ACÚSTICA FÍSICA

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ACÚSTICA FÍSICA

ACÚSTICA FÍSICA

Sonido Vibración mecánica capaz de producir una sensación auditiva.

Sensación auditiva producida por una vibración mecánica.

Acústica física

Acústica fisiológica y

psicoacústica

Electroacústica

Acústica arquitectónica

Acústica musical

Linguística y fonética

Megafonía

ACÚSTICA FÍSICA

La vibración sonora es una oscilación de las partículas de los

cuerpos elásticos y densos alrededor de su posición de reposo

Fuerza aplicada por unidad de superficie,

superpuesta a la presión atmosférica.

Unidad de medida, el Pascal (Pa).

PRESIÓN ACÚSTICA

Vibraciones por segundo (Hz). Indica

si un sonido es grave o agudo FRECUENCIA (f)

Tiempo que dura una vibración (s).

Inversa de la frecuencia PERÍODO (T)

Distancia recorrida por el sonido en

un período completo (m). LONGITUD DE ONDA (l)

Diferencia entre dos ondas sonoras

en un punto dado de sus ciclos (s). DIFERENCIA DE FASE (f)

Valor que indica si el sonido es fuerte o

débil. Habitualmente en V o en dB SPL. AMPLITUD DE SONIDO

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FRECUENCIA

Un sonido está formado por la superposición de muchas frecuencias. De estas, la “frecuencia

fundamental” determina la nota, y el resto de frecuencias que la acompaña determina el “timbre”

del sonido.

Los sonidos de frecuencia baja son sonidos “graves” (ej; contrabajo, tuba)

Los sonidos de frecuencia alta son sonidos “agudos” (ej; violín)

El ajuste de “tono” varía la cantidad de graves y de agudos de un sonido

Los sonidos de frecuencia inferior a 20 Hz no se perciben como continuos.

El oído no es capaz de percibir sonidos de frecuencia superior a 20.000 Hz.

La sensibilidad máxima del oído está entre 700 Hz y 6.000 Hz

La “respuesta en frecuencia” del oído humano va, por tanto, de los 20 a los

20.000 Hz.

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PRESIÓN ACÚSTICA

Presión atmosférica estática

A nivel de mar 1.013 mbares = 101.325 pascales (Pa) = 1.031 hPa.

Varía muy lentamente entorno el valor anterior.

Presión acústica = Presión instantánea – Presión atmosfèrica estática

Presión acústica

Variaciones producidas por una vibración mecánica.

Valores muy pequeños, entre 0 y 65 Pa

Presión instantánea

Valor absoluto de la presión en un lugar y momento determinado.

umbral de audición: 0,00002 Pa 0 dB SPL

conversación a 1 m: 0,02 Pa 60 dB SPL

tráfico intenso a 20 m: 0,25 Pa 82 dB SPL

martillo neumático a 1 m: 30 Pa 123 dB SPL

umbral de dolor: 65 Pa 130 dB SPL

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El pabellón auditivo recoge y orienta el sonido hacia el

interior del oído.

El canal auditivo amplifica los sonidos de nivel bajo y

produce cerumen para protegerse de los de nivel alto.

El tímpano vibra y trasmite mecánicamente la variación de

sonido (transductor acústico-mecánico).

La presión generada mueve el líquido linfático de la cóclea y

hace vibrar a dos membranas, entre las que está el órgano

de Corti

Las células receptoras (unas 24.000) del órgano de Corti

están conectadas al tejido nervioso y, por tanto, al cerebro.

Rango dinámico de presión acústica tolerado 0 ~ 130 dB SPL

Respuesta en frecuencia absoluta 20 ~ 20.000 Hz

Rango de frecuencias de mayor sensibilidad 1.000 a 5.000 Hz

Las células receptoras no se regeneran

• una lesión se traduce en pérdida de audición

• con la edad desciende la agudeza auditiva

PRESIÓN ACÚSTICA

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La diferencia de magnitud entre el umbral de audición y el de dolor

es tan elevada que necesitamos otra manera de medir estos valores

Normalmente el denominador es una

referencia fija y en función de la utilizada

se habla de un tipo u otro de dB.

El Decibelio (dB) permite manejar

números más pequeños y se acerca a las

características de la audición humana.

dB = 20 log (presión 1 / presión 2)

dB = 20 log (voltaje 1 / voltaje 2)

dB = 20 log (corriente 1 / corriente 2)

dB = 10 log (potencia 1 / potencia 2)

1 mV dBmV

0,775 V dBu (dBv) = dBm (1 mW) con 600 ohm

1 V dBV

20 mPa dB SPL umbral de audición (1 kHz)

Cada vez que se duplica la potencia entregada a

un altavoz se aumenta en 3 dB la presión sonora

PRESIÓN ACÚSTICA

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RUIDO Cualquier sonido no deseado.

Debe ser inferior al sonido

deseado para garantizar su

inteligibilidad.

SNR megafonía = nivel mensaje / nivel ruido > 15 dB SPL

Umbral de audición: 20 µPa 0 dB SPL

Lugares tranquilos 35 dB SPL

Salas de conferencias 45 dB SPL

Oficina privada 50 dB SPL

Conversación a 1 m: 20 mPa 60 dB SPL

Salas de embarque (Aeropuerto) 55 dB SPL

Andén estación (sin tren) 60 dB SPL

Andén estación (con tren) 75 dB SPL

Cines, teatros, exposiciones 65 dB SPL

Tráfico medio a 20 m 70 dB SPL

Restaurante, bar 70 dB SPL

Tráfico intenso a 20 m 80 dB SPL

Interior de autobús 90 dB SPL

Taller mecánico, montajes 95 dB SPL

Turbina de alternador a 1 m 110 dB SPL

Martillo neumático a 1 m: 30 Pa 123 dB SPL

Umbral de dolor: 65 Pa 130 dB SPL

Nivel lesivo 140 dB SPL

Para sonorizar los andenes de una

estación, el sistema de megafonía

deberá proporcionar 90 dB

Niveles de ruido de referencia

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La propagación de la onda de sonido se ve afectada por

la naturaleza del medio en que se transmite

ATENUACIÓN A medida que el sonido se aleja de la fuente que lo produce su

energía se reparte en volúmenes mayores y, por tanto, se atenúa.

