Fundamentos de Acústica, Transductores y Procesamiento de Señal Digital

Fundamentos de Acústica y Transductores

Sonómetro (Medidor de Nivel Sonoro)

El Sonómetro sirve para evaluar una onda de sonido propagada por el aire. Capta las variaciones de presión efectuadas por la onda acústica y mide el nivel de intensidad que recibe, expresado en decibelios (dB).

Se utilizan curvas de ponderación para adaptar el nivel de sonido medido según la respuesta en frecuencia del oído humano.

• P.A: Baja potencia acústica.
• P.C: Alta potencia acústica.

Micrófono Dinámico

El micrófono dinámico se compone de un arrollamiento de hilo conductor, unido a una membrana que se mueve a partir de las variaciones de presión que llegan. La bobina se sitúa dentro del campo magnético que genera un imán permanente. Al desplazarse, la bobina corta las líneas del campo magnético. De esta manera, aparece en sus extremos una fuerza electromotriz inducida, obteniendo pequeñas diferencias de potencial.

Características Operacionales

• Sensibilidad: Media.
• Manejo de SPL: Soporta sonidos fuertes sin saturarse.
• Impedancia: Baja.
• Respuesta: Coloreada.
• Efecto: Efecto de proximidad.

Transmisión de Señal y Cableado

Línea de Transmisión Balanceada

Utiliza cables cruzados para un máximo nivel de protección y para disminuir al mínimo las pérdidas. Se compone de cables paralelos o trenzados que transportan la información eléctrica de la señal de sonido. También contiene una malla conductora conectada a tierra, cuyo propósito es mantener aislado el interior del cable de ruidos externos y evitar el transporte de señal de ruido.

Son ideales para la conectividad de micrófonos.

Línea Apantallada No Balanceada

Compuesta por un conductor central con su cubierta aislante, sobre la que se monta una segunda superficie conductora en forma de malla que recubre el hilo central. Esta malla proporciona un apantallamiento frente a la inducción del ruido exterior.

Son utilizados para la conectividad entre equipos.

Procesamiento de Señal y Filtrado

Orden de un Filtro

El orden de un filtro nos informa de las atenuaciones que se producen en las señales cuando están fuera de la zona útil (banda de paso). Para determinar el orden de un filtro, se mide el nivel de señal en dos frecuencias. Una de ellas debe ser el doble de la otra y ambas deben encontrarse en la zona de pendiente lineal del filtro.

Factor de Calidad (Q)

El Factor de Calidad (Q) es un modo de aumentar la selectividad de un filtro. Se aplica específicamente en filtros paso banda y elimina banda y se expresa con un número adimensional. Proporciona una idea de cómo es la campana de Gauss del filtro.

La fórmula es:

$$Q = \frac{f_o}{B_w}$$

Puerta de Ruido (Noise Gate)

Las Puertas de Ruido se utilizan para eliminar los sonidos de fondo grabados por los micrófonos que no deseamos que queden reflejados. Cuando un micrófono está grabando la fuente principal, el ruido de fondo es enmascarado; sin embargo, es necesario eliminar los sonidos de fondo en los momentos de silencio.

La puerta de ruido bloquea la señal cuando el nivel está por debajo de un umbral preestablecido. Cuando no hay sonido directo, en la salida no aparecerá ninguna señal. En cambio, cuando el instrumento funciona, las puertas se abren, permitiendo así el paso del sonido directo.

Codificación Digital y Captura de Imagen

ATRAC (Adaptive Transform Acoustic Coding) y MiniDisc

El formato MiniDisc utiliza la codificación ATRAC, que aplica una compresión de 5:1. Se basa en dos conceptos fundamentales de la audición humana:

Principios Psicoacústicos de ATRAC

1. Umbral de Audición: El oído humano posee un ancho de banda audible aproximado de entre 20 Hz y 20 KHz. Por lo tanto, el sistema eliminará los sonidos que estén por debajo de este umbral. El espectro audible se divide en 25 subbandas para una mejor adaptación del oído, analizando los niveles por separado y obteniendo un patrón de muestras fiable.
2. Enmascaramiento: Cuando existen señales débiles que coinciden con otras más potentes, el oído percibe solo las más altas, ya que se sobreponen. Esto permite eliminar los sonidos con poca amplitud que aparecen en momentos de alta intensidad.

La codificación ATRAC permite grabar con una duración similar a la de los CD, siendo un formato más pequeño pero con gran calidad. Sin embargo, se vuelve inoperativo en datos informáticos al borrar cierta información.

Fórmula de Luminancia (Y)

La siguiente fórmula representa el cálculo de la componente de Luminancia (Y) a partir de las componentes de color RGB (Rojo, Verde, Azul), utilizada en estándares de video:

$$Y = 0.59G + 0.3R + 0.11B$$

Sensor CCD FIT (Full-Frame/Interline Transfer)

El CCD FIT es una estructura ideal que dispone de una zona de almacenamiento separada del área sensible (similar al tipo FT o Full-Frame Transfer) y caminos alternativos para llegar a la imagen (similar al tipo IT o Interline Transfer). Los sensores ópticos se encuentran mezclados con los registros de desplazamiento verticales.

En este tipo de sensor, los problemas de lag (retardo) y smear (manchado vertical) son mínimos, lo que lo hace altamente eficiente para la captura de imágenes de alta calidad.