martinez celdran 1996 p49-61
-
Upload
albanymonroy -
Category
Documents
-
view
223 -
download
0
Transcript of martinez celdran 1996 p49-61
8/3/2019 martinez celdran 1996 p49-61
http://slidepdf.com/reader/full/martinez-celdran-1996-p49-61 1/7
»:' .
E 1 f x > V 1 A c t . D . eN\ l~
HUMaVl t t l Y l t r o J . u c d o V J
fON~1\CA
1B'-t~@
Ocfaedro
L\~ -'0\.·
J e q 1 \ ) 6. .~.~
3. LA PRODUCCION DEL SONIDO
Y SU MANIFESTACION ACiTSTICA
3.1. FENOMENOS PERIODICOS
Antes de entrar en el estudio fisico del sonido conviene que
expongamos algunas nociones fundamentales que, luego,
tendremos que aplicar a las ondas sonoras.
En la naturaleza hay muchos fenomenos que son
periodicos, Un periodo es el tiempo que tarda en repetirse un
fen6meno 0 en volver un cuerpo al estado 0 posicion que tenia al
principio. Y hablamos de ciclo cuando examinamos todas las fases
par las que pasa u n f en ome no p er io di co hasta que se repite una fase
anterior.En nuestro sistema solar e J movimiento de los planetas es
periodico:
Giro sobre su propio eje Alrededor del Sol
-La Tierra: 24 horas 1 afio
-Neptuno: 15 horas 164 afios 281 dias 6 H
-Jupiter: 9,55 horas 11 afios 31 5 dias
.Todos estos fenomenos son periodicos, El periodo del girode la Tierra sabre si misma es de 24 h. Al cabo de este tiempo se
vuelve a repetir el fenomeno: un nuevo dia comienza, 1 0 cual
significa que se encuentra en-la misma posicion de cara al Sol; para
ello es necesario si tuarse en un punto de la geografia de laTierra:
Par otra parte, cada uno de los tres planetas, expuestos como
ejemplo, tiene su propio periodo, tornando como unidad de tiernpo
la hora terrestre convencionalmente. Tambien es un fen6meno
periodico el giro de cada planeta alrededor del Sol. La Tierra tarda
un ana en dar una vuelta completa alrededor del Sol, mientras que
8/3/2019 martinez celdran 1996 p49-61
http://slidepdf.com/reader/full/martinez-celdran-1996-p49-61 2/7
~ . ,. .
.50 EL SON100 EN LA COMUNICACION HUMANA
Jupiter tarda 11 aries y 315 dias: casi doce afios. Ahora tomamos
como medida del t iempo el afio. Es evidente que si nos situamos en
un punto terrestre cualquiera de partida respecto del Sol, al cabo del
afio volveremos a pasar por e se mi smo punto. Afio tras afio se repite
1 0 misrno. La .repeticion es la caracteristica mas importante de todo
fenomeno periodico,
EI periodo esta conectado can otro concepto clave: lafrecuencia. Se trata del numero de veces que se repite el mismo
fen6meno tomando una unidad de tiempo. Tomemos el dia como
unidad de tiempo para medir la frecuencia de cada planeta en su
giro alrededor del Sol:
-La Tierra: 365 dias
-Mercurio: 88 elias
-Jupiter: 3600 dias
-Neptuno: 60141 dias
Es evidente que mientras Neptuno da una sola vuelta,
Mercurio habra dado 683: la frecuencia de Mercurio es muchomayor que la de Neptuno: 60141/88=683.
