Este documento explica conceptos básicos sobre sonido, incluyendo qué es el sonido, cómo se mide la presión acústica, los límites del oído humano, la escala decibelio, cómo se propaga el sonido, armónicos, ruido blanco y rosa, la envolvente de los instrumentos musicales, la fase, y ramas de la acústica como electroacústica y tratamiento digital de sonido.

1. Conceptos básicos de sonido
Enrique Alexandre (@e_alexandre)

2. ¿Qué es el sonido?
• Cuando un objeto vibra, y mueve el aire a su alrededor, se produce sonido.
• Este movimiento del aire produce que la presión atmosférica suba o baje
ligeramente, y esto es lo que percibe nuestro oído.

3. La presión acústica
• Dependiendo de cómo se mueva el objeto que origina el sonido, la presión irá
variando con el tiempo.
Periodo (T)
Tiempo
Presióndelaire
Normal
Compresión
(más alta
de lo normal)
Enrarecimiento
(más baja
de lo normal)
Pico
Valle

4. Unidades y límites
• La presión acústica se mide en Pascales (Pa = Newton/m2)
• La frecuencia en Hertzios (Hz = s-1)
• Límites del oído humano:
• Frecuencia: 20 Hz - 20.000Hz
• Presión (a 1kHz): 0,00002 Pa - 20Pa

5. 125Hz
250Hz
1kHz
2kHz
4kHz
8kHz
16kHz

6. El decibelio
• Decibelio (dB): Unidad logarítmica que permite utilizar magnitudes más
manejables cuando el margen dinámico es muy elevado.
120
20
0,00002
5
100
80
60
40
20
0
dB
Pa
10
1
114
108
94
6

7. Suma de dBs
0,2 Pa (80 dB)
¿160 dB?
0,28 Pa (83 dB)

8. Niveles de ruido
130 dB
120 dB
90 dB
80 dB
60 dB
50 dB
30 dB

9. Propagación del sonido
• El nivel de presión sonora cae 6dB al duplicar la distancia
1m 2m 4m 8m
¡80dB!
¡74dB!
¡68dB!
¡62dB!

10. Propagación del sonido (II)
• Al sonido “le gusta el frío”
Mayor temperatura
Menor temperaturaDía caluroso

11. Propagación del sonido (III)
Menor temperatura
Mayor temperaturaDía frío

12. Propagación del sonido (II)
• Y no le gusta el viento
Viento

13. Ejemplos - Escala de decibelios
• Pasos de 6dB
• Pasos de 3dB
• Pasos de 1dB
• Voz grabada a distinta distancia del micrófono (25cm, 50cm, 1m, 2m)

14. Armónicos
Tiempo (s)
Frecuencia (Hz)
AmplitudAmplitud
TIEMPO
FRECUENCIA
Tiempo (s)
Frecuencia (Hz)
AmplitudAmplitud
TIEMPO
FRECUENCIA

15. Analizadores gráficos
f
63 125 250 500 1k 2k 4k 8K 16k

16. Ruido blanco y ruido rosa
• Ruido blanco (Tiene la misma energía en todas las frecuencias)
• Ruido blanco al que le quitamos las frecuencias altas (los agudos)
• Ruido blanco al que le quitamos las frecuencias bajas (graves)
• Ruido rosa (Su potencia decae con la frecuencia)

17. La envolvente
• Es una característica particular de cada instrumento musical
Ataque
Decaimiento
Sostenido Relajación
Amplitud
Tiempo

18. La envolvente (II)
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Segundos
Amplitud
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Segundos
Amplitud
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Segundos
Amplitud
Bombo Clarinete Piano

19. La fase
−2
−1.5
−1
−0.5
0
0.5
1
1.5
2
−2
−1.5
−1
−0.5
0
0.5
1
1.5
2
−2
−1.5
−1
−0.5
0
0.5
1
1.5
2

20. La fase
−2
−1.5
−1
−0.5
0
0.5
1
1.5
2
−2
−1.5
−1
−0.5
0
0.5
1
1.5
2
−2
−1.5
−1
−0.5
0
0.5
1
1.5
2

21. La fase
−2
−1.5
−1
−0.5
0
0.5
1
1.5
2
−2
−1.5
−1
−0.5
0
0.5
1
1.5
2
−2
−1.5
−1
−0.5
0
0.5
1
1.5
2

22. El problema de la fase

23. Ramas de la acústica
• Electroacústica
• Psicoacústica
• Acústica arquitectónica
• Tratamiento digital de sonido
• Acústica musical
• Sistemas de audio

24. Fuentes Procesado Reproducción

25. Muestreo (muestras/s = Hz)Cuantificación (bits/muestra)
00
01
10
11
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 tiempomuestras
Conversión analógico/digital

26. • Fichero original (44100 Hz, “calidad CD”)
• Remuestreado a 22050 Hz
• Remuestreado a 11000 Hz
• Remuestreado a 6000 Hz
Variación de la frecuencia de muestreo

27. Ejemplo de variación del número de bits por muestra
•Fichero original (16 bits por muestra)
•8 bits por muestra
•6 bits por muestra
•5 bits por muestra
•4 bits por muestra
•3 bits por muestra
•2 bits por muestra
•1 bit por muestra

28. Sonido analógico vs. digital
• Sonido analógico:
• Es muy sensible al ruido
• La copia de señales analógicas siempre implica una pérdida de calidad
• Sonido digital:
• Mucho menos sensible al ruido
• Permite realizar copias perfectas
• Muestreo -> Sólo podemos recuperar frecuencias menores de la mitad de
la frecuencia de muestreo
• Cuantificación -> Siempre introduce ruido