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Artículos
y opiniones
El
sonido
El
sonido es la vibración de un medio elastico, bien sea
gaseoso, liquido o solido. Cuando nos referimos al sonido
audible por el oido humano, estamos hablando de la
sensacion detectada por nuestro oido, que producen las
rapidas variaciones de presion en el aire por encima y
por debajo de un valor estatico
Tipos de
sonidos
Este valor
estatico nos lo da la presion atmosferica (alrededor de
100.000 pascals) el cual tiene unas variaciones pequeñas
y de forma muy lenta, tal y como se puede comprobar en un
barometro.
¿Como son de pequeñas y de rapidas las variaciones de
presion que causan el sonido?. Cuando las rapidas
variaciones de presion se centran entre 20 y 20.000 veces
por segundo (igual a una frecuencia de 20 Hz a 20 kHz) el
sonido es potencialmente audible aunque las variaciones
de presion puedan ser a veces tan pequeñas como la
millonesima parte de un pascal. Los sonidos muy fuertes
son causados por grandes variaciones de presion, por
ejemplo una variacion de 1 pascal se oiria como un sonido
muy fuerte, siempre y cuando la mayoria de la energia de
dicho sonido estuviera contenida en las frecuencias
medias (1kHz - 4 kHz) que es donde el oido humano es mas
sensitivo.
El sonido lo puede producir diferentes fuentes, desde una
persona hablando hasta un altavoz, que es una membrana
movil que comprime el aire generado ondas sonoras.
La
frecuencia
Como hemos
visto el sonido se produce como consecuencia de las
compresiones y expansiones de un medio elastico, o sea de
las vibraciones que se generan en el.
La frecuencia de una onda sonora se define como el numero
de pulsaciones (ciclos) que tiene por unidad de tiempo
(segundo).La unidad correspondiente a un ciclo por
segundo es el herzio (Hz).
Las frecuencias mas bajas se corresponden con lo que
habitualmente llamamos sonidos "graves" , son
sonidos de vibraciones lentas. Las frecuencias mas altas
se corresponden con lo que llamamos "agudos" y
son vibraciones muy rapidas.
El espectro de frecuencias audible varia segun cada
persona, edad etc. Sin embrago normalmente se acepta como
el intervalos entre 20 Hz y 20 kHz.
El decibelio
El
decibelio es una unidad logaritmica de medida utilizada
en diferentes disciplinas de la ciencia. En todos los
casos se usa para comparar una cantidad con otra llamada
de referencia. Normalmente el valor tomado como
referencia es siempre el menor valor de la cantidad. En
algunos casos puede ser un valor promediado aproximado.
En Acústica la mayoria de las veces el decibelio se
utiliza para comparar la presion sonora, en el aire, con
una presion de referencia. Este nivel de referencia
tomado en Acústica, es una aproximacion al nivel de
presion minimo que hace que nuestro oido sea capaz de
percibirlo. El nivel de referencia varia logicamente
segun el tipo de medida que estemos realizando. No es el
mismo nivel de referencia para la presion acústica, que
para la intensidad acústica o para la potencia
acústica. A continuacion se dan los valores de
refeerncia.
Nivel de Referencia para la Presion Sonora (en el aire) =
0.00002 = 2E-5 Pa (rms)
Nivel de Referencia para la Intensidad Sonora ( en el
aire) = 0.000000000001 = 1E-12 w/m^2
Nivel de Referencia para la Potencia Sonora (en el aire)
= 0.00000000001 = 1E-12 w
Como su nombre indica el decibelio es la decima parte del
Bel. El Bel es el logaritmo en base 10 de la relacion de
dos potencias o intensidades. No obstante esta unidad
resulta demasiado grande por lo que se ha normalizado el
uso de la decima parte del Bel, siendo el decibel o
decibelio. La formula para su aplicacion es la siguiente,
partiendo que la intensidad acustica en el campo lejano
es proporcional al cuadrado de la presion acustica, se
define el nivel de presion sonora como:
Lp = 10log (p^2/pr) = 20 log p/pr
Siendo Lp = Nivel de Presion sonora; p la presion medida;
pr la presion de referencia (2E-5 Pa)
Como es facil ver el nivel de referencia siempre se
corresponde con el nivel de 0 dB:
Lp = 20log (0.00002/0.00002) = 20log(1) = 20 * 0 = 0 dB
Por la tanto en 0 dB tenemos el umbral de audicion del
oido humano, se supone que no es posible oir por debajo
de este nivel, o sea variaciones de nivel en la presion
del aire inferiores a 0,00002 pascal.