Observese un hecho:
Menor periodo *********** mayor periodo
Mayor frecuencia *******menor frecuencia
Mercurio La Tierra Jupiter Neptuno
DIAS: 88
V UE L T A S: 683
3600
17
60141 PERiODO
1 FRECUENCLA
365
165
Por tanto, periodo y frecuencia tienen una: relacion inversa;
matematicamente:
F=
T
LA Pl'ODUCCION DEL SONJDOY SUMANIFESTAcrON AClJSTICA 51
Se suele simbolizar con T el periodo. En nuestro ejemplo, la unidad
esta representada por los 60141 dias de Neptuno, pues deseabamos
averiguar las vueltas que daba cada planeta mientras que Neptuno
daba una sola; por eso mismo en el numerador siempre situamos
60141 (los datos estan redondeados):
-60141/88=683, Mercurio-60141/365=165, La Tierra
-60 14113600=17 , Jupiter.
-60141160141=1, Neptuno
Otros muchos fenomenos suelen ser periodicos: las
estaciones, el horario de abertura de un comerc io . ie l puente aereo
Madrid-Barcelona, etc.; aunque los humanos no somos tan exactos
como las leyes astronomicas. Supongamos que en un pais
imaginario hemos estado quince dias durante un inviemo para .
medir la temperatura diariamente cada dos horas. Durante ese
tiempo cada dia la temperatura ha sufrido las mismas variaciones:
horas: grados: horas: grados:
6 0 18 0
8 5 20 -5
10 7 22 -7
12 9 24 -9
14 7 2 -7
16 5 4 -5 y un nuevo dia comienza ...
Las oscilaciones de la temperatura las representamos en un grafico
de la siguiente forma:
8/3/2019 martinez celdran 1996 p49-61
http://slidepdf.com/reader/full/martinez-celdran-1996-p49-61 3/7
- ~ c , , ·
52
10
8
6
4
2
GRADOS 0
-2
-4
-6
-8
-10
EL SONIDO EN LA COMUNICACr6N HUMANA
HORAS
Figura 3.1
Se representa la amplitud a traves del tiempo. Se denomina
amplitud al alejamiento maximo que alcanza la temperatura
respecto de la linea media: 0 grados centigrados. En nuestroejemplo la amplitud vale 9 grados, tanto en la fase positiva, como
en la negativa, Muchos fenomenos pueden tener una representacion
como la efectuada anteriormente, 1 0 cual ayuda a su comprensi6n y
al estudio de sus cualidades; por ejemplo, podemos hablar de
fenomeno peri6dico en el caso que nos ocupa, si al cabo de los
quince dias hemos obtenido quince graficos exactamente iguales.
Los graficos son siempre muy importantes porque ayudan a
relacionar cualidades y a estudiarlas en su interacci6n.
En la naturaleza y sobre todo en la sociedad humana, hay
muchos fen6menos que son aperiodicos. Antes hemos puesto un
ejemplo en un pais imaginario, puesto que en uno real la
temperatura no tiene oscilaciones tan regulares no s610dentro de un
rnismo dia sino tampoco en dias sucesivos y, por supuesto, a 1 0
largo del afio, No es realmente un fen6meno periodico, por regla
general. Tampoco 1 0 es el regimen de lluvias de una region
determinada, etc. Frecuentemente, la hora de levantarse es peri6dica
y no 1 0 es la hora de acostarse; por eso mismo utilizamos un
despertador. Aunque no parece que los humanos seamos periodicos
en nuestras acciones, hay algo en nuestra vida que ha de ser siempre
periodico: los movimientos del corazon,
-LA PRODUCCI6N DEL SONIOO Y S U MANIFESTACI6N ACUSTICA 53
3_2.LAS ONDAS SONORAS
El sonido es un mevirniento de vibraci6n longitudinal
perceptible por el oido. Estr iba en una serie de concentraciones y
enrarecimientos que se pueden transmitir en cualquier medio
elastico. Ese movimiento de vibraci6n es una onda sonora. En el
-habla, el medio elast ico es el aire. Una cuerda de guitarra puede
servirnos para explicar el fen6meno. AI pulsarla, esta se pone en
movimiento consistente en un vaiven, que se denomina vibracion.
Antes de pulsar la cuerda, en una habitacion en silencio, las
particulas de aire mantendran un espacio equidistante entre elIas.
