área más allá del punto de primer contacto, excitando a los nervios de toda el área vecina. Por lo tanto, las frecuencias cercanas a la frecuencia original tienen mucho efecto sobre la sensación de intensidad del sonido. La intensidad percibida no es afectada, en cambio, en la presencia de sonidos fuera de la banda crítica. Es importante destacar aquí que el concepto de banda crítica es una construcción teórica y no algo físicamente comprobado.


[58] CÁDIZ, Rodrigo F. Bandas críticas y enmascaramiento. [Online]. Chile : Centro de Investigación en Tecnología de Audio, junio 5 de 2008. [Citado el 9 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://www.rodrigocadiz.com/imc/html/Bandas_cr_iticas_y.html>


La siguiente gráfica[59] muestra el enmascaramiento en función de la banda crítica de un sonido.



[59] CÁDIZ, Rodrigo F. Enmascaramiento. [Online]. Chile : Centro de Investigación en Tecnología de Audio, junio 5 de 2008. [Citado el 9 de noviembre de 2009]. Disponible en Internet: http://www.rodrigocadiz.com/imc/html/Enmascaramiento.html>



Rodrigo Cádiz también dice: "...si un sonido se encuentra al interior de una banda crítica de otro sonido y si su amplitud no es lo suficientemente grande como para traspasar el umbral de dicha banda y activar otra banda crítica cercana, se produce el fenómeno denominado enmascaramiento"[60].

Las bandas críticas se pueden medir en función del enmascaramiento producido. "Al aumentar el ancho de banda de un ruido se reduce la sonoridad de un tono puro centrado en la misma banda sonando simultáneamente. Este fenómeno se sigue produciendo al aumentar el ancho de banda pero sólo hasta cierto límite, donde no continua reduciéndose la sonoridad del tono oculto por el ruido. A este ancho de banda límite se le denomina banda crítica"[61].

¨ Batido o Beats. "Si dos ondas sinusoidales se encuentran dentro de una banda crítica muy cercanos uno del otro (difiriendo solo en unos pocos ciclos), se escuchará un tono único de amplitud oscilante. La frecuencia de esta oscilación está relacionada con la separación en Hertz de ambos tonos. Este efecto se denomina batido o ("beats")[62].

Ejemplo del sonido denominado Beat

[60] Ibid.

[61] Filmina 12 de la clase 4 del curso Entrenamiento Auditivo. Universidad San Buenaventura - Medellín.

[62] Filmina 14 de la clase 4 del curso Entrenamiento Auditivo. Universidad San Buenaventura - Medellín.


Ejemplo de enmascaramiento.

El siguiente gráfico muestra un sonido de 1000 Hz enmascarado por el ruido rosa con un ancho de banda de 100 Hz, 160 Hz y 200 Hz respectivamente.



Para la audición se adjuntan los archivos correspondientes.

1. Sonido de 1000 Hz.

2. Ruido rosa.

3. Ruido rosa con ancho de banda de 100 Hz.

4. Ruido rosa con ancho de banda de 160 Hz.

5. Ruido rosa con ancho de banda de 200 Hz.

6. Sonido de 1000 Hz y Ruido rosa con ancho de banda de 100 Hz.

7. Sonido de 1000 Hz y Ruido rosa con ancho de banda de 160 Hz.

8. Sonido de 1000 Hz y Ruido rosa con ancho de banda de 200 Hz.

Para finalizar este tema, se muestran dos tablas. La primera contiene las frecuencias con sus respectivos anchos de banda crítica; la segunda contiene las frecuencias con sus anchos de banda crítica y las frecuencias de corte inferior y superior.


Tabla 1. Frecuencias con sus respectivos anchos de banda crítica.



Tabla 2. frecuencias con sus anchos de banda crítica y las frecuencias de corte inferior y superior.

Publicado por en

No hay comentarios:

Publicar un comentario

Suscribirse a: Enviar comentarios (Atom)