La razon por la que se utiliza el decibelio es que si no,
tendriamos que estar manejando numeros o muy pequeños o
exesivamente grandes, llenos de ceros, con lo que la
posibilidad de error seria muy grande al hacer calculos.
Ademas tambien hay que tener en cuenta que el
comportamiento del oido humano esta mas cerca de una
funcion logaritmica que de una lineal, ya que no percibe
la misma variacion de nivel en las diferentes escalas de
nivel, ni en las diferentes bandas de frecuencias.
El nivel
sonoro
Para medir
el nivel sonoro disponemos de los Sonometros. Estos
aparatos nos permiten conocer el Nivel de Presion sonora
o SPL (Sound Presure Level). Normalmente suelen ser
sistemas digitales y presentan en una pantalla de cristal
liquido los valores medidos. Estos siempre se dan como
decibelios dB y en referencia al valor antes señalado de
(2E-5 Pa). Con el sonometro es posible ademas del hallar
el valor rms de la presion, tambien ver los picos maximos
y niveles minimos de la medida. Como se vera en el
capitulo de ponderaciones, los sonometros normalmente no
dan la medida en dB lineales si no que dan ya con la
ponderacion y son dBA/dBC etc..
Una funcion muy utilizada a la hora de medir niveles de
presion acustica y que ofrecen los sonometros es la
medicion en modo Leq. Normalmente se utiliza el Leq 1´
(leq a un minuto). El sonometro mide las diferentes
presiones que se generan durante un tiempo determinado
(Leq X) siendo X = 1 minuto en nuestro caso, el valor que
nos da al finalizar el minuto de medida es un valor en dB
que equilvadria al de una señal de valor continuo
durante todo el minuto y que utilizaria la misma energia
que se ha medido durante el minuto. Hay que observar que
en una medida de un minuto los valores varian y si se
quiere determinar un valor medio de ruido hay que hacerlo
con la funcion Leq, de otra forma se obtendran valores
erroneos puesto que podemos tener valores de pico durante
un instante y no ser representativos del nivel de ruido
normal que se esta intentando determinar.
El dBA o
la ponderación -A-
En el
punto anterior hemos visto que el dB es un valor lineal,
quiere decir que los valores medidos son los valores
tomados como validos sin que sufran ninguna alteracion.
Si los valores de presion acústica los medimos de esta
forma, linealmente, aun siendo cierta dicha medida,
tendra poco valor en cuanto a la percepcion del odio
humano. El oido no se comporta igual para el mismo nivel
de presion en diferentes frecuencias. Por ejemplo tomemos
un sonido lineal en toda la banda de 20 Hz a 20 kHz
tenemos en todas las bandas un nivel de 30 dB, si nuestro
oido fuese lineal oiriamos los mismo o mejor con la misma
intensidad auditiva las frecuencias mas bajas, que las
medias y que las agudas. Sin embargo esto no es cierto el
oido humano tiene una menor sensivilidad en las
frecuencias mas graves, y en las mas agudas frente a las
medias. Lo que mas oimos por tanto son las frecuencias
medias, y las que menos las mas graves seguidas de las
mas agudas.
