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Acústica de Sonido, entender como funciona el sonido para audiovisuales. ...

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA FACULTAD DE BELLAS ARTES Departamento de Artes Audiovisuales Cátedra: Sonido I

UNLP / FBA / DAA Sonido I Apuntes De Cátedra – Acústica y Sonido Titular: Germán Suracce Ayudantes: Julieta Morales Ramiro Díaz Agüero Nicolás Mazzola Laureano Disipio

Apunte – Acústica – Catedra de Sonido I (2018)

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Introducción: Una de las necesidades primordiales cuando pensamos en el sonido, es la de comprenderlo mas allá de sus aspectos físicos, de sus cualidades mensurables y de sus propiedades en tanto que objeto. La comunicación audiovisual es un todo complejo, que abarca distintas áreas del saber tanto artístico como técnico. La comunicación audiovisual es algo bastante más complicado que la pura intuición aplicada al manejo de la tecnología de las telecomunicaciones. La comunicación audiovisual es la técnica de engaño más compleja, más extraordinaria y más verosímil que se ha conseguido a lo largo de la historia de la humanidad. Su lenguaje trabaja con la propia esencia perceptiva de la realidad, capturando las informaciones sensoriales que emanan de los objetos, para componer con ellas narraciones que nos hacen oír y ver cosas que en ese momento y en ese lugar no existen, o que quizá no han existido ni existirán jamás, pero que percibimos como si fuesen la realidad misma. Ante esta problemática, la inherente al estudio del lenguaje audiovisual (o el estudio de los lenguajes subyacentes que conforman el todo audiovisual), es necesario dar algunos pasos firmes en la comprensión científica de los mecanismos que estructuran ese fenómeno de alucinación consciente que sufre el ser humano cuando oye y ve sonidos e imágenes artificiales. Esto responde a la clara convicción de que el estudio no debe quedar centrado solamente en la tecnología que apoya la producción audiovisual. Se debe articular la psicología de la percepción, la física acústica y la narrativa audiovisual procurando que actúen como un todo unívoco, capaz de proporcionar respuestas a aquellos que quieren comprender como funciona la interpretación del mundo desde el sonido. La formación en el campo audiovisual atraviesa un momento de indudable protagonismo en la actualidad. Los medios de comunicación, la televisión, el cine, el ciberespacio, se han convertido en mecanismos de filiación social y cultural en permanente proceso de legitimación y, en tanto que ámbito de estudio, protagonizan el objeto de análisis e investigación de diferentes disciplinas académicas. Llevar a cabo realizaciones audiovisuales e investigar en el vasto universo audiovisual nos hace partícipes de un proceso de continuas transformaciones a la vez que instaura la posibilidad de representar la realidad desde este particular lugar del saber y de la praxis. Los saberes vinculados a estas prácticas devienen de dos espectros de formación habitualmente escindidos en las currículas universitarias en la actualidad: las artes, las humanidades, por un lado, y la comunicación y las ciencias sociales por el otro. Sin embargo, es necesario considerar el lenguaje y la producción audiovisual como un campo específico de formación y producción que articula de manera indisoluble los saberes y las capacidades del creativo, del artista, del realizador, con los cometidos propios del comunicador audiovisual, que hace uso de los soportes y géneros audiovisuales para la puesta en discurso de una idea, un saber, una inquietud, un mandato, un deseo. El cine, la televisión, los sitios web, los cortometrajes de divulgación científica, didáctica o institucionales, devienen del dominio de un arte y de una concepción

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artística de dichos fenómenos al tiempo que se constituyen de manera ontológica en discursos que “dicen”, que comunican a los sujetos al tiempo que marcan un momento y hablan de una época, constituyéndose en verdaderos agentes de transmisión cultural y social. Y en este sentido, las condiciones de producción de estos discursos determinan su innegable relación con los contextos políticos, económicos y sociales que los circunscriben. Frecuentemente la información que se recibe en cuanto a los procesos que intervienen en la conformación de la banda de sonido de un audiovisual de cualquier tipo es escasa o nula, donde generalmente esta se asocia a una simple sucesión de libertades técnico-estéticas de un alto nivel de complejidad que involucra el distinto uso de herramientas tanto al momento de la producción como de la postproducción y se pierde de vista el valor implicitito del sonido como portador de sentido y como parte de una de las dos dimensiones (visual y sonora) constructoras del relato. Nuestro propósito será dar las herramientas necesarias para resolver aquellas falencias que existen en el diseño de sonido de una pieza, entender como las herramientas condicionan los procesos productivos y proporcionar datos para que en experiencias futuras los resultados obtenidos sean de una calidad aceptable.