Despues de lapulsaci6n, en la ida, la cuerda habra empujado, en su
desplazamiento, a las particulas mas proximas formando una
concentraci6n al suprimir los espacios que mantenian. Esta es la
perturbaci6n original. La fuente de esta perturbaci6n es la cuerda de
la guitarra. Pero como todo euerpo elastico, la cuerda no s610
vuelve a su posici6n de partida sino que tambien se desplaza en
sentido contrario otro tanto como en la ida. Las partieulas seguiranel movimiento de la euerda, pues no s610volveran a su punto de
partida, sino que tambien se desplazaran en sentido contrario,
aumentando el espacio de separaci6n entre cada una de ellas
produciendose un enrareeimiento.
Basicamente en esto eonsiste el sonido desde un punto de
vista fisieo. Para poder estudiar sus cualidades, vamos a part ir de
una onda simple como la emitida por un diapason. La
representaci6n de su movimiento corresponde a una onda
sinusoidal; es decir , aquella en la que su ordenada es una funci6n
del seno del angulo:
Figura 3.2 Concentraciones y enrarecimientos de las particulas de aire y
su representacion. (Adaptado de Catford, 1977).
8/3/2019 martinez celdran 1996 p49-61
http://slidepdf.com/reader/full/martinez-celdran-1996-p49-61 4/7
,.EL SONIDO EN LA COMUNICACI6N HuMANA4
~~-------------------------------
I~.-.:-.----.--~- · - · - · - · · · · · · · - · - - - - - - · · · - - · · · - - · · · - - · - - - - Z
~ /
Figura 3.3 Onda sinusoidal.
La . onda del diapas6n es una vibracion periodica; por tanto,
en ella se pueden observar las mismas caracterist icas que hemos
visto en cualquier fenomeno peri6dico: periodo, amplitud y
frecuencia. Si tomamos un diapason que emite la nota musical
denominada LA natural, podemos comprobar que posee una
frecuencia de 440 Hz; es decir, la varil la del diapason tendra 440
oscilaciones en un segundo; cada oscilacion 0 ciclo corresponde a
una ida y una vuelta a partir del eje de reposo. El Hertz (hercio),
simbolizado Hz, es la unidad de medida de la frecuencia, tambien
se puede hablar de ciclos por segundo: cps. Por tanto, su periodo es:
T=-
F
1
-- = 0,00227 segundos.440
Es decir, un poco mas de dos milesimas de segundo. El periodo
siempre se expresara en segundos para poder operar con el. La
amplitud se mide en decibelios (dB) y resulta del mayor 0 menor
desplazamiento de las varillas del diapason respecto de su posicion
de reposo, 10 eual es debido ala fuerza del empuje inicial:
LA PRODUCCI6N DEL SONIDO Y SUMANIFESTACI6N ACOSTICA 55
"' -____ ___J__~~
A B
Figura 3.4 A. Ondas con igualperiodo y distinta amplitud.
. B. Ondas con igual amp/itud y distinto perlodo.
. Amplitud y periodo son elementos independientes en~e si;
mientras que el periodo y la frecuencia son totalmente dependie.ntes
y mantienen 1a relacion inversa que y~. hemos . estudiadoanteriormente. La frecuencia es una ca ra c tens ti ca p ro p ia de cada
cuerpo. Los cuerpos grandes y pesados poseen una frecuencia
menor que los pequefios y livianos, porque estos pueden moversemas rapidamente, Los mas largos tambien vibraran con una
frecuencia menor que los eortos. Por ultimo, los cuerpos que
puedan tensarse, tendran una frecuencia de vibracion mayor cuanto
mas tensos esten y viceversa, Todos estos aspectos se pueden
comprobar facilmente si se tiene una guitarra a mano; 1 0
proponemos como experiencia.