Como vemos es necesario encontrar una forma de ajustar
los niveles de dB que hemos medido con la percepcion que
el oido tiene de los mismos segun cada ferceuncia. Esta
correccion se realiza ponderando los dB medidos mediante
una tabla de ponderacion ya especificada y que se llama
tabla "A". Los decibelios ya ponderados en
"A" se representan como dBA y los no
ponderados, llamados lineales, como dB.
Por ejemplo si en una frecuencia de 100 Hz hemos medido
80 dB, al ponderarlo pasaran a ser 60,9 dBA, esto quiere
decir que un nivel de presion sonora de 80 dB en una
frecuencia de 100 Hz es oida por nuestro sistema de
audicion como si realmente tuviese 60,9 dBA y no 80 dB.
Sumando niveles de
sonido
Hemos
visto que el decibelio es una funcion logaritmica y por
tanto cuando hablamos de dB de presion sonora no es
posible sumarlos sin mas. Por ejemplo 30 dB + 30 dB no es
igual a 60 dB si no a 33 dB como vamos a ver a
continuacion.
Para poder sumar dos decibelios podemos emplear la
siguiente ecuacion:
Suma dB1 + dB2 = 10 log (10^(dB1/10) + 10^(dB2/10))
30 dB + 30 dB = 10 log(10^(30/10) + 10^(30/10) =
10 log(10^3 + 10^3) = 10 log ( 1000 + 1000) = 33 dB
La suma de dos dB nunca puede ser mas de 3 dB mas que el
mayor de los dos. Si la diferencia que hay entre los dos
valores a sumar es mayor de 10 dB la suma no tiene valor
practico y se toma el valor del mayor de los dos. Por
ejemplo si sumamos 20 dB + 10 dB el resultado sera igual
a 20 dB (aproximado). Solamente son significativos para
la suma los valores que tienen una diferencia menor a 10
dB.
El nivel
de sonido perjudicial
Por encima
de los 100 dBA es muy recomendable siempres que sea
posible utilizar protectores para los oidos. Si la
exposicion es prolongada, por ejemplo en puestos de
trabajos, se considera necesario el utilizar protectores
en ambientes con niveles de 85 dBA, siempre y cuando la
exposicion sea prolongada. Los daños producidos en el
oido por exposiciones a ruidos muy fuertes son
acumulativos e irreversibles, por lo que se deben de
extremar las precauciones. De la exposicion prolongada a
rudios se observan transtornos nerviosos, cardiacos y
mentales.
La
presión sonora
La presion
sonora como hemos visto antes, es la presion que se
genera en un punto determinado por una fuente sonora. El
nivel de presion sonora SPL se mide en dB(A) SPL y
determina el nivel de presion que realiza la onda sonora
en relacion a un nivel de referencia que es 2E-5 Pascal
en el aire.
Es el parametro mas facil de medir, se puede medir con un
sonometro. Su valor depende del punto donde midamos, del
local etc. Realmente no da mucha informacion sobre las
caracteristicas acusticas de la fuente, a no ser que se
haga un analisis frecuencial de los nivel de presion,
dado que el SPL siempre esta influenciado por la
distancia a la fuente, el local etc
La
Intensidad Acústica .
Se puede
definir como la cantidad de energia sonora transmitida en
una direccion determinada por unidad de area. Con buen
oido se puede citar dentro de un rango de entre
0.000000000001 w por metro cuadrado, hasta 1 w.
Para realizar la medida de intensidades se utiliza
actualmente analaizadores de doble canal con posibilidad
de espectro cruzado y una sonda que consiste en dos
microfonos separados a corta distancia. Permite
determinar la cantidad de energia sonora que radia una
fuente dentro de un ambiente ruidoso. No es posible
medirlo con un sonometro. El nivel de intensidad sonora
se mide en w/m2.
La
potencia acústica
La
potencia acústica es la cantidad de energia radiada por
una fuente determinada. El nivel de potencia Acústica es
la cantidad de energia total radiada en un segundo y se
mide en w. La referencia es 1pw = 1E-12 w.