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¿Qué es el sonido? El sonido puede entenderse como la vibración mecánica de las partículas del aire, que en contacto con el tímpano, se transmite al oído. A través del oído interno y el nervio auditivo, el cerebro interpreta estas vibraciones. Lo que el cerebro interpreta es lo que oímos. Podríamos incluso decir que el sonido, la sensación sonora, no existe en absoluto fuera de nosotros; existen solamente fenómenos mecánicos que al transmitirse al nervio auditivo, hacen nacer la sensación, pero que no son la sensación misma. No obstante, por una abusiva extensión de la palabra sonido, la utilizamos para designar el fenómeno objetivo que hace nacer la sensación: así, hablamos de la propagación del sonido, y de su reflexión. En realidad, estas expresiones no tienen ningún sentido, ni el sonido se propaga, ni se refleja, del mismo modo que no pueden hacerlo las demás sensaciones. De todos modos, estudiaremos en todos los casos estos fenómenos que son los responsables directos de las sensaciones que se producen, en algunos casos subjetivas (posibilidad de interpretación de la carga simbólica de un sonido) y en otros con rasgos generales que hacen que el sonido pueda estudiarse y acotarse para su análisis. Volviendo al inicio de este apunte, la vibración de una partícula significa que esta se mueve en las proximidades de su posición original y pasada la vibración volverá a su posición original. Una vibración es (por ejemplo) lo que ocurre en la superficie de agua en reposo, si se arroja una piedra: esta crea una vibración que avanza y hace que las partículas de la superficie suban y bajen, pero pasada la onda, las partículas siguen donde estaban. La diferencia con el ejemplo del agua, es que en el aire los movimientos de las partículas son longitudinales, en la dirección de avance del sonido. Si tenemos una superficie que vibra, como puede ser el cono de un altavoz, la vibración se transmite a las partículas de aire que están en contacto con la superficie, empujándolas hacia adelante y hacia atrás, éstas a su vez empujan a las siguientes y cuando las primeras se retraen (se vuelven hacia atrás) las segundas también y así se va propagando la onda por aire.

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Tomando la definición de sonido, como aquello que el oído humano es capaz de percibir, habría que limitarlo a las vibraciones de frecuencias comprendidas entre 20 y 20.000 Hz (Hertzios = ciclos completos en un segundo). De este modo se llamarían infrasonidos a las vibraciones cuya frecuencia fuese menor de 20 Hz y ultrasonidos a las que oscilan por encima de los 20 KHz (kilo hertzios). Llamaremos de ahora en más espectro audible, todo conjunto de vibraciones comprendidas dentro del rango de 20 Hz a 20 Khz. Las magnitudes para la medición del sonido: La acústica aporta dos unidades esenciales para poder medir y comparar entre sí los sonidos. Estas unidades son el Hertzio para la frecuencia y el decibelio para la amplitud. Ambas unidades están siendo utilizadas de un modo muy generalizado en todos los ámbitos en los que se trabaja con sonido. Se han convertido en el punto de partida para cualquier investigación en la que las vibraciones audibles forman parte del objeto de estudio; y son también unidades muy cotidianas en el ámbito de la industria audiovisual. No obstante, es importante tener muy presente que aunque estas dos magnitudes dan cuenta adecuadamente de las dimensiones estrictamente físicas de los fenómenos vibratorios, están muy lejos de resolver satisfactoriamente la medición de las sensaciones de tono e intensidad. La Medición del Tono: Técnicamente, la medición física de la frecuencia suele utilizarse en todos los ámbitos como medida de la sensación tonal, a pesar de que ambos son fenómenos perfectamente diferenciados. La medida de la frecuencia es sumamente simple. Se mide contando el número de oscilaciones por segundo que desarrolla cualquier objeto al sufrir una vibración. La frecuencia de vibración de un objeto que actúa como fuente sonora se corresponderá con el número de oscilaciones que sufren las moléculas del aire que son estimuladas por él. Y el aire transmite esta frecuencia al oído, que se encargara de traducir la vibración en sensación tonal; o al diafragma del micrófono, que se encargará de traducir la vibración sonora en variaciones de amplitud eléctrica. La física toma como magnitud de referencia para medir cualquier frecuencia una vibración que tarda un segundo en hacer el recorrido completo desde que parte de su punto de reposo en un sentido y retorna a este punto en el mismo sentido. A esta relación entre la rapidez de la vibración y el tiempo se la denomina: Un ciclo por segundo(1 cps). Haciendo referencia a esta magnitud es posible comparar con exactitud la rapidez de cualquier vibración con la de cualquier otra. El ciclo por segundo es, pues, la magnitud