No obstante, la guitarra no emite una onda simple como la
del diapason, sino una onda compuesta por la suma de muchas otras
con la forma de la onda simple; pues los cuerpos sumamente .
elasticos como el de la cuerda vibran de tal forma que se mueven
todas sus partes a la vez; pero ese movimiento de las partes no es
independiente sino que vibran conjuntamente: toda la cuerda, ~us
mitades, sus terceras partes, sus cuartas, etc. Cuando el son~~o
complejo es periodico, todos sus componentes guardan una relacion
matematica entre ellos, pues todos son multiples del primero, 'que se
llama tono fundamental. Todos los componentes reciben el
nombre de armonlcos. El primero es el tono fundamental y
corresponde a la vibracion de la cuerda entera. El segund~
pertenece a sus mitades; el tercero, a sus terceras partes y asi
8/3/2019 martinez celdran 1996 p49-61
http://slidepdf.com/reader/full/martinez-celdran-1996-p49-61 5/7
; .
56 E L S ON ID O E N L A CO MU NIC ACI6 N H UM AN AL A P RO DU CC I6 N D EL S ON ID O Y S U M AN IF ES T A CI6 N A CU ST IC A 57
sucesivamente hasta agotar la cuerda. Por ejemplo, si el primer
ann6nieo tiene 250 Hz, el segundo poseera 500 Hz. . . y el decimo
2500. Multiplieando el numero de orden del ann6nico por la
freeuencia del fundamental se obtiene la frecuencia de ese
FA=NA * FO ,
EI 'sonido complejo no peri6dico recibe el nombre de
ruido. EI ruido esta formado por una serie de ondas que se da n en
todas las frecuencias de forma aleatoria, a partir de una primera, y
por tanto sin guardar entre S 1 ninguna relacion matematica. En el
sonido complejo peri6dico se pueden obtener sus elementos
componentes por analisis; se pueden contar facilmente, puesguardan espacios entre ellos. Posee un espectro discontinue. En el
ruido, por el contrario, el analisis se torna mucho mas dificil, pues
practicamente no existen espacios, entre esos componentes, por 1 0
que resulta casi imposible contarlos. Su earacteristica principal es la
irregularidad. Posee un espectro continuo.
arm6nico:"
donde FA=frecuencia de un ann6nico, NA=nfunero de orden del
armonico y FO=frecuencia del tono fundamental 0primer ann6nico
de la serie.
A pesar de'reconocer que una onda complej a peri6dica esta
compuesta de muchas otras con la forma de las simples, resulta un
todo con sus propias caracterist icas. De hecho, en la naturaleza 10
que m a s abunda son los sonidos complejos. 3.3. GRAFICOS PARA REPRESENTAR EL SONIDO
A
i O,f-------~~~~~~~_+------~
A. Hasta aqui s610hemos ido util izando un mismo tipo de
grafico; en el que en la abscisa (eje horizontal) se expresa tiempo y,en la ordenada (eje vertical), amplitud. Nonnalmente 1 0
denominamos oscilograma; en Ingles recibe el nombre de
'waveform'. En el se capta la forma de onda de modo unitario. Su
utilidad para el analisis es escasa, pues solo se puede averiguarel
periodo y, por tanto, la frecuencia fundamental decualquier sonidoperiodico. En este, como en cualquiera de los graficos que vamos a
estudiar, la diferencia entre sonido periodico (0 cuasi-periodico) y
aperi6dico se observa a primera vista, por su diferencia en la
repetici6n aproximada de una misma forma. Por ejemplo:
o 0,25 0,3 0,75,
o
Tiem,poen milt.imu d. "l\II1do
A
Figura 3.5 S um a d e o nd as y o n d a c om p/ e ja .
8/3/2019 martinez celdran 1996 p49-61
http://slidepdf.com/reader/full/martinez-celdran-1996-p49-61 6/7
58 E L S ON ID O E N L A C O MU NIC AC IO N H UM AN A
B
Figura 3.6 A:Oscilogramas de la vocal raj (sonido periodico);
Bioonsonante [sJ (sonido aperiodico 0 ruido).
