Localización

Audición binaural y monoaural

La audición binaural es la que concierne a los dos oídos y se diferencia de la monoaural que se obtiene oyendo por un solo oído.

Función Binaural

En la audición binaural, se denomina escucha diótica cuando se realiza una estimulación igual o se percibe una sensación idéntica en cada oído y se llama escucha dicótica cuando la estimulación sobre cada oído es distinta o la sensación percibida por cada uno es diferentes.

En el ambiente, sólo se produce la escucha dicótica lo que permite que se pueda llevar a cabo la función binaural. Si ambos oídos reciben la misma información sería imposible seguir las conversaciones en ambientes ruidosos, localizar las fuentes de sonido o definir con precisión nuestro entorno sonoro.

Localización de fuentes sonoras

La localización se lleva a cabo sobre todo con fuentes primarias cuya intensidad supere el ruido ambiente. Se hace mucho más difícil (confusa) cuando varias fuentes se superponen o cuando la reflexión hace que se produzcan ruidos secundarios.

Generalmente, el oído humano utiliza distintos indicadores para localizar una fuente sonora en el espacio: en el plano horizontal se utilizan las diferencias de las señales que llegan a ambos oídos (señales binaural). En el plano vertical, los indicadores principales que se emplean las señales monoaurales, que proceden de la modificación del sonido por el torso, la cabeza y el oído exterior de la persona que lo percibe.

Localización en un plano horizontal

Diferencia interaural de tiempo entre oídos (ITD)

La diferencia de tiempo de llegada de una onda sonora a cada oído es un índice importante para la estimación de la posición de una fuente de sonido en el plano horizontal.

Una señal sonora emitida desde una fuente (F) situada, en un plano horizontal, por un ángulo α y una distancia r del centro de la cabeza de un individuo tendrá un camino diferente a recorrer para alcanzar el oído derecho (D) y oído izquierdo (I).

En este ejemplo, la distancia SI es mayor que SD por lo que  el sonido llegará antes al oído derecho.

La llegada diferenciada de la onda sonora a cada oído se llama diferencia interaural de tiempo (ITD). Cuando la fuente se encuentra en los azimuts 0° o 180°, la ITD será 0. Por el contrario, la ITD será máxima cuando la fuente se encuentra situada en los azimuts + o - 90°, alrededor de 0,7 ms (para una cabeza humana de talla media).

(A partir de los estudios de John Garas)

El ITD es un índice fundamental para localizar una fuente emisora de ondas cuya frecuencia es inferior a 1500 Hz. Por encima de 1500 Hz, el ITD se vuelve ambigua. Sin embargo, en el caso de los sonidos complejos, se percibiría la ITD del conjunto (=envelope de ondas) (modulación lenta) de las altas frecuencias (diferencia interaural del envelope de ondas: IED).

Diferencia de intensidad interaural (IID)

La cabeza tiende a oponerse al paso de la onda de sonido; se trata de una característica conocida como efecto de sombra de la cabeza. Así pues, se presenta una diferencia de interaural de intensidad (IID), que refleja la diferencia en la intensidad de la onda llega a cada oído. Sin embargo, este índice tiene una dependencia importante de la frecuencia del sonido emitido. Para tonos por debajo de 1500 Hz la IID prácticamente no existe. Sin embargo, para las frecuencias superiores a 1.500 Hz el IID se vuelve un índice eficaz.

Así, la combinación de la IID e ITD permite una localización relativamente precisa en el plano horizontal. Sin embargo, se produce una zona de confusión es los azimuts 0° y 180°, porque en ellos la IID y la ITD son casi idénticas. Esta zona, delante y detrás, se suele denominar como zona de confusión.

Localización en el plano vertical

La capacidad para localizar una fuente de sonido en un plano vertical se atribuye a menudo al análisis de la composición espectral de la señal que llega a cada oído. En efecto, las ondas incidentes se reflejan por las estructuras, como los hombros o el pabellón auricular, interfiriendo con las ondas que entran en el conducto auditivo externo. Estas interferencias conllevan cambios espectrales, refuerzos (picos espectrales) o degradaciones (agujeros espectrales) de algunas áreas frecuenciales, que permiten localizar una fuente en el plano vertical.

El hombre recuerda a lo largo de su vida una gran variedad de funciones de transferencia correspondientes a las diferentes direcciones de las distintas fuentes de sonido. Los filtrados memorizados sirven para ponderar el espectro de la fuente y permiten, sobre todo, eliminar la ambigüedad de localización de la fuente entre la parte delantera y la trasera, y entre la superior y la inferior.

Este diagrama (a partir de John Garas) muestra la modificación del espectro de la onda original en función del azimut de la fuente (de arriba hacia abajo: -10 °, 0 °, 10 °). Se observa que "en agujero espectral se desplaza hacia la derecha (pase por encima de las flechas con el ratón).

Nota: La localización de una fuente de sonido  un plano vertical que sigue siendo más imprecisa que en el plano horizontal.

Identificación de la distancia a la fuente de sonido

Las variaciones en el nivel de intensidad y la relación entre la energía del campo directo y del campo reverberante son los índices principales que permiten aproximar la distancia a la que se encuentra el observador de una fuente de sonido.

Variación de nivel de intensidad

Cuando la fuente se encuentra en movimiento la intensidad varía. Si se aproxima, la intensidad aumenta, por el contrario, disminuye a medida que se aleja. Este índice solo puede aplicarse en un entorno no reverberante (campo libre, cámara anecoica). Por el contrario, en un entorno reverberante, la distribución de las ondas y, por tanto, sus niveles de intensidad respectivos, es dependiente de las características de reverberación de la habitación en la que se encuentre el observador.

Relación entre el campo directo y el campo reverberante

Cuando el individuo se encuentra a corta distancia de la fuente, el campo directo es dominante. Por el contrario, cuanto más lejos se aleja el individuo más predomina el campo reverberante, cuyo origen es el reflejo directo de las olas en las paredes de una habitación. De esta forma, la evolución de la relación entre el campo directo  y el reverberante permite identificar un desplazamiento de la fuente en un espacio cerrado.

Resolución de situaciones confusas

Todo ser humano realizan de forma instintiva (autónoma) pequeños movimientos de la cabeza que le permitan crear nuevos índices binaural y monoaural, y por tanto, identificar con precisión la posición de una fuente de sonido. Esto permite, sobre todo, eliminar ciertas ambigüedades sobre la ubicación de una fuente sonora, sobre todo en el área de confusión (azimuts 0 º y 180).