Para determinar la potencia acustica que radia una fuente
se utiliza un sistema de medicion alrededor de la fuente
sonora a fin de poder determinar la energia total
irradiada.
La potencia acustica es un valor intrinseco de la fuente
y no depende del local donde se halle. Es como una
bombilla, puede tener 100 w y siempre tendra 100 w la
pongamos en nuestra habitacion o la pongamos dentro de
una nave enorme su potencia siempre sera la misma. Con la
potencia acustica ocurre lo mismo el valor no varia por
estar en un local reverberante o en uno seco.Al contrario
de la Presion Acústica que si que varia segun varie las
caracteristicas del local donde se halle la fuente, la
distancia etc.
Velocidad
de propagacion del sonido
La
velocidad de propagacion del sonido en el aire es de unos
334 m/s . y a 0º es de 331,6 m/s. La velocidad de
propagacion es proporcional a la raiz cuadrada de la
temperatura absoluta y es alrededor de 12 m/s mayor a 20º.
La velocidad es siempre independiente de la presion
atmosferica.
En el agua la velocidad de propagacion es de 1500 m/s. Es
posible obtener medidas de temperatura de los oceanos
midiendo la diferencia de velocidad sobre grandes
distancias.
Si necesitas mas datos sobre la propagacion del sonido en
los materiales recurre al CRC Handbook of Chemistry &
Physics.
Tiempo de
Reverberación
El Tiempo
de Reverberacion RT, es el tiempo que tarda una señal,
desde que esta deja de sonar, en atenuarse un nivel de 60
dB. Para realizar la medida se genera un ruido y se mide
a partir de que este deja de sonar, entonces se determina
el tiempo que tarda en atenuarse 60 dB.
El Tiempo de Reverberacion se mide de forma frecuencial,
esto es, un local no tiene el mismo RT en 200 Hz que en 4
kHz. Ello es debido a que el RT biene determinado por el
Volumen de la sala, y por los coeficientes de absorcion
de sus superficies, o si se prefiere por las superficies
con un coefiencte de absorcion determinado. Como los
coeficientes de absorcion de los diferentes materiales
que componen cualquie local no son iguales para todas las
frecuencias, las reflexiones generadas en el interior del
local seran diferentes para cada frecuencia y por lo
tanto el RT del local es diferente segun las frecuencias.
Para calcular la RT de un local sin realizar mediciones
se puede utilizar la formula de Sabine:
RT60 = 0,163 * (V/A)
V = Volumen de la sala en m3 y A = Superficie de
Absorcion en m2
Como norma cuanto mayor es el local mayor es el RT. Si
los materiales que lo componen internamete son poco
absorbentes el RT tambien aumentara.
El valor de RT es muy importante si se quiere conseguir
buenos niveles de inteligibilidad dentro de los locales.
Absorción
de los materiales
El
coeficiente de absorcion de un material es la relacion
entre la energia absorbida por el material y la energia
reflejada por el mismo. Dada esta formulacion su valor
siempre esta comprendido entre 0 y 1. El maximo
coefciente de absorcion esta determinado por un valor de
1 donde toda la energia que incide en el material es
absorbida por el mismo, y el minimo es 0 donde toda la
energia es reflejada.
El coeficiente de absorcion varia con la frecuencia y por
tanto los fabricantes de materiales acusticos dan los
coeficientes de absorcion por lo menos en resolucion de
una octava.
Sabiendo los materiales de una sala y sabiendo sus
coeficientes de absorcion podemos saber como sonora esa
sala en cada frecuencia y podremos tambien saber,
mediante la formula de Sabine, Eyring etc, el tiempo de
reverberacion tambien por frecuencias.
Eco,
Reverberación y Resonancia
Cuando se
genera un sonido en el interior de un local las
superficies que componen el mismo ocasionan una serie de
diferentes efectos dependiendo del las características
de dichas superficies.
