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U1. Introducción al audio digital
1. Naturaleza del sonido
2. Propiedades del sonido
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1 . Naturaleza del sonido
Ondas
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.
2
1 . Naturaleza del sonido
Ondas
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-deondas (consulta 31/10/2013)
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1 . Naturaleza del sonido
Ondas
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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1 . Naturaleza del 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.
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1 . Naturaleza del 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 de
oscilación debe estar entre 20 y 20.000 Hz.
EMISOR
MEDIO DE
TRANSMISIÓN
RECEPTOR
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1 . Naturaleza del sonido
Velocidad del sonido
sustancia
Aluminio
Cobre
Hierro
Plomo
Mármol
Agua
Agua de mar
Alcohol etílico
Gasolina
Hidrógeno
Vapor de agua
Aire
Oxígeno
Anhídrido
carbónico
Cloro
densidad (Kg/m3) velocidad "c" (m/s)
2700
5104
8900
3560
7800
5000
11400
1227
2700
3810
998
1473
1020
1460
790
1220
700
1166
90
808
1293
1430
1262
401
344
317,2
1970
258
3220
206,4
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1 . Naturaleza del sonido
Longitud de onda
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1 . Naturaleza del sonido
frecuencia
Nota musical
DO de un tubo de órgano de 9,60 m (mínima
frecuencia audible)
LA (contraoctava, última nota del piano)
DO (contraoctava)
DO (gran octava)
DO (pequeña octava)
DO (octava central)
DO (primera octava)
FA (tercera octava: máximo para la
sensibilidad auditiva)
DO (cuarta octava, límite derecho del piano)
Máxima frecuencia audible
f (Hz) l (m)
16
21,5
27
32
64
128
256
512
12,7
10,7
5,4
2,7
1,35
0,67
2.734
0,125
4.096 0,85
20.000 0,017
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2 . Propiedades del sonido
Cualidades
tono ,

Para describir un sonido se utilizan tres términos fundamentales

La sensación de altura o tono se vincula tradicionalmente a la frecuencia o
periodo de la fundamental. No todos los sonidos tienen una altura definida.

La intensidad se vincula al flujo de energía o amplitud de la presión de
oscilación de la onda.

El timbre, al espectro o proporción de intensidades de los armónicos. Es el
color o la textura del 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
parámetros pueden variar.

Cuando varios sonidos suenan de forma simultánea se perciben otras
10
cualidades
timbre e intensidad.
2 . Propiedades del sonido
Intensidad 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.
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2 . Propiedades del sonido
Intensidad sonora
12
2 . Propiedades del sonido
Intensidad sonora

Cuando sumamos dos sonidos iguales, la intensidad aumenta en 3dB.

Cuando duplicamos la distancia de la fuente, la intensidad disminuye en 6db.


La intensidad es una medida física, pero para nuestro oído, la sensación de
intensidad, varía en función de la frecuencia (es decir dos sonidos igual de
intensos, tal vez no nos lo parezca).
La zona de mayor sonoridad esta entre los 2KHz y los 4KHz.
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2 . Propiedades del sonido
Intensidad sonora
14
2. Propiedades del sonido
Tono

Es lo que caracteriza a un sonido como grave
(frecuencias bajas) y agudo (frecuencias altas)

La altura es una magnitud psicoacústica relacionada
con la frecuencia (que es una magnitud física).

Lo que hace que un sonido posea una altura clara
es su periodicidad.

La medida de la frecuencia es el Hz que indica el
número de veces por segundo que se repite un
determinado fenómeno.
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2 . Propiedades del sonido
Frecuencia y altura
Representación gráfica de un sonido puro de 4Hz por segundo
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2 . Propiedades del sonido
Frecuencia y altura


Los infrasonidos son sonidos cuya
altura está por debajo de los 20 Hz,
sino son puros se oyen los armónicos.
Los ultrasonidos son sonidos
encima de los 20.000Hz.
por
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2 . Propiedades del sonido
La octava y las notas



La altura está directamente relacionada con la
frecuencia de la oscilación.
Si escuchamos dos sonidos cuyas frecuencias
guardan relación 2:1, nos sonarán muy cercanos,
entre los dos dista una octava.
En la música occidental la octava se divide en doce
alturas o semitonos. Es lo que denominamos una
escala.
Do
Re
Mi
Fa
Sol
La
Si
C
D
E
F
G
A
B
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2 . Propiedades del sonido
La octava y las notas


El La central del piano tiene una frecuencia de
440Hz que se toma como frecuencia de referencia
de afinación de los instrumentos musicales.
Cada semitono [i-ésimo semitono] , medido
desde la frecuencia de referencia Fref, será de la
siguiente foma
[i-ésimo semitono] = Fref×2**i/12

Para el Do , i=3.
Así la frecuencia del Do será:
[frecuencia del Do] = 440×2**3/12 =
523.2511 [Hz]
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2 . Propiedades del sonido
Timbre



El timbre es lo que ayuda a caracterizar y distinguir
diferentes tipos de instrumentos, o a reconocer a
las personas por su voz.
La frecuencia de vibración más grave o baja es la
que determina normalmente la altura y se
denomina frecuencia fundamental, las restantes
frecuencias que suelen ser múltiplos de la
frecuencia fundamental se denominan armónicos.
Lo que diferencia un DO de una flauta de uno de
un violín es el timbre, el número de armónicos.
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2 . Propiedades del sonido
Ondas sinusoidales y armónicos




El sonido mas simple es la onda sinusoidal
El teorema de Fourier demuestra que cualquier onda sonora
periódica se puede entender como suma de ondas
sinusoidales de frecuencias diferentes, pero múltiplos de la
fundamental, armónicos.
Los sonidos naturales no son nunca estacionarios, su forma
varía en el tiempo, la amplitud de sus armónicos varía
también. Esta variación de los armónicos en el tiempo, se
denomina espectro de un sonido.
A partir del espectograma podemos deducir muchas cosas del
sonido.
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2 . Propiedades del sonido
Ondas sinusoidales y armónicos
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2 . Propiedades del sonido
Análisis del espectro
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2 . Propiedades del sonido
Espejos de 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
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mismo ocurre con los rayos de luz.
2 . Propiedades del sonido
Efecto Doppler
• 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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Bibliografía


Jordá Puig, S. “Audio digital y midi”. Anaya 1997
(tema 1).
Rumsey, F., McCormick, T. “Sonido y grabación.
Introducción a las técnicas sonoras”. Instituto
Oficial de Radio y Televisión 2004. (tema 1 y 2)
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