Esta sección viene a explicar diferentes fenómenos de la acústica que surgen naturalmente en la propagación del sonido pero que han servido de ejemplo para
recrearlos artificialmente gracias al procesado del audio. Fenómenos como el eco o la reverberación, y su interpretación por parte del cerebro, por ejemplo el
efecto Haas, tienen gran importancia en las técnicas de Tratamiento de Audio, pues efectos sonoros como el delay, el chorus, o el flanger se basan en los principios que descansan sobre esta parte del sonido.
Además, se hace necesario una serie de definiciones o medidas para interpretar y distinguir un sonido, pues a pesar de que el sonido se ha modelado satisfactoriamente desde un punto de vista ondulatorio, con las herramientas matemáticas no se puede
explicar si un sonido "suena" más, algo fundamental para el tratamiento del audio.
Cuando la onda de presión incide sobre otro medio diferente al que se estaba propagando, se produce una difracío;n del sonido u una reflexión, dependiendo de las dimensiones del material comparado con la longitud de onda.
Una onda se genera en el medio y se acerca hacia la fuente sonora que la generó. Pueden pasar varias cosas, pero destacando dos:
El primer caso, es que al llegar a la fuente la onda reflejada, la incidente se haya desvanecido, esto se debe a que se ha superado el tiempo de persistencia acústica, en este caso estamos ante el efecto tan conocido como eco.
Si no se supera este tiempo, y las dos ondas conviven en el tiempo y espacio, se produce una reverberación.
El tiempo de persistencia acústica suele ser de 50ms, por lo que si la onda reflejada llega al inicio antes de 50ms, estamos ante una reverberación y si lo hace más tarde ante un eco.
En la siguiente figura se representa estos fenómenos, en ella el tiempo de persistencia acústica esta fijado a 100ms, el doble de lo explicado anteriormente. El valor más común para este parámetro es el de 50ms.
Figura 1. Fenómeno de Eco. Imagen tomada de http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_ccnn_2/tema4/tema4.htm |
La importancia de esto es que el cerebro no interpresta igual un eco que una reverberación y esto se debe al efecto Haas, descrito por el médico alemán Helmut Haas. Asegura que si al cerebro le llegan dos sonidos independientes separados temporalmente menos de 50ms, el cerebro los fusiona y los interpreta como uno solo, caso contrario el cerebro es capaz de distinguirlos. Teniendo en cuenta esta ley y lo comentado anteriormente, una reverberación es interpretada por el cerebro como un sonido continuado que va decayendo en función de las propiedades del medio. Por el contrario, un eco si es perfectamente distinguible como varios sonidos.
Enlace para escuchar una reverberación. Escuchar (Formato WAV - Sonido 1 Tomado de [11])
Incluso en el caso de que los sonidos lleguen separados menos de 50ms (Reverberación), existen dos interpretaciones distintas. Si el retardo es inferior a 5 ms, localiza al sonido en función de la dirección que tuviese el primero, aunque el resto provengan de diferentes. Para retardos comprendidos entre 5 ms y 50 ms, localiza al sonido a mitad de las fuentes de todas las reflexiones. Si se deseaa que se interprete el sonido en su conjunto desde un punto central, es necesario que el estímulo que sigue al inicial tenga mayor intensidad.
Nivel de Presion Sonora y Sonoridad
En las secciónes de procesado de audio, se describirán técnicas que hacen que las señales de audio suenen más o menos fuerte. Este concepto tan cotidiano es bastante complicado de modelizar matemáticamente, para ello dos conceptos se exponen a continuación.
Para cuantificar lo fuerte que es un sonido, se puede llevar a cabo un análisis en terminos de presión, y relacionar una presión alta con un sonido bastante fuerte y una muy baja con uno flojo.
La presión atmosférica es de 10^6 Pascales. El sonido provoca variaciones de presión que se superponen a esta presión ambiente. Como ya se ha comentado en la sección "Introducción: Naturaleza del Sonido", estas variaciones
son muy pequeñas comparadas con la presión ambiente, de ahi que el desarrollo de Taylor con un solo término constituya una gran aproximación a la realidad.
Estas variaciones oscilan entre 20 microPascales y 20Pascales. Lo que es determinante para percibir un sonido fuerte o no son estas variaciones de presión, por lo que se
define el Nivel de Presión Sonora (NPS) expresado en decibelios como 20log(P/Pref), donde el log es el logaritmo en base 10 y Pref el umbral de audición: 20microPascales.
Por ejemplo, una variacación de presión (P) de 20microPascales, conlleva a una NPS de 0dB y, una P de 20Pascales a una NPS de 120dB.
A pesar de está nueva medida, existen diferencias entre dos sonidos que tengan la misma NPS, no se escuchan igual. Es por ello que se introduce el concepto de Sonoridad que indica lo fuerte que es un sonido.
Esta nueva variable, en cambio no se obtiene de forma analítica sino de forma experimental a través de unas gráficas introducidas en 1933 por Fletcher y Mundson, las curvas isofónicas.
El nombre se debe a que los pares de puntos(NPS,frecuencia) que están sobre la misma curva poseen igual sonoridad, igual fones, que es la unidad de esta magnitud.
Figura 2. Curvas isofónicas de Fletcher y Mundson. Imagen tomada de [9] |
Unas curvas más aproximadas a la realidad son las de Robinson y Dadson, (1956)
Figura 3. Curvas isofónicas de Robinson y Dadson. Imagen tomada de [9] |