Esto ocurre porque las ondas sonoras inciden en las
diferentes superficies y estas las reflejan de diferente
forma según su coeficiente de reflexión acústica.
Como es lógico, primero siempre se percibe el sonido
directo, esto es, el sonido que nos llega a nuestro oído
sin que aún se halla reflejado en ninguna superficie.
Una vez recibido el sonido directo, llegará a nuestros oídos,
con un retraso de tiempo con respecto al sonido directo,
el sonido reflejado por las superficies del local.
Tanto el retraso como el nivel sonoro del sonido
reflejado dependen de las características físicas del
local y sus superficies.
Si el retraso entre el sonido directo y el reflejado es
mayor de 1/10 de segundo, nuestro sistema de audición
será capaz de separar las dos señales y percibirlas
como tales, primero una y después la otra, esto es lo
que se entiende por eco. Por ejemplo: supongamos que
estamos dentro de un local de grandes dimensiones y una
persona que esta separada de nosotros a cierta distancia
nos dice "HOLA"; primero llegara a nuestros oídos
el "HOLA" del sonido directo, y en el caso de
un Eco este nos llegara como mínimo 1/10 segundo después,
por lo tanto oiremos "HOLA....(1/10 segundo
minimo)...HOLA", y lo interpretaremos efectivamente
como dos mensajes diferentes separados por un intervalo
de tiempo determinado. Sin embargo nuestro interlocutor
únicamente ha articulado un "HOLA".
Cuando en la misma situación que en el caso anterior, el
sonido reflejado nos llega con un tiempo inferior a 1/10
de segundo, nuestro sistema de audición no es capaz de
separar ambas señales y las toma como una misma pero con
una duración superior de esta. Normalmente esto se
entiende como reverberación. La reverberación de un
local se mide según su tiempo de reverberación (rt) en
segundos y varia según la frecuencia de análisis que se
utilize. Esto es debido a que los diferentes materiales
que componen las superficies del local no se comportan
por igual en todo el espectro sonoro, y por tanto los
coeficientes de absorción de cada superficie de un mismo
material varia según la frecuencia. Conociendo el tiempo
de reverberación de un local podemos saber como se
comportara el mismo en diferentes aplicaciones. Cuando el
tiempo de reverberación alcanza valores muy altos con
respecto al sonido directo, puede ocurrir un
enmascaramiento de este y se puede perder la capacidad de
entender la información contenida en el mensaje que se
percibe.
La resonancia se ocasiona cuando un cuerpo entra en
vibración por simpatía con una onda sonora que incide
sobre el y coincide su frecuencia con la frecuencia de
oscilación del cuerpo o esta es múltiplo entero de la
frecuencia de la onda que le incide.
El tono o
altura
Como ya
sabemos la frecuencia es una entidad física y por tanto
puede ser medida de forma objetiva por diferentes medios.
Por contra la altura o tono de un sonido es un fenómeno
totalmente subjetivo y por tanto no es posible medirlo de
forma objetiva.
Normalmente cuando se aumenta la frecuencia de un sonido,
su altura también sube, sin embargo esto no se da de
forma lineal, o sea no se corresponde la subida del valor
de la frecuencia con la percepción de la subida de tono.
La valoración subjetiva del tono se ve condicionada no
solo por el aumento de la frecuencia si no también por
la intensidad, y por el valor de dicha frecuencia. Para
frecuencias inferiores a 1.000 Hz (incluida esta), si se
aumenta la intensidad el tono disminuye, entre 1.000 Hz y
5.000 Hz el tono es prácticamente independiente de la
intensidad que tenga, por encima de 5.000 Hz el tono
aumenta si aumenta la intensidad.
La unidad de altura es el "Mel". (en ocasiones
se utiliza el "Bark" equivalente a
100"Mels").
El timbre
El timbre
hace posible que cada instrumento pueda tener un color
determinado y particular que lo distingue de otros aun
cuando su espectro sonoro pueda parecer similar.