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que se utiliza como unidad para el estudio de grado de rapidez de las vibraciones. A esta unidad se la denomina también Hertz (Hz). Este es el nombre de su creador. 1 Hertz = 1 Ciclo x 1 Segundo

Así, del sonido producido por unas moléculas de aire que oscilan en 150 ocasiones cada segundo se dice que tiene una frecuencia de 150 Hz. Esta unidad no responde al umbral mínimo de percepción de frecuencia, ya que este es de unos 20 cps. Una vibración de 1 cps será detectada por un instrumento de medición acústica, pero no por el oído humano. Es una unidad de medida que se ajusta solo parcialmente a la dinámica de la audición en tanto que no contempla la perdida de finura en la sensibilidad que tienen todos los sentidos humanos a medida que va aumentando el estimulo percibido (ley de Weber y Fechner). Ciertamente existe una relación entre la frecuencia de una vibración medida en Hz, y la sensación tonal que esta produce, ya que cuando aumenta la frecuencia de la vibración sube, también, la sensación tonal. Pero esta relación no es lineal sino geométrica: Cada vez que se dobla la frecuencia solo aumenta en un grado nuestra sensación auditiva de tono. El sistema musical de occidente ha organizado sus unidades de una forma mucho más ajustada a la sensibilidad del oído humano que la física acústica. La escala tonal estructura su gama de unidades en semitonos, tonos y octavas y de este modo se aproxima bastante más a la estructura de la percepción humana que el estudio en cps o Hz. Generalmente, existe una clara tendencia a confundir los términos tono y frecuencia; incluso, durante años, fueron sinónimos de una misma propiedad. Si bien es cierto que el tono percibido guarda una estrecha relación con la frecuencia, el primero siempre es una magnitud subjetiva que depende de la frecuencia

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fundamental percibida por el oído, condicionado por otras cualidades como son el contenido armónico, la intensidad y la nota. La frecuencia, sin embargo, es una magnitud física, medible y referida a formas de onda periódicas. El tono también aumenta cuando aumenta la frecuencia, pero ambos lo hacen con una variación distinta. En música, la relación entre el tono y la frecuencia toma especial importancia. Si tocamos la nota más grave de un piano e interpretamos una escala hasta llegar a las notas más agudas del piano, nuestros oídos percibirán que todos los pasos han sido iguales. Sin embargo, la diferencia entre el do y el re más graves es de 4 Hz, mientras que la diferencia entre el do y el re más agudos es de, aproximadamente, 256 Hz. Otro ejemplo: si tocamos todas las notas do del piano secuencialmente, en sentido ascendente, musicalmente la distancia entre todas ellas es la misma, una octava; sin embargo, la frecuencia se ha doblado al pasar de un do a otro superior. Este tipo de progresiones recibe el nombre de progresiones exponenciales. Normalmente, en las medidas más cotidianas se emplea una progresión lineal. Por ejemplo, las divisiones de una cinta métrica son idénticas desde el principio al fin. Es evidente que la frecuencia no es adecuada como medida del tono. Según sea la relación o intervalo entre notas consecutivas, las escalas reciben diferentes nombres: Pentatónicas, Pitagóricas, de Entonación Justa o Igualmente temperada. Esta última es la adoptada de forma universal para los instrumentos de teclado. Sus intervalos de frecuencia son siempre la raíz doceava de dos o 1,059633. En 1939 se acordó definir la frecuencia del La3 = 440 Hz, a fin de disponer de una referencia internacional ya que, a lo largo de la historia, esta frecuencia ha variado desde los 373 hasta 472 Hz. Es evidente que multiplicando o dividiendo la frecuencia de este La central por 1,059633, se obtendrá la frecuencia de todas las notas de la escala musical temperada. Como se verá, cada 12 intervalos, la frecuencia de la nota dada, sufre un salto al doble o la mitad de ésta. Dicho salto se denomina Octava. La magnitud acústica para medir frecuencia, por si sola, tampoco da cuenta de un modo satisfactorio de los sonidos compuestos. De hecho, el concepto de frecuencia en su sentido más estricto solo es satisfactorio para los sonidos simples. En el momento en que nos enfrentamos a un sonido compuesto, es necesario diferenciar entre frecuencia fundamental, armónicos y parciales. Cuando se habla de frecuencia de un sonido compuesto, normalmente se esta haciendo referencia a su frecuencia fundamental, al ser esta la que tiene una influencia perceptiva mas clara en la sensación tonal. No obstante, el resto de las frecuencias que componen los sonidos complejos influyen también de una forma determinante en la sensación auditiva (timbre) que estos producen. Así, el concepto de frecuencia por sí solo resulta demasiado simple para cuantificar adecuadamente este fenómeno perceptivo.

