unidad didáctica 2 acústica fisiológica · la acustica fisiológica nos muestra las...

Graudio Producciones de Sonido. C/ Estocolmo, 13. 28440 Mejorada del Campo, Madrid. Telf: 91 679 47 85. E-mail: [email protected] www.graudio.es

Unidad Didáctica 2

Acústica Fisiológica1. Sistema Auditivo

2. Percepción de la Sonoridad

- curvas isofónicas

- umbral de audición

- tono y timbre del sonido

3. Efecto enmascaramiento

4. Percepción espacial

5. Efecto Hass

6. Representación espacial de la imagen estéreo


ACÚSTICA FISIOLÓGICA

La Acustica Fisiológica nos muestra las características de los sistemas físicos con los que el hombre puede recibir e interpretar el sonido. Oído, cuerdas vocales,etc

El oído humano modifica en ocasiones la información que le llega y lo transmite como señales nerviosas al cerebro, donde se interpreta. Es importante conocer el mecanismo de la audición para poder entender conceptos que tienen que ver con la percepción sonora para poder ser aplicados en labores de grabación y mezcla musical.

El sistema AuditivoLa gráfica siguiente representa el mecanismo del oído y los elementos que lo componen.

El oído externo es la parte del aparato auditivo que se encuentra en posición lateral al tímpano o membrana timpánica. Comprende la oreja o pabellón auricular o auditivo (lóbulo externo del

oído) y el conducto auditivo externo, que mide tres centímetros de longitud

El oído medio se encuentra situado en la cavidad timpánica llamada caja del tímpano, cuya cara externa está formada por la membrana timpánica, o tímpano, que lo separa del oído externo. Incluye el mecanismo responsable de la conducción de las ondas sonoras hacia el oído interno.



Es un conducto estrecho, o fisura, que se extiende unos quince milímetros en un recorrido vertical y otros quince en recorrido horizontal. El oído medio está en comunicación directa con la nariz y la garganta a través de la trompa de Eustaquio, que permite la entrada y la salida de aire del oído medio para equilibrar las diferencias de presión entre éste y el exterior. Hay una cadena formada por tres huesos pequeños y móviles (huesecillos) que atraviesa el oído

medio. Estos tres huesos reciben los nombres de martillo,yunque y estribo

El oído interno, o laberinto, se encuentra en el interior del hueso temporal que contiene l los órganos auditivos y del equilibrio, que están inervados por los filamentos del nervio auditivo. En su interior se encuentra la membrana basilarLas vibraciones que llegan desde el tímpano y se transmiten a través de los huesecillosllegan hasta el oido interno para crear ondas de presión con diferencias de presión a ambos lados de la membrana basilar.



El sistema Auditivo

Conducto auditivo Cadena de huesecillos

Membrana basilar

Oído externo Oído medio Oído interno

El movimiento de la membrana basilar dependerá de la frecuencia de la onda sonora, apareciendo un pico en su desplazamiento para altasfrecuencias, mientras que para baja frecuencia se desplaza como un todo.

Por cada octava, la posición de ese pico de vibración se desplaza una longuitud equivalente sobre la membrana. Este puede ser el motivo por el que el ser humano prefiera una escala logarítmica para representar la frecuencia.



Percepción de la Sonoridad

Si un sonido puede o no oirse dependerá principalmente de su intensidad y frecuencia

El espectro audible comprende aquellas frecuencias que es capaz de percibir el oído humano

y cuyo rango varía entre 20hz y 20 khz

También es importante fijar unos márgenes mínimos de intensidad que permitan percibir el sonido. Por encima de un nivel máximo podemos provocar daños irreversibles en nuestro sistema auditivo.

Por tanto existe una zona donde es posible la audición, limitada por 2 niveles máximo y mínimo y por la frecuencia.

Zona audición

normal

20hz 20 khz

Nivel



El oído no es uniformemente sensible a todas las frecuencias, la sensación de sonido que percibimos varía con la frecuencia y con el nivel de intensidad a que se realiza la prueba.

Un tono de 1Khz con 10 db de intensidad podemos oirlo y sin embargo un tono de 100hz con esos mismos 10 db no se escuchan.

La sensación sonora subjetiva que produce la intensidad de un sonido se conoce como Sonoridad. Esta sensación dependerá de la frecuencia, intensidad y del ancho de banda(ancho de banda crítico)

•El ancho de banda crítico es el ancho de banda dentro del cual la sonoridad permanece constante . El ser humano no es capaz de diferenciar variaciones de frecuencia cuyo ancho de banda sea menor de 1/3 de octava.



