Conceptos Fundamentales de Acústica: Envolvente, Fase y Propagación Sonora

Propiedades y Representación de la Onda Sonora

La Envolvente del Sonido

Envolvente: La amplitud de un sonido puede variar en el tiempo. La envolvente de un sonido es la forma que se obtiene uniendo las amplitudes de los ciclos sucesivos.

Tipos de Envolvente

• Envolvente espectral: Es el resultado de la combinación de distintos armónicos y componentes que forman una señal, representado en un gráfico espacio-temporal. Se observa un eje 0 de amplitud y un desplazamiento vertical de la amplitud con respecto a este eje, mientras que en el eje horizontal se presenta el paso del tiempo.
• Espectrograma o sonograma: Es la representación gráfica de las distintas frecuencias que componen un sonido a través del tiempo.
  • Representación de Amplitud con Colores: Los colores representan la amplitud del sonido en una barra. Los colores rojos indican mayor amplitud, y los colores verdes oscuros indican menor amplitud. En el eje vertical están representadas las frecuencias y en el eje horizontal se ve representado el paso del tiempo.
• Envolvente dinámica: Analiza la evolución de la amplitud instantánea del sonido en relación con el tiempo. Se compone de las siguientes etapas:
  • Ataque: Regula el “ataque” de un sonido desde que está en silencio hasta llegar a su amplitud máxima.
  • Decaída (Decay): Sucede cuando el ataque termina y llega hasta que el sonido empieza a sostenerse.
  • Sostén (Sustain): El sonido se sostiene durante un periodo de tiempo.
  • Release: Es cuando el sonido empieza a extinguirse.

Fase de la Onda y Superposición

Fase onda: Expresa en qué punto del movimiento se encuentra la partícula. Se divide en hemiciclo positivo (0° a 180°) y negativo (180° a 360°).

• Ondas en fase: Cuando 2 ondas tienen el mismo período, se suman ya que coinciden en tiempo y amplitud.
• Ondas en contrafase: Cuando 2 ondas tienen el mismo periodo pero invertido, se cancelan ya que una está en el hemiciclo positivo (pidiendo que un sonido se mueva hacia adelante) y otra en el negativo (pidiendo que un sonido se mueva hacia atrás), haciendo que la onda resultante sea nula.

Fenómeno de Enmascaramiento Sonoro

Enmascaramiento del sonido: Cuando el oído está expuesto a dos o más tonos puros de frecuencias diferentes, existe la posibilidad de que uno de ellos enmascare a los demás, evitando la percepción parcial o total.

La membrana basilar es excitada por tonos puros de diferente frecuencia. La excitación es asimétrica ya que presenta una cola que se extiende hacia la ventana oval (zona de altas frecuencias), mientras que por el lado contrario (frecuencias bajas) sufre una brusca atenuación. En consecuencia, un tono de baja frecuencia puede enmascarar otro de frecuencia más elevada (cuanto mayor sea su nivel de presión sonora).

Relación entre Señal y Sonido

El sonido como tal es un fenómeno perceptual ya que lo captamos por el oído (sentido); mientras que la señal es un fenómeno físico porque se capta a través de una medición de la onda.

Parámetros de la Percepción Auditiva

• Sonoridad: Está relacionada con la amplitud de la vibración: a mayor vibración, mayor presión sonora (+ sonoridad).
• Altura: Se relaciona con la frecuencia; al aumentar la frecuencia nos damos cuenta de que el sonido es más agudo (cuando se aumenta el doble de frecuencia, se aumenta una octava).
• Timbre: Hace una diferenciación entre diferentes sonidos para poder reconocer los elementos que componen una forma de onda. Esto quiere decir, el timbre es el resultado de varios factores que componen la señal.

Condiciones para la Propagación y Recepción del Sonido

La fuente tiene que generar una energía que se propague por el medio y llegue a un receptor que recibe la energía.

Elementos Necesarios

• Fuente: Tiene que tener un elemento resonador.
• Medio: Tiene que ser elástico (o sea, sus partículas de aire tienen que poder vibrar).
  • El estado del medio (sólido, líquido o gaseoso) condiciona la velocidad en la que se propaga el sonido.
  • En el medio, la propagación está condicionada por el espacio y la distancia que tenga el espacio donde se genera la energía.
• Receptor: Tiene que tener un oído (sano), además de que su sistema central nervioso esté en condiciones de poder recibir el sonido sin ser alterado; los procesos neurales también juegan parte de la percepción.