TRABAJO DE:

“ESTADOS SOLIDOS Y ONDAS MECÁNICAS”

TEMA:

“AUDIO”

DOCENTE:

ING. VERONICA MORA

FACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELECTRONICA EN CONTROL AUTOMATICO Y REDES INDUSTRIALES

ELECTRONIC TEAM

SEMESTRE:

SEGUNDO “B”

Riobamba - Ecuador

04/01/2010

1. AUDIO

LAS ONDAS ACUSTICAS

Se generan en medio, ya sea fluido o sólido, cuando un dispositivo adecuado vibra y hace vibrar el medio que le rodea. En el aire, el objeto vibrante se mueve hacia delante y comprime el aire que se encuentra ante él, que después se expansiona. La onda acústica no es más queun movimiento de vibración de las partículas del medio que origina una serie de compresiones y expansiones de las regiones por donde se propaga.

Estas ondas, en fluidos, son siempre longitudinales. La ausencia de elasticidad de forma en este medio, hace que la vibración sólo se transmita a las moléculas situadas sobre la línea de propagación de la onda, longitudinalmente.

La velocidad de propagación de las ondas acústicas es, en general, independiente de la frecuencia y amplitud del foco emisor, estando ligada a las características elásticas del medio y a las variables termodinámicas, como temperatura, presión y densidad.

La recepción de las ondas sonoras se realiza por el oído humano, pero existen además numerosos dispositivos capaces de vibrar cuando llegan esas ondas y transformarlas en cualquier otra forma de energía. Se denominan transductores y son, por ejemplo, los micrófonos y los altavoces.

SEÑAL DE AUDIO

Una señal de audio es una señal analógica eléctricamente exacta a una señal sonora;

normalmente está acotada al rango de frecuencias audibles por los seres humanos que está

entre los 20 y los 20.000 Hz, aproximadamente (el equivalente, casi exacto a 10 octavas).

Dado que el sonido es una onda de presión se requiere un transductor de presión

(un micrófono) que convierte las ondas de presión de aire (ondas sonoras) en señales

eléctricas (señales analógicas).

La conversión contraria se realiza mediante un altavoz —también llamado altoparlante en

algunos países latinoamericanos, por traducción directa del inglés loudspeaker—, que

convierte las señales eléctricas en ondas de presión de aire.

Un sólo micrófono puede captar adecuadamente todo el rango audible de frecuencias, en

cambio para reproducir fidedignamente ese mismo rango de frecuencias suelen requerirse dos

altavoces (de agudos y graves) o más.

Una señal de audio se puede caracterizar, someramente, por su dinámica (valor de pico, rango

dinámico, potencia, relación señal-ruido) o por su composición espectral (ancho de banda,

frecuencia fundamental, armónicos, distorsión armónica, etc.).

Así, por ejemplo, una señal que represente voz humana (señal vocal) no suele tener

información relevante más allá de los 10 kHz, y de hecho en telefonía fija se toman sólo los

primeros 3.8 kHz. Con 2 kHz basta para que la voz sea comprensible, pero no para reconocer al

hablante.

FORMATO DE ARCHIVO DE AUDIO

Un formato de archivo de audio es un contenedor multimedia que guarda una grabación

de audio (música, voces, etc.). Lo que hace a un archivo distinto del otro son sus propiedades;

cómo se almacenan los datos, sus capacidades de reproducción, y cómo puede utilizarse el

archivo en un sistema de administración de archivos (etiquetado).

Existen diferentes tipos de formato según la compresión del audio.

Por un lado hay formatos de audio sin compresión como es el caso de WAV, y por otro hay

formatos de audio con pérdida y formatos de audio sin pérdida.

Algunos formatos de audio son:

WAV

MPEG

MIDI

AU

1.1 EL OÍDO HUMANO El oído es el receptor humano del sonido que convierte los estímulos acústicos en sensaciones sonoras. Anatómicamente se divide en tres partes:

Oído externo, formado por el pabellón auditivo, el conducto auditivo y la membrana timpánica.

Oído medio, constituido por el tímpano y la cadena de huesecillos (martillo,

yunque y estribo).

Oído interno, es la parte más compleja e importante, donde se diferencia un vestíbulo o cámara de entrada, los canales semicirculares y la cóclea o caracol.

El oído comienza su función auditiva recogiendo mediante el pabellón auditivo la energía acústica exterior y llevándola hasta la membrana timpánica. El tímpano vibra, transmitiendo esta vibración, a través de la cadena de huesecillos, hasta el oído interno.

En el oído medio esta la llamada trompa de Eustaquio, que es un tubo que permite la entrada y salida de aire para establecer el equilibrio entre las presiones internas y externas.