Curvas IsofónicasPara analizar el comportamiento del oído a las variaciones de frecuencia y nivel, se han obtenido unas curvas que representan la sensibilidad del oído a diferentes frecuencias en todo el margen audible

Fletcher y Munson realizaros experimentos para obtener una media estadística que permitan dibujar curvas con el promedio de “igual sonoridad” que indican para cada frecuencia el SPL necesario para que un sonido se perciba con un determinado nivel sonoro.

El nivel sonoro se mide en fonios, siendo la curva de cero fonios aquella que pasa por 0 dbde SPL para una frecuencia de 1 Khz. Cualquier punto a lo largo de la curva de 0 fonios tendráel mismo nivel sonoro

En la gráfica podemos ver como para conseguir una sonoridad de 60 fonos a 2khz, debemos aplicar unos 58 db de SPL. Esa misma sonoridad (60fonos) para una frecuencia de 100hz necesita 65 db de presión sonora.

Estos conceptos son básicos a la hora de mezclar música puesto que el nivel de nuestro monitorado determinará el nivel de sonoridad para cada una de las frecuencias.



Curvas Isofónicas

Curvas de Fletcher y Munson



Curvas IsofónicasDebido a la diferente sensibilidad que presenta el oído a diferentes frecuencias y niveles, para medir el nivel de sonoridad se utiliza el sonómetro, cuya sensibilidad es análoga al oído.

Para ello se han normalizado internacionalmente unas curvas conocidas como curvas de ponderación A,B,C y D

La curva A se aproxima al oído para niveles de presión sonora bajos, la curva B para niveles medios, la curva C para niveles altos y la D para medidas de ruido en niveles muy altos (aviación)

En la práctica, la curva que se ha estandarizado como medida normalizada es la ponderación A por su mejor aproximación a la respuesta subjetiva del oído.



Umbral de audiciónObservando las curvas podemos ver que existen unos límites de intensidad para el estímulo físico, por debajo y por encima de los cuales la audición es imposible. A estos límites se les conoce como umbrales de audición

Umbral intolerable

Área de audición normal

Umbral de audición



Tono y Timbre de los sonidosTonoEs la propiedad de los sonidos que los caracteriza como más agudo o más grave.

Puesto que se trata de un concepto totalmente subjetivo podemos considerar que un tono es grave,medio ó agudo en función de lo siguiente:

Tonos graves: aquellos cuyas frecuencias van de 20 a 300 Hz. (frecuencias bajas).

Tonos medios: aquellos cuyas frecuencias van de 300 Hz a 2 Khz. (frecuencias medias).

Tonos agudos: aquellos cuyas frecuencias van de 2 Khz. a 20 Khz. (frecuencias altas).


ACÚSTICA FISIOLÓGICATimbreEl timbre es la cualidad del sonido que hace que seamos capaces de diferenciar dos sonidos de igual intensidad y frecuencia fundamental (tono). El timbre viene determinado por el conjunto de frecuencias armónicas que acompañan a la fundamental y de mayor amplitud

Gracias a esta propiedad el oido puede distinguir la misma nota musical interpretada por 2 instrumentos diferentes.

Subjetivamente, existe un abanico de adjetivos relacionados con el timbre de un sonido y que, en conjunto, contribuyen al diseño del atributo.

Así, se pueden mencionar frio, caliente; duro, suave; brillante, apagado, etc.



Efecto EnmascaramientoOtro aspecto importante en el fenómeno de la audición es el efecto enmascaramiento por el cual la percepción de un sonido es interferida por la presencia de otro.

El fenómeno enmascaramiento está presente y afecta constantemente a las labores de mezcla realizada por técnicos e ingenieros de audio. El arte de la mezcla consiste en gran medida en evitar el efecto de enmascaramiento para evitar que todos los instrumentos o elementos de una mezcla sean percibidos.

Cuando el enmascaramiento es simultáneo, y los dos sonidos llegan a la vez, el efecto serámayor si ambos sonidos coinciden en frecuencia.

Lo mismo ocurre cuando el nivel sonoro del sonido enmascarante es mayor frente al sonido enmascarado.

Aún cuando las frecuencias no están próximas, el enmascaramiento es también efectivo cuando la frecuencia enmascarante es más baja que la del enmascarado.

Ejemplo: El sonido de un Violonchelo puede enmascarar fácilmente al de un violin

* El efecto enmascaramiento es menos efectivo con 2 señales desfasadas ligeramente.



Podemos encontrarnos el enmascaramiento no simultáneo provocado por que un sonido quede tapado por otro que llega antes.