El timbre esta formado por un conjunto de frecuencias de
alturas sonoras fijas (ámbito de formantes). De forma
sencilla se puede decir que el timbre lo forma la
frecuencia fundamental del instrumento, más su composición
armónica.
La frecuencia fundamental de dos instrumentos diferentes
puede ser la misma, pero su composición armónica es
diferente y es lo que hace que los podamos distinguir.
Por ejemplo: si generamos una frecuencia de 440 Hz con un
piano y con una guitarra, aun cuando ambos están
afinados en la misma frecuencia y generando la misma,
cada uno suena diferente. Esto es debido a que cada
instrumento genera una serie de armónicos según la
construcción del propio instrumento, en el piano el arpa
metálico y la caja generan una serie de armonicos con
una serie de niveles sonoros que le dan su sonido
característico. En la guitarra la caja, las cuerdas etc
le confieren a la misma frecuencia un sonido diferente.
La forma de ejecutar el instrumento y la intensidad hacen
también que el timbre varíe, al hacer variar su
composición armónica.
El efecto
doppler
El efecto
Doppler se origina cuando hay un movimiento relativo
entre la fuente sonora y el oyente cuando cualquiera de
los dos se mueven con respecto al medio en el que las
ondas se propagan. El resultado es la aparente variación
de la altura del sonido. Existe una variación en la
frecuencia que percibimos con la frecuencia que la fuente
origina.
Para entenderlo mejor supongamos que estamos paradas en
el anden de una estación, a lo lejos un tren viene a
gran velocidad con la sirena accionada, mientras el tren
este lejos de nosotros oiremos el silbido de la sirena
como una frecuencia determinada, cuando el tre pase
delante nuestro y siga su camino, el sonido de la sirena
cambia con respecto al estábamos oyendo y con respecto
al que vamos a oír una vez que el tre nos rebasa y sigue
su camino.
La frecuencia que aparente se puede determinar según las
siguientes fórmulas:
Fuente móvil
fx = (c/(c-u))fs
Receptor en movimiento:
fx = ((c-v)/c)fs
Ambos en movimiento:
fx = ((c-v)/(c-u))fs
fx = Frecuencia aparente
c = Velocidad del sonido
v = Velocidad del observador
u = Velocidad de la fuente
fs = Frecuencia de la fuente
La octava
El termino
de octava se toma de una escala musical, se considera el
intervalo entre dos sonidos que tienen una relación de
frecuencias igual a 2 y que corresponde a ocho notas de
dicha escala musical. Por ejemplo: si comenzamos con una
nota como DO, la octava completa será:
DO-RE-MI-FA-SOL-LA-SI-DO. Si el primer DO estaba afinado
en 440 Hz el segundo estará en 880 Hz, ya que hemos
indicado que en la octava hay una relación de
frecuencias igual a 2.
En el caso de un ecualizador gráfico de una octava, las
frecuencias centrales de los filtros podían ser las
siguientes: 16 Hz - 31,5 Hz - 63 Hz - 125 Hz - 250 Hz -
500 Hz - 1kHz - 2 kHz - 4 kHz - 8 kHz - 16 kHz. En
algunos casos la relación de 2:1 de la octava no se
cumple exactamente.
Cuando se necesitan filtros de mayor precisión, de un
ancho de banda mas estrecho, se puede dividir la octava
en valores mas pequeños, por ejemplo: la media octava
divide cada octava en dos, y por tanto tendremos el doble
de puntos que en una octava, siguiendo con el ejemplo
empleado en una octava tendríamos: 16 Hz - 22,4 Hz -
31,5 Hz - 45 Hz - 63 Hz - 90 Hz - 125 Hz - 180 Hz - 250
Hz - 355 Hz - 500 Hz - 710 Hz - 1kHz - 1,4 kHz - 2 kHz -
2,8 kHz - 4 kHz - 5,6 kHz - 8 kHz - 11,2 kHz - 16 kHz.
