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Questions and Answers
¿Cuál es la unidad de medida de la presión sonora?
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Pascales
¿Cuál es el rango de frecuencias audibles para el oído humano?
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De 20 Hz a 20.000 Hz
¿Cómo se llama el fluido salino que se encuentra en el caracol?
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Endolinfa
¿Qué tipo de resonancia se da en el canal auditivo externo?
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¿Cuál es la principal función de la membrana basilar?
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El oído humano es un analizador espectral de Q constante.
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¿Qué es la sonoridad?
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¿Qué es el enmascaramiento?
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¿Cómo se mide la sonoridad?
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¿Cuáles son los dos principales mecanismos utilizados por el oído para localizar la dirección de una fuente sonora?
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¿Qué es el efecto de precedencia?
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Study Notes
Presentación
- El documento presenta un máster de formación permanente en ingeniería de producción y explotación de contenidos.
- El ponente es Francisco Javier Casajús Quirós.
- El departamento es de Señales, Sistemas y Radiocomunicaciones, ETS Ingenieros de Telecomunicación, Universidad Politécnica de Madrid.
- El máster es financiado por la Unión Europea - NextGenerationEU, el Gobierno de España y el Ministerio de Cultura y Deporte.
Física del sonido
- Presión sonora instantánea (p(t)): Es el cambio de presión respecto a la presión estática en un instante dado. Se mide en pascales (Pa).
- Presión sonora eficaz (Pef): Valor eficaz (rms) de la presión instantánea en un punto dado.
- Densidad del aire (p): A 22°C y 1 atmósfera es aproximadamente 1,18 kg/m³.
- Velocidad del sonido (c): En el aire, aproximadamente 344,8 m/s a 22°C.
- Velocidad instantánea de partículas (u(t)): Velocidad que adquiere una porción infinitesimal del medio de propagación.
- Velocidad eficaz de partículas (Uef): Valor eficaz de la velocidad instantánea de partículas.
- Impedancia específica (Z): Relación entre presión y velocidad en sistemas acústicos, análoga a la relación entre tensión y corriente para sistemas eléctricos. Se mide en rayleighs (1 rayls = 1 N·s/m³).
- Impedancia característica (Zo): Para una onda plana, progresiva y en espacio libre, es pc ≈ 407.
- Intensidad sonora (I): Energía por unidad de tiempo y área que atraviesa una superficie perpendicular a una dirección dada. Para onda progresiva en espacio libre, I = Pef / pc.
- Nivel de intensidad (IL): Intensidad en dB relativa a una intensidad de referencia, Iref = 10⁻¹² W/m². IL = 10 log₁₀(I/Iref).
- Nivel de presión sonora (SPL): Presión en dB relativa a una presión de referencia. Pref = 20 µPa ; SPL = 20 log₁₀(Pef/Pref).
Audición
- Ancho de banda: 20 kHz.
- Margen dinámico: 120 dB.
- Analizador espectral de Q constante: Aproximadamente.
Parámetros generales de la audición
- Margen de frecuencias: 20 a 20.000 Hz (hasta 17.000 Hz en adultos típicos).
- Margen de intensidades: 120 dB.
- SPL (Sound Pressure Level): Medida de nivel absoluto con una presión de referencia de 20 µPa.
- Umbral de audibilidad: Un sonido con 20 µPa tiene un nivel de intensidad de 0 dB.
Intensidades características
- Los niveles de diversos sonidos en decibeles (dB SPL).
El oído humano
- Estructura del oído (externo, medio e interno).
- En el oído medio se encuentran el martillo, el yunque, y el estribo; ellos transmiten las vibraciones del tímpano al caracol.
Funciones del aparato auditivo
- Externo: Captación del sonido, directividad.
- Medio: Transmisión al caracol, adaptación de impedancias acústicas.
- Interno: Descomposición espectral.
Respuesta conjunta de los oídos externo y medio
- Gráfica mostrando la respuesta conjunta.
El canal auditivo como resonador
- Frecuencias de resonancia.
Directividad
- Respuesta dependiente del ángulo de incidencia.