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La medición de la Intensidad: Mientras que la frecuencia hacia referencia exclusivamente al fenómeno vibratorio, y por tanto físico, el concepto de intensidad hace referencia ya de forma directa a la sensación psicológica de energía del sonido. Veremos que la acústica ha resuelto bastante mejor la medida de la amplitud de las vibraciones sonoras que la medida de su frecuencia, al introducir en la medición de la energía sonora la perdida progresiva de finura del sistema sensorial humano con el aumento de la energía de los estímulos. No obstante, encontraremos también algunos problemas más en la cuantificación de la intensidad. La definición de la unidad de medida de la intensidad es bastante más compleja que la de la frecuencia y hemos de partir de algunas consideraciones previas sobre la percepción antes de llegar a ella. Como hemos dicho ya, el ser humano pierde finura en la sensibilidad de todos los sentidos a medida que aumenta físicamente la intensidad del estímulo percibido. Si comparamos por ejemplo el peso de dos paquetes pequeños de 100 g y 150 g respectivamente, poniendo uno en cada mano somos perfectamente capaces de percibir la diferencia y decir cual de los dos es el más pesado. Es decir, afinamos a distinguir 50 g de diferencia. Pero si esta comparación la hacemos con paquetes de 10050 g y 10000 g utilizando la misma técnica seremos incapaces de notar diferencia alguna. Para percibir la misma sensación diferenciadora que tuvimos entre 100 y 150 gramos deberíamos tener en una mano 10 kg. Y en la otra 15 kg. Es decir, para sentir lo mismo que antes podíamos percibir con 50 gramos, al aumentar la intensidad del estímulo necesitamos una diferencia de peso 100 veces mayor. Exactamente la misma proporción con la que ha aumentado globalmente el estímulo a comparar. Este fenómeno fue sistematizado por la ley de Weber y Fechner, que se formula de la forma siguiente: “La percepción es proporcional al logaritmo de la excitación”. O lo que es lo mismo: “La sensación crece sólo en progresión aritmética mientras que la excitación que la provoca crece proporcionalmente en progresión geométrica”. Volviendo al ejemplo de la comparación de 100 gramos y 150 gramos de peso entre las dos manos, si la percepción es proporcional al logaritmo de la excitación, calculando el logaritmo de los pesos tendremos una idea de la sensación que estos transmiten. Veámoslo: Log 100 = 2 y Log 150 = 2,17 Así la sensación percibida es de: 2,17 – 2 = 0,17 Si lo que comparamos son 10 Kg. Con 10 Kg. más 50 g Log 10000 = 4 y Log 10050 = 4,002

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La diferencia percibida es de: 4,002 – 4 = 0,002 Para conseguir la misma diferencia de sensación (0,17), el peso en la mano que aguanta una carga mayor debería ser igual a la inversa del logaritmo de (4 + 0,17). O sea, el peso debería ser de 104,17 . Haciendo el cálculo: 104,17 = 14,791 g (unos 15 Kg.) Estudiaremos ahora la unidad clásica de intensidad sonora que es el decibel (Db). Esta magnitud intenta relacionar la percepción humana con la cuantificación física de la presión que producen las vibraciones sonoras del aire al incidir sobre el oído. Es una medida relativa que toma como referencia a la mínima presión sonora que es capaz de percibir el oído humano. Y compara la presión ejercida por cualquier sonido con esa magnitud. A partir de aquí desarrollaremos paso a paso todo el proceso de construcción conceptual y matemática del decibel o decibelio. Esta unidad trabaja desde el sistema cegesimal (centímetros, gramos, segundos) y toma como referencia una frecuencia pura de 1000 Hz. La razón por la que se toma una referencia de 1000 Hz es que la percepción de la intensidad no solamente varia con la amplitud de la vibración, sino que varia, también, en función de la frecuencia. Escuchando una frecuencia de 1000 Hz estamos en la zona frecuencial para la que el oído humano tiene una respuesta sensible más regular a la amplitud de las vibraciones sonoras. El punto de partida es el fenómeno físico: Concretamente, la presión que ejercen las moléculas de aire, que han sido estimuladas por una fuente sonora, al vibrar sobre el tímpano humano. Aproximadamente, la presión mínima que puede percibir el oído es de 0,0002 dinas/cm2 Esta cantidad se tomó como magnitud de referencia (P0) con la que se compararía cualquier otra presión acústica (P1) sobre el oído. Es decir, c...