Fundamentos de sonido, audio y radio: una introducción completa

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El Sonido y sus Propiedades

El sonido: Es todo aquello que oímos. Es una onda mecánica longitudinal que se propaga a través de medios elásticos como el aire o el agua.

Presión sonora: Son las variaciones de presión producidas por una onda sonora en su propagación a través del espacio.

Intensidad sonora: La energía es mayor cuando aumenta la amplitud de sus vibraciones, incrementándose la energía transportada por el medio.

Longitud de onda: Se define como la distancia entre dos valores máximos sucesivos o entre dos valores mínimos sucesivos de presión de una onda plana.

El tono: Se define como la cualidad de los sonidos que permiten distinguir entre las diferentes frecuencias del espectro de audio (graves, medios y agudos).

Timbre: Es la característica que permite identificar los diferentes instrumentos musicales de un mismo tono y de igual intensidad, emitidos por fuentes sonoras de diferente naturaleza.

El decibelio: Es la relación entre dos magnitudes, acústicas o eléctricas, o entre la magnitud que se estudia y una magnitud de referencia.

Sonoridad: Impresión de un sonido en una determinada intensidad objetiva que se produce en nuestro oído.

Fenómenos Acústicos

Reflexión: Es el cambio de dirección de una onda sonora.

Difracción: Se produce cuando un haz de onda sonora que se propaga por el espacio encuentra a su paso un obstáculo agujereado cuyas dimensiones son menores que la longitud de la onda incidente.

Eco: Solo se produce cuando el obstáculo en que se reflejan las ondas sonoras está a una distancia igual o mayor de 17 metros del punto emisor.

Reverberación: Se percibe cuando el obstáculo en que se reflejan las ondas sonoras está a una distancia menor de 17 metros del punto emisor.

Interferencias: Son los efectos que se producen cuando el sonido procedente de diversas reflexiones incide sobre la onda directa.

Distorsión: Está formada por el conjunto de señales que aparecen en la salida de un sistema y que no estaban presentes en la entrada.

Resonancia: Se produce cuando se da un golpe seco en cualquier material y este tiene tendencia a vibrar a una frecuencia dominante que se amortigua.

Micrófonos

Tipos de Micrófonos

El micrófono: Es un elemento capaz de captar las ondas sonoras, convirtiendo las variaciones de presión que inciden en su diafragma en energía elástica.

  • Micrófono omnidireccional: Tienen igual sensibilidad respecto a la onda incidente; recogen la señal acústica procedente de todas direcciones.
  • Micrófono bidireccional: Reciben la presión por ambos lados del diafragma (anterior y posterior), atenuando todos los sonidos que llegan de otras direcciones.
  • Micrófono unidireccional o cardioide: Captan preferentemente los sonidos procedentes de los puntos situados delante de su diafragma y con menor intensidad los que proceden de los puntos situados detrás.
  • Micrófono hipercardioide: Tiene un lóbulo trasero muy pequeño.
  • Micrófono de cañón o interferencia: Están concebidos para poder captar un sonido determinado, eliminando todos los demás que se producen en su entorno.
  • Micrófono de carbón: Su principio de funcionamiento está basado en la inclusión dentro de una cavidad cerrada.
  • Micrófono electrodinámico: Se basa en unos transductores en los que un conductor eléctrico de una bobina móvil se desplaza dentro del campo magnético creado por un imán permanente.
  • Micrófono piezoeléctrico: Genera una carga eléctrica cuando se le somete a cualquier tipo de deformación por medio de una presión sonora.
  • Micrófono dinámico: Basan su funcionamiento en el fenómeno de la generación de una fuerza electromotriz, que está introducida en un conductor eléctrico que se desplaza en el interior de un campo magnético.
  • Micrófono inalámbrico: Consta de un conjunto compuesto por dos bloques: un micrófono normal y un transmisor de FM. En ella está introducida una pequeña antena de hilo flexible que cuelga del mismo y que transmite la señal a un receptor diseñado para recibir la señal de un transmisor que convertirá la señal de radio en señal de audio.

Comprobación de un Micrófono

Comprobación de un micrófono: Si el micrófono es dinámico, se puede comprobar la continuidad de su bobina con un polímetro en la función de resistencia.

Altavoces

Tipos de Altavoces

Altavoz dinámico: Su principio de funcionamiento está basado en un fenómeno electromagnético. En estos altavoces, la parte motora transforma la energía eléctrica en energía mecánica y esta, a su vez, en ondas sonoras.

Altavoz electroestático: Está formado por un diafragma grande y plano muy ligero, generalmente de poliéster, colocado entre dos placas fijas acústicamente para recibir la señal de audio.

El altavoz piezoeléctrico o de cristal: Basa su funcionamiento en el llamado efecto piezoeléctrico, el cual tiene la propiedad de que, cuando a algunos cristales se les aplica una señal eléctrica entre dos de sus caras, aparece una vibración mecánica en las caras opuestas.

Prueba de Altavoces

Prueba de altavoces: Para comprobar los altavoces se recurre a la medida de la resistencia de la bobina de hilo con un polímetro, obteniendo así una resistencia media igual a la del fabricante. Si el valor obtenido es infinito, nos indica que la bobina móvil del altavoz se encuentra abierta, por lo que tendremos que desecharlo por estar defectuoso.