El caracol es un tubo de paredes óseas, arrollado en espiral, que contiene un líquido linfático y está dividido longitudinalmente en dos cámaras por la membrana basilar. Las vibraciones pasan desde el líquido linfático hasta esa membrana. Las células del nervio acústico están distribuidas sobre la membrana basilar y de ésta reciben los estímulos que transportados al cerebro permiten la audición.

El proceso de audición pasa, pues, por tres etapas: recepción, transmisión y percepción.

El decibelio La audición es un fenómeno subjetivo y el oído no presenta la misma sensibilidad para todas las frecuencias e intensidades. La magnitud que lo define es la sensación de sonoridad, S, que nos indica la intensidad que el sonido parece tener cuando la recibimos en el oído medio. Existe una intensidad mínima para la cual no hay sensación sonora, el umbral de audición. La unidad de sonoridad es el belio, que en general se utiliza siempre que se comparan dos intensidades. Como el belio resulta demasiado grande se suele emplear comúnmente la décima parte del mismo, es decir el decibelio (db). Algunos ejemplos de valores de sensación de sonoridad son: 20 db para la conversación en voz baja, 50 db para una conversación en voz alta, 70 db para el tráfico en ciudad y 120 db para una sensación dolorosa en el oído

El oído humano puede acomodarse a intervalos de presiones e intensidades sonoras bastante grandes: entre 2x10-5 y 20 N/m2 para la amplitud de la presión y desde 10-12 hasta 1 w/m2 para la intensidad. El valor más bajo en ambos casos se toma como umbral de audición, mientras que el más alto, que produce sensación dolorosa en la mayoría de las personas, es el umbral de dolor. Debido a este gran intervalo al que resulta sensible el oído se utilizan escalas logarítmicas para describir los niveles de presión y de intensidad de una onda sonora.

1.2 CURVAS DEL UMBRAL DE AUDICION Los umbrales absolutos de la audición son aquellos valores de uno de los parámetros del estímulo físico a partir del cual la sensación comienza a o deja de producirse.

UMBRAL DE AUDICIÓN

Es el nivel de presión sonora mínimo capaz de provocar una sensación auditiva. El umbral no es un límite preciso, sino que se define para una probabilidad del 50%de que el sonido sea oído. Depende de las características del sonido (tales como la frecuencia e intensidad), de la forma en que se presente al oyente y del punto en el que se mida el nivel de presión sonora. Un umbral medido en presencia de ruido se denomina umbral enmascarado y depende del nivel de ruido de fondo y del ancho de banda crítico.

Si una persona se expone a un ruido por encima de determinado nivel crítico y luego se retira, su umbral de audición puede aumentar (la audición empeora). Si la audición vuelve a la normalidad al poco tiempo, este cambio se denomina desplazamiento temporal del umbral. A este fenómeno también se le denomina fatiga auditiva. Llegamos así a la conclusión de que para estimar un sonido, dado que no suele ser un tono puro, sino con cierta complejidad, hay que tener en cuenta por igual la intensidad sonora y la frecuencia. Dadas las características de la respuesta auditiva humana, para medir el ruido con aparatos será necesario realizar dichas medidas con correcciones tanto temporales, espectrales y de intensidad.

1.3 EL OÍDO HUMANO Y LOS ALTOS PARLANTES

Hay que tener en cuenta cuando se habla del sonido, las limitaciones y ventajas que tiene el oído humano. El oído NO es el sentido más desarrollado de los seres humanos y además, las ondas sonoras se propagan por el aire, que no es tampoco el medio ideal para transmitirlas.

Por último, las ondas sonoras tienen la particularidad de rebotar o ser absorbidas por los diferentes materiales con los que choca mientras se dispersan (absorción y refracción), además de un sinfín de elementos en juego que determinan el resultado final.

Un oído humano en promedio, reconoce las frecuencias comprendidas entre 60 hz. Y 15KHz. Un buen sistema de audio, entonces, debe reproducir, por lo menos, todo el rango audible. Para poder hablar de alta fidelidad.

Por otro lado, el oído humano tiene un complicado sistema que le permite al cerebro distinguir la dirección en la cual esta localizada la fuente sonora. Es por esto, que podemos percibir un auto que vine atrás de nosotros sin verlo. Esta es la base de los sistemas de audio multicanal, surround, o sonido envolvente.

PARLANTES O BOCINAS

Un Parlante o bocina es, técnicamente un transductor electromecánico, mejor dicho un dispositivo que convierte impulsos eléctricos en movimientos mecánicos y estos en ondas sonoras. En principio consta de un cono o domo, una bobina y un magneto. Las diferentes combinaciones de estos, darán diferentes cualidades y calidades al resultado final. Típicamente los parlantes de domo se usan para la frecuencias más altas (tweeters) las bocinas de cono se van haciendo más adecuadas para las frecuencias bajas. En la medida en que el diámetro de su cono se incrementa. Los materiales del mismo van desde el simple

carton al kevlar, Aerogel o polipropileno.

