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Sistemas AcústicosClase 125-05-2013
Definición del Sonido El sonido se puede definir de formas muy diversas. De todas ellas, las máshabituales son las siguie...
Generación y propagación del sonido El elemento generador del sonido se denomina fuente sonora (tambor,cuerda de un violí...
Generación y propagación del sonido El elemento generador del sonido se denomina fuente sonora (tambor,cuerda de un violí...
Generación y propagación del sonido Si se considera como fuente sonora, por ejemplo, un tambor, un golpesobre su membrana...
Generación y propagación del sonido
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Generación y propagación del sonido
Generación y propagación del sonido
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Generación y propagación del sonido
Espectro Frecuencial La gran mayoría de los sonidos que percibimos no constan únicamente deuna sola frecuencia, sino que ...
Clasificación de los sonidos Los sonidos se dividen en deterministas y aleatorios. Los primeros se puedenrepresentar siem...
Sonidos deterministas
Sonidos deterministas
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Sonidos deterministas
Sonidos deterministas Sonido transitorio Sonido resultante de la brusca liberación de energía bajo la forma, porejemplo,...
Sonidos deterministas
Sonidos deterministas Sonidos aleatorios Los sonidos aleatorios están formados por muchas frecuencias de valorimpredecib...
Sonidos deterministas Un sonido aleatorio característico es el ruido blanco. Se define como aquelruido que presenta una d...
Sonidos deterministas
Banda de Frecuencias Las notas inferior y superior de un piano de 88 teclas tienen unasfrecuencias fundamentales de 27,5 ...
Banda de Frecuencias
Banda de Frecuencias En el caso de la audición humana, la banda de frecuencias audibles parauna persona joven y sana se e...
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Velocidad de Propagación del Sonido Si bien el aire constituye el medio habitual de propagación de las ondassonoras, conv...
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Nivel de presión sonora (SPL) Ahora bien, la utilización de dicho valor eficaz da lugar a una serie deproblemas cuyo orig...
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Nivel de presión sonora (SPL)Fuente Sonora Nivel de presión Sonora(dB)Valoración Subjetiva delNivelDespegue avión (a 60m) ...
Nivel de presión sonora (SPL)Tabla 1.1 Niveles de presión sonora correspondientes a sonidos yruidos típicos, y valoración ...
Nivel de presión sonora (SPL) En la figura 1.11 se representan los niveles medios de presión sonora a 1mde distancia prod...
Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f) Como se h...
Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f)Figura 1.12...
Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f) A partir ...
Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f) Para dich...
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Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f) Una vez d...
Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f)
Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f) Según se ...
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  1. 1. Sistemas AcústicosClase 125-05-2013
  2. 2. Definición del Sonido El sonido se puede definir de formas muy diversas. De todas ellas, las máshabituales son las siguientes: Vibración mecánica que se propaga a través de un medio materialelástico y denso (habitualmente el aire), y que es capaz de producir unasensación auditiva. De dicha definición se desprende que, a diferencia dela luz, el sonido no se propaga a través del vacío y, además, se asocia conel concepto de estímulo físico. Sensación auditiva producida por una vibración de carácter mecánicoque se propaga a través de un medio elástico y denso
  3. 3. Generación y propagación del sonido El elemento generador del sonido se denomina fuente sonora (tambor,cuerda de un violín, cuerdas vocales, etc.). La generación del sonido tienelugar cuando dicha fuente entra en vibración. Dicha vibración estransmitida a las partículas de aire adyacentes a la misma que, a su vez, latransmiten a nuevas partículas contiguas. Las partículas no se desplazan con la perturbación, sino que simplementeoscilan alrededor de su posición de equilibrio. La manera en que laperturbación se traslada de un lugar a otro se denomina propagación dela onda sonora
  4. 4. Generación y propagación del sonido El elemento generador del sonido se denomina fuente sonora (tambor,cuerda de un violín, cuerdas vocales, etc.). La generación del sonido tienelugar cuando dicha fuente entra en vibración. Dicha vibración estransmitida a las partículas de aire adyacentes a la misma que, a su vez, latransmiten a nuevas partículas contiguas. Las partículas no se desplazan con la perturbación, sino que simplementeoscilan alrededor de su posición de equilibrio. La manera en que laperturbación se traslada de un lugar a otro se denomina propagación dela onda sonora
  5. 5. Generación y propagación del sonido Si se considera como fuente sonora, por ejemplo, un tambor, un golpesobre su membrana provoca una oscilación. Cuando la membrana sedesplaza hacia fuera, las partículas de aire próximas a su superficie seacumulan creándose una zona de compresión, mientras que en el casocontrario, dichas partículas se separan, lo cual da lugar a una zona deenrarecimiento o dilatación (como se denota en las siguiente figura 1.1).