Esto se debe a que el aparato auditivo no reacciona a los cambios de nivel presión de una forma instantánea

Percepción espacialEl concepto de percepción espacial adquiere importancia desde el momento en que la reproducción sonora se realiza en estéreo y cuando en los sistemas de megafonía se desea recrear el espacio sonoro y la ilusión de directividad.

Los sonidos se reciben independientemente por cada oído creando efectos diferentes en diferentes partes del cerebro. Toda esa información es procesada para crear una imagen única.

A partir de aquí es posible determinar la dirección de una fuente sonora, dependiendo de los siguientes factores:



Diferencia de intensidades

En baja frecuencia y debido a la difracción de las ondas sonoras,por debajo de 1.000hz la diferencia de niveles que llega a ambos oídos es prácticamente despreciable. La longuitud de onda tan grande permite rodear la cabeza.

En alta frecuencia y debido a las longuitudes de onda menor que las dimensiones de la cabeza las señales de mayor nivel permiten determinar la dirección de la fuente.

Se ha demostrado que a 250 hz, la sonoridad en ambos oídos es prácticamente igual, sin importar la ubicación de la fuente sonora. Para 1000hz el oído más cercano percibe 8db más, y para 10 khz esa cantidad se eleva a 30 db

Diferencia de fase

Podemos identificar la procedencia de un sonido, a partir de la diferencia de tiempo con la que la onda sonora llega hasta cada oído. En baja frecuencia esta diferencia de fase es grande y casi despreciable para alta frecuencia.



Efecto HaasCuando 2 fuentes sonoras situadas simétricamente frente al oyente y emiten simultáneamente la misma señal con la misma intensidad, se forma en la cabeza del oyente una sola imagen sonora situada en el plano medio. Si una imagen llega con un mínimo retardo de 2 ms se produce un desplazamiento de la imagen sonora. Efecto que también se consigue con reduciendo el nivel del altavoz en un margen de 0 a 15 db.

Con un aumento progresivo del retardo entre señales (no mayor a 30 ms) obtenemos ese efecto de lateralización total ó parcial, variando incluso el timbre y ensanchando la señal.

Es el llamado efecto Haas, en nombre del científico que concluyó afirmando que para que el sonido retardado aparente tener la misma sonoridad que el no retardado, aquél debe superar unos cuantos decibelios en amplitud para compensar la llegada del primero



Efecto Haas. Desplazamiento de la imagen estéreo

Retar

do d

e 2m

s

- 10 db

En ambos casos tenemos laterización de la imagen estéreo, unas veces provocado por diferencias de tiempo y otras veces por diferencia de nivel



Efecto Haas. Desplazamiento de la imagen estéreo

Reta

rdo

de 2m

s

+ 10 db

Para poder crear una imagen sonora situada en el plano medio, basta con aumentar el nivel de presión sonora del altavoz retardado



Representación espacial de la imagen estéreoMuchas son las técnicas microfónicas empleadas para trasladar la imagen de espacialidad a un soporte de grabación para que pueda ser reproducido en un sistema estéreo.

Todas las técnicas tratan de recrear y respetar la escena buscando la compatibilidad monoaural precisamente por los problemas de fase que comentábamos anteriormente y que pueden hacer colorear tímbricamente la señal, así como atenuar determinadas frecuencias incluso hacerlas desaparecer.

La angulación y el espaciamiento entre micrófonos permitirá modificar la sonoridad de determinados instrumentos y mejorar el balance de la imagen estéreo.

La próximidad a la fuente sonora determinará la relación entre sonido directo y reflejado, recreando la acústica natural ó modificándola mediante procesos artificiales.

En el capítulo nº 4 hablaremos en profundidad de microfonía y de sus técnicas de captación, profundizando en cada una de ellas y analizando ventajas e inconvenientes


ACÚSTICA FISIOLÓGICA Representación espacial de la imagen estéreo

Par ORTF

Cardioides coincidentes

Pares espaciados Par M-S

(Localizaciones en el plano horizontal)

Técnicas microfónicas


Captación estéreo, combinando pares espaciados y par ORTF

ortf

par espaciado


ACÚSTICA FISIOLÓGICA Representación espacial de la imagen estéreo

(Localizaciones en el plano horizontal y vertical)

Técnicas microfónicas

Captación y codificación

Surround


center

left right

50-100cm

Microfonía Schoeps MK21-MK41

Sistema Decca Tree Surround (Ron Streicher)

Soundfield MK-V

100CM

50CM

Schoeps MK 21(cardioide)

Schoeps MK 41(supercardioide)

unidad didáctica 2 acústica fisiológica · la acustica fisiológica nos muestra las...

Documents