Filtros y Bafles

Filtros divisores de frecuencia: Será aquel montaje que consigue que a cada altavoz se le aplique únicamente la gama de frecuencia que puede reproducir y para la que se encuentre diseñado. Los tres bafles irían conectados en paralelo.

El bafle bass-reflex: Basa su principal funcionamiento en la resonancia mecánica, factor que depende del volumen de la caja acústica, del área del orificio practicado en la caja y del volumen del aire puesto en vibración por el cono del altavoz.

Sistemas de Sonido

Sonoridad ambiental: Consiste en transmitir la música a un nivel sonoro suave, acorde al entorno o ambiente donde se emite.

Megafonía: Consiste en transmitir, generalmente, el aviso o mensaje desde un punto determinado.

Central de sonido: Es el eslabón esencial entre las fuentes de sonido y la instalación de música ambiental.

Amplificación centralizada: Consiste en unificar en un solo punto tanto las fuentes sonoras como los amplificadores y sus elementos de control correspondientes.

Sistema de amplificación centralizado: Está compuesto por los siguientes elementos: central de sonido, línea de conexión, dispositivos de control de difusores acústicos.

Cintas y Cabezas Magnéticas

Cabeza magnética: Son dispositivos transductores capaces de transformar las variaciones del campo magnético presente en una cinta en una señal eléctrica.

Las cintas de las cabezas magnéticas: Son el soporte básico, tanto de la grabación como de la reproducción analógica.

La cabeza de borrado: Sirven para borrar la información contenida en la cinta magnética, dejándola en un estado neutro.

La cabeza de grabación: Tienen la misión de convertir las variaciones eléctricas que reciben en variaciones magnéticas.

La cabeza reproductora: Convierten las variaciones magnéticas presentes en una cinta magnética que pasa por delante de dicha cabeza en variaciones eléctricas proporcionales a la señal de audio original.

El proceso de grabación: La señal de audio que se va a grabar sobre la cinta produce una corriente alterna cuya amplitud y frecuencia dependen de la señal de audio.

Proceso de borrado de la cinta: Se produce cuando la cinta atraviesa un campo disperso producido por la cabeza de borrado, consiguiendo devolver a la cinta a su estado de magnetización neutro.

Proceso de grabación: Será aquel en el que la señal de audio que se va a grabar sobre la cinta magnética produce una corriente alterna cuya amplitud y frecuencia dependen de la señal de audio.

Reproducción de la cinta: Crea unas líneas de fuerza que encuentran un medio de conducción efectivo a través de la bobina de la cabeza reproductora.

Ajustes de mantenimiento de la cabeza magnética: Han de estar correctamente alineados con respecto a la cinta de audio, con el fin de obtener de ellas el máximo rendimiento, exento de interferencias.

Receptores de Radio

Diagrama de Bloques de un Receptor de Radio AM

La etapa amplificadora de RF: Esta realiza una pequeña amplificación de la señal de RF y selecciona las señales portadoras de radio captadas por la antena mediante el circuito de sintonía, de forma que se incrementa la selectividad del sintonizador.

La etapa conversora: Es un circuito utilizado por los receptores superheterodinos, consiguiendo así eliminar las posibles inestabilidades debidas a las altas frecuencias de la señal portadora. Esta etapa está compuesta por dos bloques:

  • Mezclador: Este bloque se encarga de realizar la mezcla de la señal sintonizada que proviene de la antena.
  • Oscilador local: Este bloque es el que se encarga de generar la frecuencia local, que varía al unísono con el mando de sintonía que se encuentra en la etapa de RF.

Amplificador de frecuencia FI (Frecuencia Intermedia): En esta etapa se amplifica la señal obtenida del circuito conversor hasta el nivel requerido.

Detector de AM: Este bloque permite detectar la información contenida sobre la señal portadora de radiofrecuencia.

Amplificador de audio: Es el bloque encargado de recoger la información de audio detectada y amplificarla en la medida adecuada.

La fuente de alimentación: Está constituida por un transformador reductor de alterna y un circuito rectificador.

Modulación

Modulación en FM: Se define como el cociente entre la desviación de frecuencia que sufre la señal portadora en relación con la frecuencia de modulación de la señal de baja frecuencia (Fm) causante de dicha desviación.

Modulación de amplitud (AM): Está basada en la variación de la amplitud de la señal portadora de manera proporcional a la amplitud instantánea de la señal moduladora. Su expresión matemática es m = (V / V0) x 100.

Ventajas de la transmisión FM frente a la transmisión AM: Inmunidad contra las interferencias de otras emisoras, elevada calidad en la recepción e inmunidad frente a ruidos parásitos.

Señales Digitales

Señal PAM: Es el proceso básico seguido por una señal analógica de audio para ser convertida en una secuencia de sus muestras. A esta secuencia de muestras obtenidas la denominamos señal moduladora por amplitud de pulsos (señal PAM).

Señal PCM: Proceso que convierte las formas de onda de la señal analógica en una serie de pulsos binarios.

CIRC: Este código se basa en los bits de paridad y en el reagrupamiento en el tiempo de las muestras de audio.

EFM: En audio se denomina "palabra" a una muestra compuesta por un grupo de 16 bits procedentes del decodificador de corrección de errores.

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