Las formas, los tamaños y los materiales cambian según su aplicación.

SENSIBILIDAD

La sensibilidad es un factor que se debe tener en cuenta en el momento de evaluar un altoparlante. Lo primero que hay que entender es que el oído humano no percibe vatios, sino decibelios. Por ejemplo, si unos altoparlantes poseen una sensibilidad de 90 dB/W/m, significa que con una potencia de amplificación de 1 vatio tendremos un nivel de presión sonora de 90 dB a 1 metro de distancia del altoparlante. Cuando se duplique la potencia, dicho nivel se incrementara exactamente en 3 dB, lo que significa que con 2 vatios tendremos 93 dB y así sucesivamente. Por otro lado, como hay dos altoparlantes, como cada uno proporciona 93 dB

significa que las dos darán 96 dB. Entonces, para darle sonido a una habitación de unos 20 metros cuadrados con unos altoparlantes de 90 dB/W/m de sensibilidad tendríamos que alimentarlos con mínimo 130 vatios de potencia para lograr 114 dB a un metro.

1.4 EQUIPOS DE ALTA FIDELIDAD La Alta Fidelidad se abrevia en inglés "Hi-Fi" es una norma de calidad que significa que la reproducción del sonido o imágenes es muy fiel al original. La alta fidelidad pretende que los ruidos y la distorsión sean mínimos. El término alta fidelidad se aplica normalmente a todo sistema doméstico de razonable calidad, aunque algunos creen que intenta un criterio superior, y en 1973, la norma del Instituto Alemán de Normas DIN 45500 estableció requerimientos mínimos de las medidas de respuesta de frecuencia, distorsión, ruido y otros defectos y logró algún reconocimiento de las revistas de audio. EQUIPOS MODERNOS

El equipo moderno de alta fidelidad incluye

usualmente fuentes de señal tales como reproductores de CD y sintonizadores digitales (DAB), un amplificador, y altavoces. Algunos equipos modernos pueden conectarse digitalmente usando fibra óptica y cables TOSLINK y pueden tener puertos de bus serial universal (USB) y soporte de fidelidad inalámbrica (WiFi).

Un componente moderno que está teniendo una rápida aceptación es el servidor de música, consistente en uno o más discos duros de ordenador que guardan música en forma de archivos tales como MP3. Si se guardan en formatos carentes de pérdidas tales como AIFF, la reproducción mediante computadora de grabaciones de audio puede servir como una fuente audio de calidad aceptable para un sistema de alta fidelidad. Los formatos como MP3, son descritos como "formatos con pérdidas" ya que un estimado de 5/6 de señales ‘insignificantes’ se descarta.

Si el sistema de alta fidelidad incluye componentes como un reproductor DVD, un proyector, o una televisión, entonces es llamado frecuentemente como ‘cine en casa’.

TIPOS DE EQUIPOS DE ALTA FIDELIDAD

Concretamente nos referimos a los equipos domésticos estéreo. Alta fidelidad en su origen es sinónimo de capacitad de un sistema de intentar reproducir todo el espectro de audición humano (ese espectro va de 20Hz a 20kHz, aunque esto varía muchísimo dependiendo de la persona y de la edad.)

Es curioso que este tipo de equipos seas los más diversificados, populares, y a la vez desconocidos de todos.

AMPLIFICADOR

Un amplificador es todo dispositivo que, mediante la utilización de energía, magnifica la amplitud de un fenómeno. Aunque el término se aplica principalmente al ámbito de los amplificadores electrónicos, también existen otros tipos de amplificadores, como los mecánicos, neumáticos, ehidráulicos, como los gatos mecánicos y los boosters usados en los frenos de potencia de los automóviles. Amplificar es agrandar la intensidad de algo, por lo general sonido. También podría ser luz o magnetismo, etc. Pero usado a secas, "amplificador", se entiende un aparato al que le enchufas algún equipo de audio y suena más fuerte. Se usan de manera obligada en las guitarras eléctricas, pues esas no tienen caja de resonancia, la señal se obtiene porque las cuerdas, siempre metálicas y ferrosas, vibran sobre una cápsula electromagnética, y esa señal no es audible, pero amplificada por un amplificador suena con el sonido característico de las guitarras eléctricas. En una interfase se le puede agregar efectos, como distorsionadores, trémolo y esas cosas. Las radios y los televisores tienen un amplificador incorporado, que se maneja con la perilla o telecomando del volumen y permite que los pongas más fuerte o más despacio.