Psicoacústica

Características de la sonoridad

Umbral absoluto
 Se denomina umbral absoluto de audición a la mínima presión acústica eficaz que produce una sensación auditiva en un entorno en silencio. Este umbral varía para cada oyente y para cada frecuencia.

Umbral de disconfort
 Para cada oyente y cada frecuencia, este umbral corresponde al mínimo nivel de presión acústica eficaz que produce una sensación auditiva de malestar.

Umbrales normales
 El umbral normal (absoluto y de disconfort) corresponde al valor medio de los umbrales (absoluto y de disconfort) de un gran número de sujetos normooyentes.

Campo auditivo

En las frecuencias audibles, el área delimitada por el umbral de audición y el umbral de disconfort define el campo auditivo, zona de sensación auditiva o área de audición. La dinámica del campo auditivo es la diferencia entre los dos umbrales.

El campo auditivo humano está comprendido entre una presión acústica de 0,02 mPa (0 dB SPL) a 20 Pa (120 dB SPL). Esto sólo es cierto que para las frecuencias comprendidas entre 0,5 y 8 kHz, donde la sensibilidad del oído es mejor. Para las frecuencias inferiores o superiores, se pone de manifiesto que se requiere una presión acústica mucho mayor para alcanzar el umbral de audición.

En los extremos del campo auditivo la dinámica es más débil.

NB: Por antropomorfismo llamamos infrasonido a cualquier frecuencia inferior a 20 Hz, aunque el oído de algunos animales (como el topo) pueda captar un "sonido" de unos pocos hertzios: su rango de percepción se extiende por una o dos octavas hacia los graves. Del mismo modo, se denominan ultrasonidos a los que están por encima de los 20 kHz, aunque un perro oiga sonidos de hasta 40 kHz y un murciélago de hasta 160 kHz, lo que significa de una a tres octavas por encima que el ser humano, para los agudos.

Curvas de intensidades sonoras iguales o curvas isofónicas

Una línea isofónica representa el conjunto de los sonidos puros que producen la misma sensación de intensidad, la misma sonoridad, en función de la frecuencia (normas ISO 206 y 2003).

Este gráfico representa las curvas isofónicas medias de 50 sujetos jóvenes normooyentes, obtenidas en una cámara anecóica, en audición binaural y en campo libre. La unidad utilizada para describir una curva isofónica es el Fonio o Fon. Corresponde con el nivel de sonido expresado en dB SPL a 1000 Hz. Por ejemplo, un tono puro de frecuencia de 1000 Hz emitido a 20 dB SPL salida será de 20 fonios como un tono puro de una frecuencia de 100 Hz puro emitido a 43dB SPL.

NB. El fon o fonio es igual al dB SPL pero únicamente para un sonido de frecuencia de 1000Hz.

El sonio o son

El fonio no es un índice de sensación, para las sensaciones iguales sensaciones se creó una segunda unidad: el sonio o son. En intensidades superiores a 40 fonios y frecuencias medias, el sonio está relacionado con el fonio por la relación siguiente:

sonio = 2^{(fonio-40)/10}. Así a 1000Hz, un sonio de 40 fonios equivaldrá a 2^(40-40)/10= 1 sonio

El sonio evoluciona de manera diferente en función de la frecuencia. Por comparación con los sonidos de 1 y 8 kHz, la sonoridad de un sonido de 0,1 kHz aumentará mucho más deprisa. Esto refleja, en particular, la idea de que la dinámica auditiva a esta frecuencia es a la dinámica auditiva para un sonido de 1 kHz o de 8 kHz (ver el campo auditivo, más arriba).

Umbral diferencial absoluto de intensidad

Esta es la más pequeña variación de intensidad física que puede provocar una variación de sonoridad. Depende a la vez del nivel de intensidad y de la frecuencia. A las intensidades mayores el oído es capaz de diferenciar intensidades variando sólo 0,4 dB. Se ha sugerido que el número de escalones de sonoridad sería de 150.

Sonoridad y bandas críticas para el oído

Si se escucha en el mismo oído un sonido complejo compuesto de dos tonos puros de diferentes frecuencias pero próximas, la sonoridad permanece idéntica mientras que la diferencia entre ambas sea inferior a la amplitud de la banda crítica; en cuanto la diferencia supera la amplitud de la banda crítica la sonoridad aumenta.

Las bandas críticas pueden ser comparadas con una batería de filtros pasa banda yuxtapuestos cuyas frecuencias de corte no están fijados a lo largo de la cóclea pero que dependen de la composición de frecuencial del sonido presentado.

Efecto de enmascaramiento

La percepción de los diversos componentes de un sonido complejo no se efectúa de manera independiente. En efecto, por razones fisiológicas, la percepción de ciertas frecuencias evita la percepción de otros componentes: es el efecto de enmascaramiento.

Esta figura muestra los umbrales auditivos obtenidos sin enmascarar (en verde) y, después, con un enmascaramiento por una banda de ruido [1100-1300 Hz] a diferentes niveles de intensidad.

La línea roja muestra la modificación de los umbrales auditivos obtenidos con un ruido de intensidad de 60 dB SPL. Por ejemplo, un tono puro de 1000 Hz no será percibido más que a una intensidad de 45 dB SPL en lugar de 3 dB, en ausencia de ruido.

Este gráfico también muestra que el efecto de enmascaramiento del ruido aumenta con la intensidad, y su alcance es más pronunciada en las frecuencias altas. Expresado de otra forma, las bajas frecuencias enmascararán más fácilmente a las frecuencias altas que a la inversa.

También existe un enmascaramiento central, es decir una modificación de la percepción de intensidad de un sonido evaluado, a nivel central y no periférico. Por ejemplo, cuando se envía un tono puro a un oído y al otro se envía un ruido, la influencia del enmascaramiento del ruido sobre los centros auditivos modificará la sonoridad del tono puro. Por lo tanto, se crea un enmascaramiento sin actuar directamente sobre el oído en estudio.

Otros factores que influyen en la sonoridad

El efecto de la duración
 Sonoridad aumenta hasta un valor crítico comprendido entre 50 y 400 ms y a continuación disminuye ligeramente

La previsibilidad de la señal
 Cuando el oyente espera la emisión de un sonido fuerte, la sonoridad que este provoca es menor que si no se lo espera.

Reflejo acústico o estapedial
 Este reflejo actúa sobre todo sobre sonidos breves de frecuencias medias e intensidades superiores a 80 dB. Su función consiste en hacer rígida la cadena tímpano-osicular lo que supone la disminución de la vibración sonora y, por lo tanto, una disminución de la sonoridad. Sin embargo, este reflejo tiene fatiga.

Fatiga auditiva
 Después de la exposición del oído a un sonido muy intenso, se aprecia la elevación del umbral de audición debida a la fatiga de las fibras nerviosas. Podemos ser conscientes de este fenómeno cuando se sale de una discoteca o cuando se quitan los cascos de un reproductor de música (MP3, etc.).