¿Qué es el sonido? – El Proceso de la Audición ► Episodio I

♦ Acústica│Sería verdaderamente absurdo adentrarnos en tecnología musical sin echar un pequeño vistazo a algunos principios de acústica elemental. El sonido es nuestra materia prima de trabajo, desconocerlo es un error que pagaremos caro cuando nos enfrentemos a cualquier programa de manipulación de audio digital.Conocer seriamente de acústica es la licencia de conductor que nos requerirá cualquier trabajo serio para no estrellarnos en la primer curva informática. Los elementos de la ciencia del sonido llenarían todo el espacio de éste artículo, así que solo nos limitaremos a «limpiar» algunos conceptos. El resto del trabajo, como siempre, les queda a ustedes…

El fenómeno sonoro:

Lo que oímos es en buena medida el resultado de una serie de conversiones de la energía. Este concepto sumado a la necesidad de perpetuar la información, es el que movió a los investigadores de la alta fidelidad para desarrollar y perfeccionar sus equipos. La investigación del sonido está absolutamente emparentada con la fisiología del aparato auditivo. En realidad si no tuviéramos oídos la sensación «sonido» sería imperceptible para nosotros. Para que esta sensación exista, se requieren ciertas condiciones:

• Cuerpo Vibratorio: Un cuerpo elástico que provoque (o deje provocar sobre él) la vibración original. Elástico, porque tenderá a retomar su posición molecular de equilibrio después de haber sido sometido a alguna perturbación. Son cuerpos vibratorios las cuerdas tensadas, las columnas de aire encerradas dentro de un tubo, las membranas, los cuerpos cóncavos ahuecados que encierren algún volumen de aire, las placas metálicas de cierta flexibilidad, y un sinfín de materiales más.

• Medio de transmisión: Un medio elástico gaseoso, líquido o sólido, que interactúe con el cuerpo vibratorio y que se comporte como campo de dispersión de la onda generada.

• Un órgano de recepción: El aparato auditivo se comporta como un transformador de la onda, y efectúa una serie de maravillosas conversiones de energía que acabarán finalmente por transformarse en el impulso neurológico que llegará al cerebro por el nervio auditivo.

• Un cerebro: En el cerebro es donde en realidad se efectúa la decodificación completa transformando el impulso eléctrico en una sensación psicológica que conocemos como «SONIDO».

Imaginemos que tensamos una cuerda entre dos puntos. Tenemos un cuerpo vibratorio en potencia. En cuanto rompemos su estado de equilibrio, comenzará a vibrar, provocando pequeños cambios de presión en el medio que la rodea.

Esos momentos de presión y descompresión serán transmitidos las moléculas de aire que rodean nuestro sistema. Las partículas de aire, por tratarse de un medio elástico, vibrarán a la par de nuestra cuerda, creando una reacción en cadena que se transmitirá por inercia a las partículas inmediatamente contiguas, y así sucesivamente.

La velocidad lineal de esa dispersión es lo que llamamos velocidad del sonido (aproximadamente unos 345 metros por segundo en el aire y dependiendo de la temperatura.).

La propagación de la onda sonora se realiza en todas las direcciones, y puede, dependiendo de la fuente sonora original y del medio, adoptar distintas formas de frente de onda. Aclaremos que las partículas de aire no se desplazan, solamente vibran transmitiendo su energía a las siguientes. (El ejemplo de la piedra en el lago es confuso si no tomamos la precaución de observar también que es lo que sucede con un objeto flotando en el mismo. El cuerpo no se desplazará, solo vibrará en el mismo lugar).

Esa vibración llega a nuestros tímpanos, que vibrarán en consecuencia, transmitiendo esa vibración al oído interno. En el oído interno el medio de transmisión ahora es un líquido.

Las vibraciones del fluido del oído interno son captadas por pequeños pelillos o cilias, y a través de un pequeño órgano fisiológico (órgano de Corti) esa energía será transformada a un impulso eléctrico y comunicada al cerebro en donde se percibe la sensación sonora.

Los siguientes videos resultan un material educativo IMPERDIBLE, si queremos tomarnos un tiempo para comprender EN PROFUNDIDAD el fenómeno sonoro:

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En Profundidad:
Conversiones del aparato auditivo:  1- La penetración de la onda sonora llega en primer lugar al oído externo. La perturbación consiste en pequeños y sutiles cambios de presión del aire, sobre la presión atmosférica. El sonido sufre una serie de refuerzos o atenuaciones de presión debido a la reflexión de la onda en el ambiente acústico en primer lugar y en las paredes del pabellón auditivo. De esta forma penetra en el tímpano. 2- El tímpano es una membrana de 0,1 mm de espesor que se excita la recibir las presiones sonoras. Debido a sus curiosas propiedades físicas, el tímpano agrega o enmascara diversos armónicos que colorean la sensación sonora. En contacto con el tímpano encontramos el sistema de huesecillos.(Martillo, Yunque, y Estribo) El extremo exterior de la cadena de huesecillos está en contacto con el tímpano, mientras que el extremo interior se comunica con el oído interno gracias a la ventana oval. De este modo se conectan dos tipos de elementos: Aire y líquido. La transmisión de la vibración utiliza de aquí en más un medio líquido. 3- Esa vibración llegará a la Cóclea (caracol). En la cóclea encontramos la membrana Basilar. La membrana Basilar limita la cóclea y tiene unas 24.000 fibras transversales y unas 1.400 neuronas. Es la responsable de la detección acústica. Y se relaciona con la decodificación de la frecuencia. (el oído humano entiende frecuencias que van desde 20 Hz hasta 22.000 Hz.) 4- Sobre la membrana basilar está el órgano de Corti. (formado por unas10.000 células ciliadas) es responsable de generar el impulso nervioso, estableciendo una nueva conversión de energía. (de vibración de fluido a cambios de potencial eléctrico). La señal llega al cerebro, quien completa el proceso de interpretación obteniendo la sensación de Sonido..

En el siguiente ejemplo podemos ver en cámara super lenta como evoluciona el movimiento de una cuerda al ser pulsada decayendo por la fricción :

El fenómeno sonoro, dejará de ser percibido por tres factores importantes:

• Distancia: A medida que la onda expansiva se aleja de la fuente sonora original, va perdiendo energía, por la propia resistencia de masa de las moléculas del medio, además de la absorción de la vibración por parte de medios no elásticos, y las interferencias de otras ondas de presión.

• Reposo del cuerpo vibratorio: Si el movimiento del cuerpo vibratorio se amortigua de golpe (paramos la cuerda con la mano) el sonido cesa. Si por el contrario la excitación persiste, el sonido continuará hasta tanto. Un factor que hace que los cuerpos vibratorios se detengan es la masa. Cuando dejamos la cuerda vibrando hasta que el sonido acabe por sí solo, lo que está deteniendo la persistencia del fenómeno es la propia masa que juega una batalla de equilibrio entre la inercia y la fuerza de gravedad..

• Daño temporal o completo del órgano de recepción: Parece absurdo hablar de ello, pero es preciso señalarlo una y mil veces. El cuidado del aparato auditivo es mucho más importante que cualquier equipo de alta fidelidad. La excesiva presión sonora provoca la ruptura del tímpano, el síntoma es una pequeña hemorragia en el oído. Eso puede generar una sordera parcial o completa dependiendo de la intensidad. Aún en el caso de que la membrana timpánica no se rasgue, someterla a presiones sónicas altas con frecuencia, provoca que cada vez pierda más elasticidad (el cuerpo humano se defiende…) generándonos perdida de audición.

Si ninguna de las primeras dos causas detuvieran al fenómeno sonoro, podríamos escuchar los que un vecino habla a veinte cuadras de casa, en el primero de los casos y enloqueceríamos por la cantidad infinita de sonidos que tendríamos que tolerar en el segundo.

Y aquí puedes ver un violín, cuando el arco frota la cuerda en slow motion:

Reflexión y absorción del sonido:

Aunque este tema merece un artículo aparte (¡y lo haremos!). Te adelantamos algunos conceptos muy elementales. La propagación de la onda sonora sufre en su camino por el medio, un fenómeno de reflexión y absorción (y también tendremos en cuenta la refracción). Es decir, rebota (reflexión) contra determinadas superficies (mármol, cristales, paredes, etc.), se desvía en su trayectoria por ciertas estructuras (refracción) y es amortiguada (absorción) por otros materiales (alfombras, cortinados, colchones, etc.).

El fenómeno de reflexión es conocido como reverberación (Reverb). Cuando los tiempos a los que nos llega la reflexión son cercanos a los tiempos en que recibimos la onda original, hablamos de reverb, cuando son mayores comenzamos a percibirlos como ecos (Delay o Echo). Si un ambiente tiene muchas superficies absorbentes decimos que el ambiente es «Seco» (dry); si en cambio tiene muchas reflexiones se dice que está «vivo» (wet).

Un altavoz con música produce movimientos vibratorios también:

Continuará: En los próximos artículos hablaremos de las características del sonido y de los parámetros sonoros: Altura, Intensidad, Duración y Timbre.

Angel Diego Merlo

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©2004 Audiomidilab.com. Fuente: Libro «Música con computadoras» Diego Merlo – ISBN 987-9131-31-2. Usado con autorización expresa del autor. Todos los derechos reservados. El editor puede haber incluido contenidos audiovisuales en enlaces externos que corresponden a terceros. Invocando el derecho a cita con fines educativos.