  6. 6. Generación y propagación del sonido
  7. 7. Generación y propagación del sonido
  8. 8. Generación y propagación del sonido
  9. 9. Generación y propagación del sonido
  10. 10. Generación y propagación del sonido
  11. 11. Generación y propagación del sonido
  12. 12. Generación y propagación del sonido
  13. 13. Espectro Frecuencial La gran mayoría de los sonidos que percibimos no constan únicamente deuna sola frecuencia, sino que están constituidos por múltiples frecuenciassuperpuestas. Incluso cada uno de los sonidos generados por uninstrumento musical están formados por más de una frecuencia. Se puede conocer qué frecuencias componen un sonido observando eldenominado espectro frecuencial (o simplemente espectro) del mismo,entendiendo por tal la representación gráfica de las frecuencias que lointegran junto con su correspondiente nivel de presión sonora.
  14. 14. Clasificación de los sonidos Los sonidos se dividen en deterministas y aleatorios. Los primeros se puedenrepresentar siempre mediante una expresión matemática que indica laforma en que varía la correspondiente presión sonora en función deltiempo. Los segundos, en cambio, van asociados a vibraciones irregularesque nunca se repiten exactamente y que, por tanto, solamente se puedendescribir mediante parámetros estadísticos. A continuación se definen los sonidos más representativos pertenecientesa cada grupo.
  15. 15. Sonidos deterministas
  16. 16. Sonidos deterministas
  17. 17. Sonidos deterministas
  18. 18. Sonidos deterministas
  19. 19. Sonidos deterministas Sonido transitorio Sonido resultante de la brusca liberación de energía bajo la forma, porejemplo, de explosiones o impactos. Es de aparición repentina y tiene unaduración breve. A diferencia de los sonidos periódicos comentadosanteriormente, contiene un gran número de componentes frecuencialesque no guardan una relación armónica entre sí, sino que forman unespectro continuo. Una palmada constituye un ejemplo de este tipo de sonidos. En la figura 1.6 se representa un sonido transitorio denominado pulsorectangular, así como su espectro frecuencial.
  20. 20. Sonidos deterministas
  21. 21. Sonidos deterministas Sonidos aleatorios Los sonidos aleatorios están formados por muchas frecuencias de valorimpredecible. Habitualmente reciben el nombre de ruidos (ruido = sonidono deseado). En este caso, en lugar de utilizar el espectro frecuencial, se hace uso de lallamada densidad espectral de potencia, es decir, de la potencia sonorapor unidad de frecuencia.
  22. 22. Sonidos deterministas Un sonido aleatorio característico es el ruido blanco. Se define como aquelruido que presenta una densidad espectral de potencia constante. Unejemplo de este tipo de ruido es el generado por una cascada de agua. En la figura 1.7 se aprecia la evolución temporal de un sonido aleatorio ysu correspondiente densidad espectral de potencia.
  23. 23. Sonidos deterministas
  24. 24. Banda de Frecuencias Las notas inferior y superior de un piano de 88 teclas tienen unasfrecuencias fundamentales de 27,5 Hz y 4.400 Hz, respectivamente. Laprimera corresponde a un sonido muy grave, mientras que la segunda vaasociada a uno muy agudo. Por consiguiente, un sonido grave estácaracterizado por una frecuencia baja, en tanto que uno agudo lo estápor una frecuencia alta. El conjunto de frecuencias situado entre ambos extremos se denominabanda o margen de frecuencias del piano. Dicha definición es válida paracualquier fuente sonora. En la figura 1.8 se muestran las bandas de frecuencias asociadas a diversosinstrumentos musicales y a la voz humana
  25. 25. Banda de Frecuencias
  26. 26. Banda de Frecuencias En el caso de la audición humana, la banda de frecuencias audibles parauna persona joven y sana se extiende, aproximadamente, de 20 Hz a20.000 Hz (o bien 20 kHz). Las frecuencias inferiores a 20 Hz se llamansubsónicas y las superiores a 20 kHz ultrasónicas, dando lugar a losinfrasonidos y ultrasonidos, respectivamente.
  27. 27. Velocidad de Propagación del Sonido
  28. 28. Velocidad de Propagación del Sonido Si bien el aire constituye el medio habitual de propagación de las ondassonoras, conviene tener presente que el sonido puede propagarse através de cualquier otro medio elástico y denso. Cuanto más denso y menos elástico sea el medio, mayor será la velocidaddel sonido. Por ejemplo, la velocidad de propagación del sonidogenerado por un tren a través de los rieles es mucho mayor que a travésdel aire, por lo que la vibración del riel se percibirá mucho antes que elsonido aéreo debido a dicho tren.
  29. 29.
  30. 30.
