Conceptos Fundamentales de Acústica

1. La Octava en el Sonido

Una octava es el intervalo entre dos frecuencias donde una es el doble de la otra.

• Ejemplo: 100 Hz → 200 Hz es una octava.
• Contexto musical: Hay 8 notas entre una nota y su octava (ej. Do → Do).
• Importancia: Es clave porque el oído humano percibe los sonidos de forma logarítmica, no lineal.

2. La Envolvente (ADSR)

La envolvente describe cómo varía una señal de audio en el tiempo, especialmente en su volumen (amplitud). Es fundamental en la síntesis y la mezcla, y se compone de cuatro fases (ADSR):

Attack (A):

Tiempo que tarda la señal en alcanzar su volumen máximo.

Decay (D):

Caída desde el volumen máximo hasta el nivel de sostenimiento.

Sustain (S):

Nivel de volumen mantenido mientras la nota sigue sonando.

Release (R):

Tiempo que tarda la señal en apagarse completamente después de que se ha soltado la nota.

3. Cualidades del Sonido

Las cuatro cualidades principales que definen el sonido son:

• Timbre: Lo que hace que un sonido sea reconocible (ej. voz, guitarra).
• Altura: Si es grave o agudo (determinado por la frecuencia).
• Duración: Cuánto tiempo suena.
• Intensidad: El volumen o la presión sonora.

4. Propagación y Percepción

4.1. ¿Por qué se oyen más graves que agudos al fondo del escenario?

Los graves se propagan mejor porque tienen una mayor longitud de onda y rebotan menos. Los agudos, en cambio, se absorben más fácilmente por el aire, el público, cortinas, etc. Por esta razón, desde la parte trasera de un recinto se perciben más graves y una menor definición de agudos.

4.2. Velocidad del Sonido

La velocidad del sonido es aproximadamente 340 m/s. Esta afirmación es Verdadera.

La velocidad del sonido en el aire (a 20 °C y nivel del mar) es aproximadamente 343 m/s. Puede variar significativamente con la temperatura, la humedad y la presión atmosférica.

4.3. Curvas Isofónicas: Percepción del Volumen

Las curvas isofónicas (o curvas de igual sonoridad) muestran cómo percibimos el volumen real a distintas frecuencias. No oímos todas las frecuencias con la misma intensidad, aunque tengan la misma presión sonora.

Conclusión práctica:

Al ecualizar, es crucial tener en cuenta que el oído humano es más sensible a las frecuencias medio-agudas (aproximadamente 2-5 kHz). Por ejemplo, al mezclar, no se debe subir en exceso los graves o agudos pensando que “suenan bajo”, ya que el oído los percibe de manera menos eficiente a volúmenes bajos.

5. Propiedades Ondulatorias

5.1. Periodo de una Onda

El periodo de una onda es la cantidad de ciclos por segundo. ❌ Falso.

Esa definición corresponde a la frecuencia (medida en Hz). El periodo es el tiempo que tarda una onda en completar un ciclo entero, y se mide en segundos. Es el inverso de la frecuencia:

$$Periodo = \frac{1}{Frecuencia}$$

5.2. Inversión de Fase y Cancelación

¿Si invierto la fase siempre hay cancelación total? ❌ Falso.

Solo hay cancelación total si las dos ondas son idénticas (misma frecuencia, amplitud y fase) y están perfectamente desfasadas 180°. Si existen diferencias entre las ondas, la cancelación será parcial.

5.3. Cálculo de Retraso para Suma y Cancelación

¿Qué retraso aplicar entre dos altavoces que emiten 1250 Hz?

Para que sumen +3 dB (estar en fase):

El retraso debe ser 0 ms o múltiplos de la longitud de onda (estar en fase).

Cálculo de la longitud de onda (λ) y el periodo (T):

$$\lambda = \frac{v}{f} = \frac{340}{1250} \approx 0,272 \text{ m}$$

$$T = \frac{1}{1250} = 0,0008 \text{ s} = 0,8 \text{ ms}$$

Para que no sumen nada (cancelación total):

Se debe desfasar media onda, lo que equivale a un retraso de 0,4 ms (medio periodo).

6. Armónicos y Longitud de Onda

6.1. Onda Cuadrada a partir de 300 Hz

Una onda cuadrada se construye a partir de la fundamental y sus armónicos impares:

6.2. Longitud de Onda en el Rango del Oído Humano (20 Hz – 20 kHz)

Cálculo de la longitud de onda (λ) en los extremos del espectro audible (considerando v = 340 m/s):

Frecuencia más baja (20 Hz):

$$\lambda = \frac{340}{20} = 17 \text{ m}$$

Frecuencia más alta (20.000 Hz):

$$\lambda = \frac{340}{20000} = 0,017 \text{ m}$$