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U1. Introducción al audio digital. Naturaleza del sonido Propiedades del sonido. 1 . Naturaleza del sonido. Ondas. Movimiento ondulatorio - PowerPoint PPT Presentation
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U1. Introducción al audio digitalU1. Introducción al audio digital
1.1. Naturaleza del sonidoNaturaleza del sonido2.2. Propiedades del sonidoPropiedades del sonido
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OndasOndas
1 . Naturaleza del sonido
Movimiento ondulatorio
Una onda es la propagación de una vibración o perturbación originada en un foco emisor que se transmite a través del espacio u otro medio capaz de propagarla sin transporte de materia.
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OndasOndas
1 . Naturaleza del sonido
Tipos de ondas
Según la dirección de vibración de las partículas: longitudinales (sonido, dilataciones y compresiones que se propagan en un muelle) y transversales (la luz, las olas del agua)
Según las dimensiones de propagación de la onda: unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales
Según el medio que necesitan para propagarse: mecánicas y electromagnéticas
Ver https://sites.google.com/site/260ondassonidoyluz/clases-de-ondas (consulta 31/10/2013)(consulta 31/10/2013)
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OndasOndas
1 . Naturaleza del sonido
Características de las ondas
Amplitud (A): es la máxima altura que alcanza la onda. Se mide en metros (m).
Longitud de onda (l) : es la distancia que separa dos puntos máximos de una onda. Se mide en metros (m).
Ciclo u oscilación: es el recorrido de cada partícula desde que inicia una vibración hasta que vuelve a la posición inicial Se mide en metros (m).
Frecuencia (f): es el número de oscilaciones de las partículas vibrantes por segundo y el
Periodo (T) el tiempo que dura una oscilación completa.
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¿Qué es el sonido?¿Qué es el sonido?
El sonido es una onda longitudinal que necesita de un medio material (gaseoso, líquido o sólido) para propagarse.
Cuando el guitarrista toca las cuerdas de su guitarra hace vibrar las partículas de aire que la rodean. Primero estas se separan, disminuyendo la presión (el aire se enrarece) y después al volver la cuerda hacia su posición original, se comprimen aumentando la presión.
La vibración de la cuerda se propaga por el aire en forma de separaciones y comprensiones de las partículas de aire formando lo que llamamos: “onda sonora” que transmiten la energía producida en la vibración.
1 . Naturaleza del sonido
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¿Qué es el sonido?¿Qué es el sonido?
Para que haya sonido deben de existir: un emisor, un receptor y un medio material elástico para su transporte.
El sonido es la interpretación que hace el cerebro de las vibraciones del aire.
Para que se perciba por el oído humano, la frecuencia Para que se perciba por el oído humano, la frecuencia
de oscilación debe estar entre 20 y 20.000 Hz. de oscilación debe estar entre 20 y 20.000 Hz.
1 . Naturaleza del sonido
EMISOR MEDIO DE TRANSMISIÓN
RECEPTOR
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Velocidad del sonidoVelocidad del sonido
1 . Naturaleza del sonido
sustanciadensidad (Kg/m3)
velocidad "c" (m/s)
Aluminio 2700 5104Cobre 8900 3560Hierro 7800 5000Plomo 11400 1227
Mármol 2700 3810Agua 998 1473
Agua de mar 1020 1460Alcohol etílico 790 1220
Gasolina 700 1166Hidrógeno 90 1262
Vapor de agua 808 401Aire 1293 344
Oxígeno 1430 317,2Anhídrido carbónico
1970 258
Cloro 3220 206,4
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Longitud de ondaLongitud de onda
1 . Naturaleza del sonido
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frecuenciafrecuencia
1 . Naturaleza del sonido
Nota musicalf
(Hz)m)
DO de un tubo de órgano de 9,60 m (mínima frecuencia audible)
16 21,5
LA (contraoctava, última nota del piano)
27 12,7
DO (contraoctava) 32 10,7DO (gran octava) 64 5,4DO (pequeña octava) 128 2,7DO (octava central) 256 1,35DO (primera octava) 512 0,67FA (tercera octava: máximo para la sensibilidad auditiva)
2.734
0,125
DO (cuarta octava, límite derecho del piano)
4.096
0,85
Máxima frecuencia audible20.000
0,017
1010
CualidadesCualidades Para describir un sonido se utilizan tres términos fundamentales Para describir un sonido se utilizan tres términos fundamentales tonotono , ,
timbre e intensidad.timbre e intensidad.
La sensación de altura o tono se vincula tradicionalmente a la frecuencia La sensación de altura o tono se vincula tradicionalmente a la frecuencia o periodo de la fundamental. No todos los sonidos tienen una altura o periodo de la fundamental. No todos los sonidos tienen una altura definida.definida.