  31. 31.
  32. 32. Nivel de presión sonora (SPL)
  33. 33. Nivel de presión sonora (SPL) Ahora bien, la utilización de dicho valor eficaz da lugar a una serie deproblemas cuyo origen se halla en el comportamiento del oído humano yque a continuación se exponen: La gama de presiones a las que responde el oído, desde el valor umbralde audición hasta el que causa dolor, es extraordinariamente amplia.
  34. 34. Nivel de presión sonora (SPL)
  35. 35. Nivel de presión sonora (SPL)
  36. 36. Nivel de presión sonora (SPL) Nuestro sistema auditivo no responde linealmente a los estímulos querecibe, sino que más bien lo hace de forma logarítmica. Por ejemplo, si la presión de un tono puro de 1 kHz se dobla, la sonoridad, osensación subjetiva producida por el mismo, no llegará a ser el doble. Dehecho, para obtener una sonoridad doble, es necesario multiplicar lapresión sonora por un factor de 3.16.
  37. 37. Nivel de presión sonora (SPL)
  38. 38. Nivel de presión sonora (SPL)
  39. 39. Nivel de presión sonora (SPL)
  40. 40. Nivel de presión sonora (SPL)Fuente Sonora Nivel de presión Sonora(dB)Valoración Subjetiva delNivelDespegue avión (a 60m) 120Muy elevadoEdificio en construcción 110Martillo neumático 100Camión Pesado (a 15m) 90Calle (ciudad) 80ElevadoInterior automóvil 70
  41. 41. Nivel de presión sonora (SPL)Tabla 1.1 Niveles de presión sonora correspondientes a sonidos yruidos típicos, y valoración subjetiva asociadaFuente Sonora Nivel de presiónSonora (dB)Valoración Subjetivadel NivelConversación normal(a 1m)60 ModeradoOficina, aula 50Sala de estar 40Dormitorio (noche) 30 BajoEstudio deradiodifusión20
  42. 42. Nivel de presión sonora (SPL) En la figura 1.11 se representan los niveles medios de presión sonora a 1mde distancia producidos por una persona hablando con diferentesintensidades de voz.
  43. 43. Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f) Como se ha comentado anteriormente, la banda de frecuencias audiblespara una persona joven con una audición normal, va desde 20 Hz (sonidosmás graves) hasta 20.000 Hz o 20 kHz (sonidos más agudos). Ahora bien, el oído humano no tiene la misma sensibilidad para todo estemargen de frecuencias. En la figura 1.12 se observa la variación de los umbrales de audición y dedolor en función de la frecuencia.
  44. 44. Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f)Figura 1.12 Niveles audibles en función de la frecuencia
  45. 45. Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f) A partir de la observación de la figura 1.12, se extraen las siguientesconclusiones: Para niveles bajos de presión sonora, el oído es muy insensible a bajasfrecuencias, es decir, el nivel de presión sonora de un sonido grave tieneque ser mucho más elevado que el correspondiente a un sonido defrecuencias medias para que ambos produzcan la misma sonoridad. Por ejemplo, un nivel SPL = 70 dB, a 20 Hz, produce la misma sonoridad queun nivel SPL = 5 dB, a 1 kHz (sonoridad = sensación subjetiva de nivelsonoro).
  46. 46. Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f) Para dichos niveles bajos, el oído también presenta una cierta atenuacióna altas frecuencias. A medida que los niveles aumentan, el oído tiende a responder de formamás homogénea en toda la banda de frecuencias audibles, hasta elpunto de que cuando son muy elevados, la sonoridad asociada a tonospuros de diferente frecuencia es muy parecida.
  47. 47. Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f) Este cambio de comportamiento del oído en función del nivel de señalexplica el hecho de que al subir el volumen del amplificador de un equipode música, se percibe un mayor contenido de graves y agudos del pasajemusical reproducido. Igualmente pone de manifiesto la confusión que puede surgir alseleccionar unas cajas acústicas de parecida calidad: las de mayorrendimiento, y que por tanto radian más potencia sonora para la mismapotencia eléctrica aplicada, pueden producir la sensación de que suenanmejor, exclusivamente debido a que la percepción de graves y agudos esmayor.
  48. 48. Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f) Una vez descrito el comportamiento del oído humano desde el punto devista de la percepción de niveles en función de la frecuencia, esconveniente establecer una comparación entre los mismos y las zonasrepresentativas de generación sonora asociada a la voz humana y a losinstrumentos musicales convencionales (figura 1.13).
  49. 49. Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f)
  50. 50. Percepción del sonido en función de la frecuenciaRelación entre niveles de presión sonora (SPL) y frecuencia(f) Según se puede apreciar, la capacidad de la persona como receptoradel sonido es mucho mayor que como emisora.
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