En el caso de un tercio de octava, cada intervalo de la
octava se divide en tres partes con lo que tendremos tres
veces mas de filtros para poder ajustar, quedando los
cortes como siguen : 16 Hz - 20 Hz - 25 Hz - 31,5 Hz - 40
Hz - 50 Hz - 63 Hz - 80 Hz - 100 Hz - 125 Hz - 160 Hz -
200 Hz - 250 Hz - 315 Hz - 400 Hz - 500 Hz - 630 Hz - 800
Hz - 1 kHz - 1,25 kHz - 1,6 kHz - 2 kHz - 2,5 kHz - 3,15
kHz - 4 kHz - 5 kHz - 6,3 kHz - 8 kHz - 10 kHz - 12,5 kHz
- 16 kHz.
Filtro de
ancho de banda constante
Un filtro de ancho de banda constante consiste básicamente
en un filtro de banda estrecha sintonizable y constante.
Esto nos permite seleccionar la frecuencia central que
deseamos y también el ancho de banda del filtro. El
ancho de banda del filtro viene dado por el siguiente
valor:
w = f2 - f1
Siendo w = ancho de banda del filtro, f2 = frecuencia
superior y f1 = frecuencia inferior.
Y la frecuencia central del filtro se obtiene normalmente
de:
fc = Raíz Cuadrada(f1*f2)
La frecuencia central se puede ajustar a cualquier punto
del espectro y mantienen siempre el mismo ancho de banda.
Por ejemplo: supongamos que tenemos un filtro de ancho de
banda constante con un ancho de banda de 20 Hz, si lo
colocamos de forma que la frecuencia inferior sea 100 Hz
(f1) la superior será igual a 120 Hz y su frecuencia
central será 109,54 Hz aproximadamente. Si ahora nos
desplazamos a un margen de frecuencias superior, f1 =
4.000 Hz, f2 será igual a 4020 Hz y la frecuencia
central será 4010 Hz. Como se ve el ancho de banda
siempre es constante y no varia al variar el punto de
trabajo del filtro.
Filtro de
ancho de banda proporcional
Los
filtros de ancho de banda proporcional son filtros que
cumplen laremisa de f2/f1 =constante, o sea que si
dividimos la frecuencia superior por la inferior siempre
nos tiene que dar un valor que sea constante, por lo que
el ancho de banda es proporcional a la frecuencia
central. En el caso de un filtro de octava y de tercio de
octava la relación de proporción es :
Octava f2/f1 = 2
Tercio de Octava f2/f1 = 2^(1/3)
Como es fácil deducir el ancho de banda de este tipo de
filtros varia al variar la frecuencia, cuanto mas subimos
mayor es el ancho de banda, siempre manteniendo la
proporción expresada según el filtro sea de octava,
tercio etc.
Cada vez que subimos una octava doblamos el ancho de
banda del filtro. Por ejemplo supongamos que estamos
trabajando con un filtro de 1/3 de octava y nos situamos
en la frecuencia de 100 Hz tenemos que la frecuencia
inmediatamente inferior es 80 Hz y la superior 125,
podemos obtener la relación de proporcionalidad del
filtro según:
f2/f1 = constante
125/80 = 1,56
Podemos ver que tenemos un valor de 1,56 y que
corresponde a un ancho de banda de
f2-f1 = 125-80 = 45 Hz.
Si ahora con el mismo valor de la proporción (1,56)
colocamos el filtro en la frecuencia central de 200 Hz en
lugar de los 100 Hz de antes, veremos que la proporción
se mantiene pero el ancho de banda aumenta justo al
doble:
f2/f1 = 250/160 = 1,56
f2-f1 = 250 - 160 = 90 Hz
Cada vez que subamos la frecuencia central aumentara el
ancho de banda del filtro en la proporción expresada (1
octava =2 y 1/3 octava = 2^(1/3)). Cada vez que doblamos
la frecuencia se dobla el ancho de banda del filtro. Por
lo tanto este tipo de filtros resultan mas precisos en
las frecuencias bajas que en las altas, ya que en
frecuencias como 8 kHz el ancho de banda aumenta hasta
3.700 Hz mientras que como hemos visto para el mismo
filtro en la frecuencia de 100 Hz tiene un ancho de banda
de 45 Hz.