La intensidad se vincula al flujo de energía o amplitud de la presión de La intensidad se vincula al flujo de energía o amplitud de la presión de oscilación de la onda. oscilación de la onda.
El timbre, al espectro o proporción de intensidades de los armónicos. Es El timbre, al espectro o proporción de intensidades de los armónicos. Es el color o la textura del sonido.el color o la textura del sonido.
La reverberación indica el espacio donde esta el sonido.La reverberación indica el espacio donde esta el sonido.
Todo sonido tiene una duración y a lo largo de este, cualquiera de los tres Todo sonido tiene una duración y a lo largo de este, cualquiera de los tres parámetros pueden variar.parámetros pueden variar.
Cuando varios sonidos suenan de forma simultánea se perciben otras Cuando varios sonidos suenan de forma simultánea se perciben otras cualidadescualidades
2 . Propiedades del sonido
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Intensidad sonoraIntensidad sonora La intensidad sonora (I) es la sensación de audibilidad producida por un sonido.
Cuanto mayor sea la amplitud de la onda, A, mayor será su intensidad. Por lo tanto el sonido se oirá más fuerte.
La sonoridad es la cualidad que permite distinguir entre sonidos fuertes y débiles. La unidad de sonoridad es el belio, B, pero generalmente se expresa en decibelios, dB.
2 . Propiedades del sonido
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Intensidad sonoraIntensidad sonora
2 . Propiedades del sonido
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Intensidad sonoraIntensidad sonora Cuando sumamos dos sonidos iguales, la intensidad aumenta en Cuando sumamos dos sonidos iguales, la intensidad aumenta en
3dB.3dB.
Cuando duplicamos la distancia de la fuente, la intensidad Cuando duplicamos la distancia de la fuente, la intensidad disminuye en 6db.disminuye en 6db.
La intensidad es una medida física, pero para nuestro oído, la La intensidad es una medida física, pero para nuestro oído, la sensación de intensidad, varía en función de la frecuencia (es decir sensación de intensidad, varía en función de la frecuencia (es decir dos sonidos igual de intensos, tal vez no nos lo parezca).dos sonidos igual de intensos, tal vez no nos lo parezca).
La zona de mayor sonoridad esta entre los 2KHz y los 4KHz.La zona de mayor sonoridad esta entre los 2KHz y los 4KHz.
2 . Propiedades del sonido
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Intensidad sonoraIntensidad sonora
2 . Propiedades del sonido
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TonoTono
Es lo que caracteriza a un sonido como grave Es lo que caracteriza a un sonido como grave (frecuencias bajas) y agudo (frecuencias altas)(frecuencias bajas) y agudo (frecuencias altas)
La altura es una magnitud psicoacústica La altura es una magnitud psicoacústica relacionada con la frecuencia (que es una relacionada con la frecuencia (que es una magnitud física).magnitud física).
Lo que hace que un sonido posea una altura Lo que hace que un sonido posea una altura clara es su periodicidad.clara es su periodicidad.
La medida de la frecuencia es el Hz que indica La medida de la frecuencia es el Hz que indica el número de veces por segundo que se repite el número de veces por segundo que se repite un determinado fenómeno.un determinado fenómeno.
2. Propiedades del sonido
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Frecuencia y alturaFrecuencia y altura
2 . Propiedades del sonido
Representación gráfica de un sonido puro de 4Hz por segundo
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Frecuencia y alturaFrecuencia y altura
Los infrasonidos son sonidos cuya Los infrasonidos son sonidos cuya altura está por debajo de los 20 altura está por debajo de los 20 Hz, sino son puros se oyen los Hz, sino son puros se oyen los armónicos.armónicos.
Los ultrasonidos son sonidos por Los ultrasonidos son sonidos por encima de los 20.000Hz.encima de los 20.000Hz.
2 . Propiedades del sonido
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La octava y las notasLa octava y las notas La altura está directamente relacionada con La altura está directamente relacionada con
la frecuencia de la oscilación.la frecuencia de la oscilación.
Si escuchamos dos sonidos cuyas frecuencias Si escuchamos dos sonidos cuyas frecuencias guardan relación 2:1, nos sonarán muy guardan relación 2:1, nos sonarán muy cercanos, entre los dos dista una octava.cercanos, entre los dos dista una octava.
En la música occidental la octava se divide En la música occidental la octava se divide en doce alturas o semitonos. Es lo que en doce alturas o semitonos. Es lo que denominamos una escala.denominamos una escala.
DoDo ReRe MiMi FaFa SolSol LaLa SiSi
CCDD EE FF GG AA BB
2 . Propiedades del sonido
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La octava y las notasLa octava y las notas
El El LaLa central del piano tiene una frecuencia de central del piano tiene una frecuencia de 440Hz que se toma como frecuencia de 440Hz que se toma como frecuencia de referencia de afinación de los instrumentos referencia de afinación de los instrumentos musicales.musicales.
