Fonación y Propagación del Sonido: Cómo Funciona la Voz y el Oído Humano

Fonación

La fonación es el proceso mediante el cual el aire contenido en los pulmones sale gracias a la relajación de la caja torácica y del diafragma, llegando a la laringe. Si las cuerdas vocales se abren, el aire pasa libremente y se produce la respiración. Si se juntan, el aire choca contra ellas produciendo la voz.

Mecanismos de producción de voz

• Vibración de las cuerdas vocales: produce sonidos tonales o sonoros (a, e, i, o, u). Tienen alta energía en determinadas frecuencias, aunque con cierta periodicidad.
• Interrupciones en el flujo de aire que sale de los pulmones: dan lugar a sonidos sordos (p, t, k), de baja energía y muy distribuida en frecuencia.
• Combinación de vibración e interrupción: origina las oclusivas sonoras (b, d, g).

Formantes de la voz

Los formantes son concentraciones de energía en determinadas frecuencias. Son frecuencias naturales de vibración del tracto vocal, los máximos relativos de la envolvente del espectro sonoro. Caracterizan el sonido y concentran la mayor parte de la energía sonora.

Propagación del sonido

Fuente sonora

La oscilación de una fuente pone en movimiento las moléculas de aire que la rodean, las cuales transmiten el movimiento a partículas vecinas. El sonido se propaga a través del medio, transmitiendo energía pero no trasladando materia.

Impedancia

La impedancia es la medida de la oposición que presenta el medio a la propagación de una onda sonora. Se obtiene como el cociente entre la presión sonora efectiva en un punto dado y la velocidad efectiva: Z = P/V. A mayor impedancia, mayor atenuación, menor velocidad y más difícil es mover las moléculas del medio.

Directividad del sonido

La directividad se define como Q = (presión axial en la dirección de máxima radiación)² / (presión sonora media)². La intensidad acústica depende de la superficie de la fuente, de la distancia y de la naturaleza del medio emisor y receptor.

• La fuente sonora radia de forma direccional, donde los niveles máximos de intensidad predominan en una dirección.
• Si la longitud de onda del sonido es grande comparada con las dimensiones de la fuente, la radiación es en todas las direcciones.
• Las altas frecuencias originan una radiación omnidireccional.

Fenómenos físicos que afectan a la propagación del sonido

Absorción y transmisión, reflexión y refracción, difracción y dispersión

• Dispersión: las ondas sonoras se dispersan por aberturas u obstáculos que impiden su propagación.
• Difracción: los puntos de un plano se convierten en fuentes secundarias de ondas que emiten ondas de difracción. Puede deberse a dos motivos: un obstáculo pequeño en el camino de la onda, o una abertura.

Interferencias constructivas y destructivas

• Si el sonido llega por dos trayectorias diferentes, se refuerza si tiene la misma fase al llegar al oyente.
• Si las fases son opuestas, se interfieren destructivamente.
• Dos sonidos de diferente frecuencia pueden combinarse para producir un tercer sonido con frecuencia igual a la suma o la resta de los dos originales.

El oído

El oído es un órgano sensorial con dos funciones. Por un lado, actúa como transductor: convierte la energía sonora en señales eléctricas que se transportan al cerebro para ser procesadas, interpretadas y almacenadas. Por otro, es un órgano para el equilibrio y la orientación espacial.

Oído externo

Está formado por el canal auditivo y el pabellón de la oreja. Protege el tímpano, recoge y dirige las ondas sonoras hacia el interior. Su frontera es el tímpano.

Oído medio

Comprende la cavidad timpánica, el martillo, el yunque, el estribo y la trompa de Eustaquio. Actúa como acoplador de impedancia entre el oído externo e interno: se necesita más presión para producir vibraciones en el medio líquido del oído interno, debido a su mayor inercia que en el aire. Su frontera es la ventana oval.

Oído interno

Contiene conductos, cavidades de líquido y los órganos sensoriales de la audición y el equilibrio. La cóclea es una cámara que tiene células con sensibilidad electromecánica (basilares y pilosas) que generan señales nerviosas en respuesta a las vibraciones sonoras.

• Células pilosas: estructuras elásticas y rígidas, fijas por un extremo; el otro se balancea libremente con el movimiento del líquido de la cóclea. Su longitud y diámetro aumentan desde la base hasta el ápice.
• Concentración espacial: explica los efectos de enmascaramiento de sonidos.

Funciones del oído interno

• Transducción de la energía mecánica transmitida por los órganos del medio.
• Análisis de las vibraciones en la cóclea y transmisión de señales al cerebro.
• Mantenimiento del equilibrio del cuerpo.