Transmisión: desde el tímpano al caracol
- Gráfica de la ganancia tímpano-vestíbulo en función de la frecuencia.
Resonancia mecánica
- Consideración como un elemento de masa anclado elásticamente.
Resonancia mecánica y resonancia eléctrica
- Formulación y comparación.
Necesidad de adaptación
- Coeficientes de reflexión y transmisión de potencia.
- Impedancia acústica de aire y agua.
Adaptación: tímpano-caracol o aire-agua
- El tímpano está en contacto con el aire.
- El caracol contiene un fluido salino llamado endolinfa.
- La adaptación consiste en una amplificación de la presión acústica por reducción en la velocidad volumétrica del fluido.
Palanca de huesecillos
- Mecanismo de adaptación con la palanca.
Adaptación de impedancias en el oído medio
- Mecanismos para la transformación de presiones.
- Relación entre potencia acústica, y presiones del tímpano y estribo.
El caracol
- Estructura y componentes del caracol (membrana basilar, rampa vestibular, rampa timpánica, organo de corti).
La membrana basilar
- Descripción de la estructura.
Ondas progresivas
- Observación de las ondas progresivas de von Békésy en la membrana basilar.
Respuesta de la membrana basilar
- Gráfica de los resultados de von Békésy, mostrando la respuesta a diferentes frecuencias.
Los resultados de von Békésy
- Resumen de las observaciones de como la membrana responde a diferentes frecuencias.
Modelado físico
- Ondas progresivas en la membrana basilar.
- Variables en la onda progresiva.
- Ecuación de onda en la membrana basilar.
Ecuación de onda
- Ecuación de onda para la membrana basilar.
- Velocidad de propagación con respecto a la rigidez, considerando la forma de la onda en una sección pequeña de la membrana.
Ancho de banda crítico
- Cálculo del ancho de banda crítico.
- Aproximaciones útiles (fórmula).
Construcción de las bandas críticas
- Procedimiento de construcción del banco de filtros perceptual.
Tabla de Scharf
- Datos y organización de los datos de la tabla con frecuencias, índice, ancho de banda crítico.
La escala perceptual de frecuencia
- Gráfica relacionando el índice (en Barks) con la frecuencia (en kHz).
La membrana basilar desenrollada
- Presentación gráfica de la forma de lámina desenrollada.
Ondas progresivas
- Observación de las ondas de von Békésy.
- Respuesta de la membrana ante un estímulo de una frecuencia dada.
Actividad en el nervio auditivo
- Gráfica de la actividad en el nervio auditivo.
Psicoacústica
- Introducción.
- Bandas críticas.
- Sonoridad.
- Enmascaramiento.
La señal de dos tonos.
- Definición matemática de la señal de dos tonos. Ilustración de la señal de dos tonoos en el tiempo y la membrana basilar.
Enmascaramiento
- Enmascaramiento de un tono por otro.
- Curvas de enmascaramiento para distintos niveles de intensidades. -Bandas críticas y enmascaramiento. Demostración
Diferencias de intensidad
- Intensidad para frecuencias superiores a 5 kHz.
- Efecto de la cabeza sobre el sonido.
- Debilidad para frecuencias bajas.
Diferencias de retardo
- Efecto para frecuencias inferiores a 1 kHz.
- Cómo se relaciona el retardo de llegada entre los dos oídos con la percepción de la fuente.
Localización en el plano medio
- Cómo se utilizan los efectos de intensidad y retardo para determinar la localización de la fuente de sonido en el plano medio.
Referencias
- Lista de referencias bibliográficas.
Resumen
- Resumen de los aspectos principales de física del sonido.
- Resumen de los aspectos principales relacionados con los oídos externo, medio e interno.
- Resumen sobre psicoacústica, bandas críticas, sonoridad y enmascaramiento.
- Resumen de la audición binaural.
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Description
Este cuestionario explora conceptos fundamentales de la física del sonido, aplicados en el contexto de la ingeniería de producción y explotación de contenidos. A través de temas como la presión sonora, densidad del aire y velocidad del sonido, profundizaremos en su relevancia para las telecomunicaciones. Ideal para estudiantes del máster de formación permanente en esta área.