Una fuente sonora puntual genera una onda de superficie

esférica cuyo nivel de presión sonora es inversamente

proporcional al cuadrado de la distancia.

Atenuación (dB SPL) = 20 log (distancia 1 / distancia 2)

Cada vez que se dobla la distancia la

presión sonora disminuye en 6 dB SPL*

*Algunos sistemas de altavoces generan ondas de supeficie

lineales con atenuaciones de 3 dB SPL al doblar la distancia.

ACÚSTICA FÍSICA

ACÚSTICA FÍSICA

Al chocar la onda sonora con una superficie una parte se

refleja, otra se refracta y/o absorbe y otra se transmite.

El sonido se refleja bien en superficies duras y rígidas, y mal

en superficies porosas, blandas y deformables.

La refracción del sonido es debida al gradiente de

temperatura de la atmósfera.

REFLEXIÓN / REFRACCIÓN / TRANSMISIÓN

(1) Rayo sonoro incidente

(2) Rayo sonoro reflejado

(3) Rayo sonoro refractado

(4) Rayo sonoro refractado y absorbido

(5) Rayo sonoro transmitido Grosor de las líneas proporcional a la

energía de cada frente de ondas

La refracción diurna puede dirigir

la onda sonora hacia el cielo.

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DIFRACCIÓN Cuando la onda sonora se encuentra con un objeto sufre una distorsión (se

desvía hacia la parte posterior del obstáculo).

Si el obstáculo es pequeño en comparación con la longitud de onda del sonido

éste se transmite por difracción.

Si el obstáculo es grande en comparación con la longitud de onda del sonido

aparecen zonas de “sombra” en la parte posterior del obstáculo.

Longitud de onda (l) = c/f

c = velocidad del sonido en el aire = 340 m/s

fmin = 20 Hz; lmax = 340/20 = 17 m

fmax = 20.000 Hz; lmin = 340/ 20.000 = 1,7 cm

EFECTO DEL VIENTO El viento puede desviar a la onda sonora hacia arriba (en contra del viento) o

hacia abajo (a favor del viento)

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El recinto acústico modifica las condiciones

de propagación del sonido

CAMPO DIRECTO, REFLEJADO Y DIFUSO

Campo directo es la zona en la que el sonido llega directamente al oyente.

Campo reflejado es la zona en la que el sonido llega al oyente desfasado después de haberse reflejado

en un obstáculo.

Campo difuso o reverberado es la zona en la que el sonido llega al oyente después de múltiples

reflexiones y sus desfases correspondientes.

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EFECTO HAAS

Si la diferencia es inferior a 5 ms, el cerebro localiza el sonido en función de la dirección que tuviera el

primer estímulo, aunque los otros provengan de direcciones diametralmente opuestas.

Si el retardo está entre los 5 y los 50 ms, el oyente escucha un único sonido, pero de intensidad doble

y localiza a la fuente a medio camino entre todas.

Si el sonido reflejado tarda más de 50 ms el cerebro distingue procedencia y retardo temporal.

Si es una reflexión única se denomina ECO.

Estudia la interpretación que hace el cerebro cuando recibe el mismo

sonido varias veces con diferencias temporales.

c = velocidad del sonido en el aire = 340 m/s

distancia = 340 50 10-3 = 17 m

En recintos de grandes dimensiones

la reverberación puede ser elevada

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REVERBERACIÓN A partir de los 20 ms, en función de la intensidad de las ondas

reflejadas, puede generarse la reverberación.

El tiempo de reverberación (TR o T60) es el tiempo que tarda un

sonido en perder 60 dB SPL.

Fórmula de Sabine

TR = (0,161 V)/(A a)

V: volumen local (m3)

A: superficie total (m2) paredes, techo y suelo

a: coeficiente de absorción medio del recinto

Uso de la sala T60

Locutorio de radio 0,2 ~ 0,4

Sala para voz 0,7 ~ 1,0

Teatro 0,9

Cine 1,0 ~ 1,2

Ópera 1,2 ~ 1,5

Música de cámara 1,3 ~ 1,7

Música sinfónica 1,6 ~ 2,0

Música coral y sacra 2,0 ~ 4,0

T60 corto favorece la inteligibilidad de la voz.

T60 largo enriquecen la música.

Monasterio de Santo Domingo de Silos

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INTELIGIBILIDAD La inteligibilidad depende de las condiciones acústicas del recinto (la

reverberación), el ruido ambiente y el equipo electroacústico.

RASTI %ALcons

Excelente 0,75 ~ 1,0 0 ~ 3%

Bueno 0,6 ~ 0,75 3 ~ 7 %

Regular 0,45 ~ 0,6 7 ~ 15 %

Pobre 0,3 ~ 0,45 15 ~ 33 %

Ininteligible 0,0 ~ 0,3 33 ~ 100 %

Se mide con la pérdida de articulación de consonantes (%

ALcons). Si supera el 15 % convierte al mensaje en

ininteligible.

Otra forma es calcular el índice de transmisión del habla

(STI o en su versión simplificada, RASTI).

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