Sonido II: Acústica 2

sonido

Como ya contamos en otro artículo, el sonido puede definirse como una onda física. Por lo tanto, al ser un elemento físico, la ciencia encargada del estudio de lo referente al sonido es la Física, en concreto la rama denominada Acústica.

La acústica trata desde el estudio del sonido como onda y los fenómenos que la afectan como distorsiones, hasta el tratamiento de materiales para amplificar o amortiguar los sonidos y su aplicación a estructuras como cines o bibliotecas.

Aunque la acústica obtuvo su mayor impulso en los años de la ilustración, es una ciencia que tuvo sus primeros estudios en la Grecia de Pitagoras y Aristóteles. Estos primeros trabajos estuvieron relacionados principalmente con las notas y la armonía. Los filósofos griegos intentaron obtener melodías perfectas. Por ejemplo, los pitagóricos analizaron los intervalos sonoros para obtener músicas más armoniosas y más puras.

Los teatros y anfiteatros romanos, como el de Mérida, son famosos por la gran acústica con la que estaban construidos, de forma que todos los asistentes podían escuchar perfectamente a los actores.

Por lo tanto, la acústica en sus inicios, estuvo más ligada al aspecto sonoro y la armonía, al estudio de notas musicales y a la composición, que al tratamiento de los sonidos como elementos físicos. Aunque algunos arquitectos romanos empezaron a aplicar la acústica a sus construcciones para aumentar la sonoridad de los espacios públicos como los teatros, el cambio no se produciría hasta el desarrollo de la teoría de cuerdas por parte de Galileo (1564-1642) y de Mersenne (1588-1648). Con esta nueva teoría, al tratar los sonidos como ondas, podían empezar a evaluarse y modificar efectos como las distorsiones, las reverberaciones, las interferencias o el eco sonoro, y desarrollar la acústica como ciencia reparándola de la armonía y las notas musicales.

Acústica física:

El enfoque principal de esta rama es el estudio de materiales y estructuras para la construcción de entornos donde han de darse unas condiciones sonoras dadas. Cuando estamos en una sala de exposiciones, como un museo, los sonidos que produce la gente al pasar o los grupos guiados no deben molestar a los demás visitantes, por lo que las salas y los materiales deben ser tales que absorban las ondas y las amortigüen para que no se reflejen y se expandan. Por contra en un auditorio, la voz del orador debe llegar a todas las partes con una claridad suficiente como para entender lo que está contando. Los materiales y la estructura deben producir ondas reflejadas limpias de interferencias.

Los efectos más característicos relacionados son:

  • Nivel de presión sonora: Tiene dos componentes, la presión o campo directo o constante y la indirecta o reverberante. La primera, nivel de campo directo (LD), es la energía correspondiente al sonido directo y es dependiente de la distancia, disminuyendo 6 db cada vez que se dobla la distancia al objeto. La segunda, nivel de campo reverberante (LR), es una medida estadística, constante e independiente del punto de medición.
  • Distancia crítica de presión: Aquella para la cual LD = LR.
  • Tiempo de reverberación (RT): Tiempo que tarda en disminuir la presión sonora en 60dB. Si el tiempo es largo, el recinto se denomina «vivo», si por contra es corto, será «sordo» o «apagado». Depende de la frecuencia de las ondas sonoras.
  • Relación señal ruido (S/N): Es la relación directa entre una señal y el ruido de fondo. Se define como la proporción existente entre la potencia de la señal que se transmite y la potencia del ruido que la corrompe. Si es alto, la onda sonora se oirá claramente, si por el contrario es bajo, la onda quedará tapada por el ruido de fondo y no será perceptible.
  • Eco: El oído humano recoge las ondas sonoras constantemente pero cuando forma los sonidos lo hace como composición de las ondas que recoge en un intervalo de tiempo. Esto es debido a que raramente se producen ondas puras, sino que se producen una serie de armónicos que son los que caracterizan los sonidos y diferencian, por ejemplo, una misma nota de un instrumento de cuerda a uno se viento. El periodo en el oído humano es de 50 milisegundos (equivalente a una diferencia del frente de onda de 17 metros).
    Cuando una onda reflejada llega al oído después de ese periodo, el oído no la superpone a la señal original sino que la separa como dos sonidos diferentes. Al sonido retardado se le denomina eco.
  • Eco flotante: Cuando se repiten reiteradamente los sonidos en un corto periodo de tiempo. Suele ocurrir en espacios con paredes paralelas, lisas y reflectantes.
  • Absorción y resonancia: Son características de los materiales que dependen no solo de las propiedades físicas, sino también de la forma en la que van a estar colocados. La mayoría de las características físicas dependen fuertemente de la frecuencias sonoras. La característica más importante es el coeficiente de absorción (σ).
  • Efecto Doppler: Es la distorsión que sufren las ondas debido al movimiento de la fuente sonora, del receptor o de ambas. Si los dos cuerpos se alejan, la frecuencia de la onda disminuye, y si se acercan, aumenta. Esto es lo que pasa por ejemplo cuando una ambulancia se acerca por la calle, pasa a nuestro lado, y después se aleja.
analisis de sonido

Estudio de la acústica de una sala.

Las herramientas más utilizadas para medir la presión sonora y las diferentes características de un recinto son los sonómetros y los dosímetros. Los estudios de la acústica de interiores miden las características de la salas y simulan la reflexión y la absorción de las ondas bajo las condiciones de uso pues no es lo mismo una sala llena que vacía (suelen producirse más ecos). Los datos obtenidos se aplica tanto a la estructura de las salas como a la elección de materiales o incluso a la generación de nuevos materiales más sonoros o absorbentes que cumplan las características deseadas.

Referencias:


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