B. El espectro es un graficomuy adecuado para representar
los dist intos componentes de un sonido complejo. En la abscisa
quedan reflejadas las frecuencias y en la ordenada las amplitudes.
En la figura 3.7 hay t res espec tros esquemati cos de Ia vocal r a J que
se diferencian por su tono fundamental (50, 100 Y 200 Hz,
respectivamente ).
d('
70
se
so
40
30
zo
10
KHz
lui
3KHz
dB
71 1
61 1
,I
lui
SO
40
30
20
I0
0
3KH~
Figura 3..7 (Adaptado de Pickett, 1980).
LA PRODUCCION DEL SONIDO Y SU MANIFESTACIONACUSTICA 59
Las lincas vert icales de los espectros presentados son los
a rr no ni co s: cu an to mas bajo es el tone fundamental mayor numero
de armonicos hay.
En los tres casas, la vocal representadaes [a ] porque
existen tres picas de mayor arnplitud a la misma frecuencia en cada
uno de los espectros,
C. EI espectrograma 0 sonograma representa tarnbien el
sonida complejo, pero desde otro 'punta de vista. La frecuencia se
muestra ahara en la ordenada y, en la abscisa, se manifiesta el
tiernpo, que sirve para saber la duracion de los sonidos. El espectro,
como no incluye el tiempo, constituye una representacion
frecuencial del sonido en un punto determinado de su duraci6n. En
cambia, el sonograma refleja el sonido en su evo luc ion f recuencial
a 1 0 largo del tiempo.
dll
n
1\11
,
4S
: : :I j !:
..
J . I I I! . : . : ' : "' - " ' I ' , . , . . .; [ f . 1M l l t J ;
!....
~ i,
II1" M ht u ~ 4 l I : ! V I I m i ll
,Ml ~ r t u ~ J
. . .
27
IS
D.S I I,' 1 2.5 ) 3,5 4 4,5 , 5,5 • 6.5 7 1,5 H
KHz
Figura 3. 8 a) Espectro 1 " ( > ( 7 / b) Sonograma
8/3/2019 martinez celdran 1996 p49-61
http://slidepdf.com/reader/full/martinez-celdran-1996-p49-61 7/7
I ,.; <t ' i > '
' . , " ? •
60~. ~E~L~SyO~N~ID~O~E~N~LA~C~O~M~U~N~I~CA~C~1~O~N~H~U~M~A~N~A
Se trata de la vocal [i] en ambos casos. En el espectro se
pueden ver los distintos armonicos que componen la vocal . En el
sonograma, se representa la evoluci6n temporal de las frecuencias
de la cadena hablada, El espectro es un punto en esa evolucion, Se
utilizan dos clases principales de sonogramas segun el filtro
utilizado en el proceso de descomposicion de la onda compleja. Si
el filtro tiene un ancho de banda de 300 Hz, se denominasonograma de banda ancha. Si el f ilt ro es de banda mas reducida,
por ej. 59 Hz, se denornina sonograma de banda estrecha. En la
banda ancha no se distinguen armonicos, sino sus concentraciones a
ciertas frecuencias; sin embargo, en 1abanda estrecha se pueden ver
los arm6nicos que componen cada una de esas concentraciones.
KHz
Figura 3.9 Vocal [e] con las das bandas.
L A P RO DU CC IO N D EL S ON ID O Y S U M AN IF E ST AC IO N A cl is TI CA 61
D) Todavia es posible representar el sonido de una forma
m a s completa: tridimensionalmente. En la ordenada .serepres.enta laamplitud; en la abscisa, la frecuencia y, en profu~didad, el tiempo.
De hecho, consiste en una serie de espectros sucesrvos a 1 0 largo del
tiempo.
F ig ur a 3 .1 0 R e pr e se nt ac io n t rid im e ns io na l d e L a si la b a [ du ].