Cada semitono Cada semitono [i-ésimo semitono] [i-ésimo semitono] , medido , medido desde la frecuencia de referencia desde la frecuencia de referencia Fref, Fref, será de la será de la siguiente fomasiguiente foma
[i-ésimo semitono] = Fref×2**i/12[i-ésimo semitono] = Fref×2**i/12
Para el Do , i=3.Para el Do , i=3.Así la frecuencia del Do será:Así la frecuencia del Do será:[frecuencia del Do] = 440×2**3/12 = [frecuencia del Do] = 440×2**3/12 = 523.2511 [Hz]523.2511 [Hz]
2 . Propiedades del sonido
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TimbreTimbre El timbre es lo que ayuda a caracterizar y El timbre es lo que ayuda a caracterizar y
distinguir diferentes tipos de instrumentos, o a distinguir diferentes tipos de instrumentos, o a reconocer a las personas por su voz.reconocer a las personas por su voz.
La frecuencia de vibración más grave o baja es La frecuencia de vibración más grave o baja es la que determina normalmente la la que determina normalmente la alturaaltura y se y se denomina denomina frecuencia fundamentalfrecuencia fundamental, las restantes , las restantes frecuencias que suelen ser múltiplos de la frecuencias que suelen ser múltiplos de la frecuencia fundamental se denominan frecuencia fundamental se denominan armónicos.armónicos.
Lo que diferencia un DO de una flauta de uno de Lo que diferencia un DO de una flauta de uno de un violín es el timbre, el número de armónicos.un violín es el timbre, el número de armónicos.
2 . Propiedades del sonido
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Ondas sinusoidales y Ondas sinusoidales y armónicosarmónicos
El sonido mas simple es la onda sinusoidalEl sonido mas simple es la onda sinusoidal
El teorema de Fourier demuestra que cualquier onda El teorema de Fourier demuestra que cualquier onda sonora periódica se puede entender como suma de sonora periódica se puede entender como suma de ondas sinusoidales de frecuencias diferentes, pero ondas sinusoidales de frecuencias diferentes, pero múltiplos de la fundamental, armónicos. múltiplos de la fundamental, armónicos.
Los sonidos naturales no son nunca estacionarios, su Los sonidos naturales no son nunca estacionarios, su forma varía en el tiempo, la amplitud de sus forma varía en el tiempo, la amplitud de sus armónicos varía también. Esta variación de los armónicos varía también. Esta variación de los armónicos en el tiempo, se denomina espectro de un armónicos en el tiempo, se denomina espectro de un sonido.sonido.
A partir del espectograma podemos deducir muchas A partir del espectograma podemos deducir muchas cosas del sonido.cosas del sonido.
2 . Propiedades del sonido
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2 . Propiedades del sonido
Ondas sinusoidales y armónicosOndas sinusoidales y armónicos
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Análisis del espectroAnálisis del espectro
2 . Propiedades del sonido
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Espejos de sonidoEspejos de sonido
2 . Propiedades del sonido
• A una distancia adecuada, se alinean dos antenas parabólicas una frente a otra. A continuación, nos situamos cerca de uno de los platos parabólicos y hablamos hacia el centro de la superficie cóncava, mientras que otra persona, situada en el otro plato, acerca sus oídos al centro de la zona cóncava de su parábola.
• Esta persona podrá escuchar lo que dice el emisor situado a cierta distancia.
• Los platos parabólicos funcionan como un teléfono sin cable, basta con que una persona hable en la zona en que se encuentra el foco de la parabólica, para que la otra lo escuche colocando su oreja en las proximidades del foco de la otra parábola.
• El experimento se basa en que el sonido emitido por la persona que habla se concentra en el foco de la parábola emisora y desde ahí es reflejado, en línea recta, hacia foco de la parábola receptora. Esto mismo ocurre con los rayos de luz.
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Efecto DopplerEfecto Doppler
2 . Propiedades del sonido
• El efecto Doppler es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente en relación a su observador. Si queremos pensar en un ejemplo de esto es bastante sencillo.
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Jordá Puig, S. “Audio digital y midi”. Anaya Jordá Puig, S. “Audio digital y midi”. Anaya 1997 (tema 1).1997 (tema 1).
Rumsey, F., McCormick, T. “Sonido y Rumsey, F., McCormick, T. “Sonido y grabación. Introducción a las técnicas grabación. Introducción a las técnicas sonoras”. Instituto Oficial de Radio y sonoras”. Instituto Oficial de Radio y Televisión 2004. (tema 1 y 2)Televisión 2004. (tema 1 y 2)
BibliografíaBibliografía