Los filtros proporcionales con resoluciones de octava,
tercio etc son los mas utilizados tanto en analizadores
como en ecualizadores para fines musicales y acusticos.
El ruido
rosa
El ruido rosa es un ruido cuyo nivel sonoro esta
caracterizado por un descenso de tres decibelios por
octava.
Cuando el ruido rosa se visualiza en un analizador con
filtros de octava, el ruido se ve como si todas las
bandas de octava tuviesen el mismo nivel sonoro, lo cual
es cierto, pero el ruido rosa no tiene el mismo nivel en
todas las frecuencias.
Esto ocurre por que como hemos visto en el capitulo
anterior los filtros de octava, tercio etc, son filtros
proporcionales y por tanto cada vez que subimos una
octava, doblamos el ancho de banda y por ese motivo el
ruido rosa decrece 3 dB por octava, justo la proporción
en que aumenta el ancho de banda, el doble. De esta forma
visualizamos el ruido rosa como un ruido de nivel
constante en todas las bandas de octava.
Se utiliza para analizar el comportamiento de salas,
altavoces, equipos de sonido etc. Es una señal conocida,
mismo nivel en todas las bandas (sonido
"plano") , y si lo amplificamos con un altavoz
dentro de una sala podemos conocer datos sobre el
comportamiento acústico del altavoz, la sala etc.
Normalmente se genera entre 20 Hz y 20 kHz. Su sonido es
muy parecido al que podemos oír cuando se sintoniza
entre dos emisoras de FM, en el espacio que se recibe únicamente
el ruido, es como un soplido.
El ruido
blanco
El ruido blanco es
un ruido cuyo nivel es constante en todas las
frecuencias. Si lo visualizamos con un anlizador con
filtros de octava, veremos que el espectro mostrado no es
lineal como hemos dicho que es el ruido blanco, si no que
aumenta 3 dB por octava. Esto se debe al mismo fenómeno
que con el ruido rosa, al doblar la octava se dobla el
ancho de banda y si se tenemos el mismo nivel sonoro en
todas las frecuencias, el nivel sonoro por octava se
doblara y aumentara 3 dB con respecto al anterior.
Disminución
espacial del nivel sonoro
Si tenemos una fuente sonora determinada, y estamos
situados a una distancia de ella, al alejarnos o
acercarnos el nivel de presión sonora varia según las
características de la fuente, el lugar donde se
encuentre y la distancia entre otros factores. Podemos
calcular el nivel de presión acústica dentro de un
local en cualquier punto con la siguiente formula:
Lp = Lw + 10 log ((Q/4*Pi*r*2)+(4/R))
Lp = Nivel de presión sonora.
Lw = Nivel de potencia de la fuente sonora en dB.
Q = Directividad de la fuente sonora.
r = distancia entre la fuente y el punto de medida en
metros.
R = constante acústica del local (m2).
En espacios al aire libre se considera que cada vez que
se dobla la distancia entre la fuente sonora y el oyente,
se disminuye el nivel sonoro en 6 dB. Por ejemplo
supongamos que estamos escuchando un altavoz a una
distancia de 10 metros, si utilizamos un sonometro y
medimos el nivel de presión acústica obtenemos un valor
supuesto de 80 dB, si ahora nos distanciamos 10 metros
mas, o sea doblamos la distancia del punto inicial,
obtendremos una lectura de 74 dB, 6 dB menos que en el
primer punto, si por ultimo nos alejamos 20 metros de
este ultimo punto, doblando así su distancia, estamos a
40 metros de la fuente, obtendremos también un descenso
de 6 dB, tendremos por tanto, 68 dB.
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