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Jueves, 27 Septiembre 2012 08:48

¿Qué es la sonoridad? ¿Cómo oye el oído humano?

La sonoridad es una medida subjetiva de la intensidad con la que un sonido es percibido por el oído humano. Es decir, la sonoridad es el atributo que permite ordenar sonidos en una escala del más fuerte al más débil, siendo su unidad el decibelio.

Ya se ha visto que la sensación sonora de intensidad (sonoridad) se agudiza para sonidos débiles y disminuye para sonidos fuertes, lo que se debe a que la audición humana no es lineal, sino logarítmica. La banda de frecuencias audibles es 20-20000 Hz, siendo el umbral de dolor 130 dB mientras que el umbral de audición es 0 dB, aunque éstos varían con la frecuencia.

La sonoridad es la capacidad de un sonido para producir una sensación sonora en nuestro cerebro. La sonoridad depende de la intensidad de un sonido, pero también de su frecuencia, amplitud y otras variables, como pueden ser la sensibilidad del oído de quien escucha y de la duración del sonido.

Como la sonoridad no es una magnitud absoluta, lo que se hace es medir el nivel de sonoridad, es decir, determinar cómo es de fuerte un sonido en relación con otro. Para medir el nivel de sonoridad hay dos unidades, el fonio y el sonio.

El fon (o fonio) está definido arbitrariamente como la sonoridad de un sonido sinusoidal de 1 kHz con un nivel de presión sonora (intensidad) de 0 dB. Así, 0 dB es igual a 0 fon y 120 dB es igual a 120 fon. Eso siempre para sonidos sinusoidales con frecuencias de 1 kHz. Es la medida en dB de la intensidad sonora. Un sonido tiene una intensidad de n fonios cuando presenta la misma intensidad que una onda sinusoidal de 1000 hz y n dB (es decir, cuando está sobre la isófona de n dB).

El fon es una unidad que no sirve para comparar la sonoridad de dos sonidos diferentes, sino que hace referencia a la sonoridad de un determinado sonido, y se debe a que se trata de una escala logarítmica

Las curvas isofónicas son curvas de igual sonoridad y calculan la relación existente entre la frecuencia y la intensidad (en decibelios) de dos sonidos para que éstos sean percibidos como igual de fuertes, con lo que todos los puntos sobre una misma curva isofónica tienen la misma sonoridad. Dos tonos de frecuencia diferente y con igual intensidad sonora, se dice que cualitativamente son diferentes, pero son de la misma "línea isofónica", es decir, tienen igual sonoridad. Todos los puntos de una curva determinada representan los niveles de presión sonora que han sido juzgados como igualmente sonoros.

Las primeras curvas de igual sonoridad fueron establecidas por Munson y Fletcher en 1930 y fueron recalculadas, más tarde, por Robinson y Dadson. Estas curvas sólo son válidas para un campo sonoro directo, dado que no tienen en cuenta que no percibimos por igual los sonidos si provienen de diferentes direcciones (campo sonoro difuso).

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De acuerdo con el gráfico de la figura 1.:

-     El oído es más sensible a las frecuencias medias y altas que a las bajas.

-     A bajos niveles de presión, el oído es insensible a las bajas frecuencias.

-     A altos niveles de presión, el oído responde de manera homogénea en todo el rango de frecuencias.

-     Un sonido a 100 Hz con 39 dB tiene la misma sonoridad que otro a 1kHz y 0dB (0 fonios).

-     Un sonido a 100 Hz con 81 dB tiene la misma sonoridad que otro de a 1 kHz de 80 dB y otro a 3 kHz de 78 dB  (80 fonios).

El rango de audición (figura 3.) se obtiene a partir del la figura 2:

El nivel de ruido se suele ponderar con las siguientes normas (figura 2.7):

-      Ponderación A: la más utilizada ya que es la que mejor refleja la respuesta del oído humano para niveles habituales de ruido. Corresponde con el inverso de la curva isofónica de 40 fonios. Se utiliza para determinar el grado de molestia subjetiva que produce un ruido.

-      Ponderación B: sigue aproximadamente el inverso de la curva de 70 fonios. Es la menos utilizada de las cuatro.

-      Ponderación C: se ajusta al inverso de la curva de 100 fonios. Utilizada para niveles de pico.

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-      Escala lineal (plana): es la señal sin modificación.

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Como el fon es una unidad que no sirve para comparar la sonoridad de dos sonidos diferentes, se estableció una nueva unidad, el son (o sonio), capaz de establecer la relación real de sonoridad de sonidos diferentes. Dado que es una sensación característica del oyente, no es susceptible de una medida física directa, sino que se basa en enjuiciamientos con respecto a sonidos de referencia conocidos. El son está definido arbitrariamente como la sonoridad de un sonido sinusoidal de 1 kHz con un nivel de presión sonora (intensidad) de 40 dB.

Sonoridad = 2(NS − 40) / 10

siendo NS el nivel de sonoridad en fonios.

La escala de sonoridad es subjetiva y ha sido establecida de tal manera que un sonido con una sonoridad de 2 sonios es doblemente sonoro que el sonido de referencia de 40 dB de un sonio; 4 sonios son 4 veces más sonoros que 1 sonio. Para un oyente medio, un aumento de 10 dB en la presión sonora es aproximadamente equivalente a doblar la sonoridad.

En la figura 4. se muestra el efecto de la ponderación A, que permite comparar una medida en dB (escala lineal) y en dBA (ponderación A). Se observa claramente cómo las barras correspondientes a las bajas frecuencias son sensiblemente inferiores en los resultados expresados en dBA (barras amarillas). El oído humano para estos niveles de ruido se comporta de forma análoga, atenuando (debido a su menor sensibilidad) las bajas frecuencias. Las frecuencias medias permanecen inalteradas prácticamente.

Para grandes locales, existen diferentes criterios a la hora de establecer unas especificaciones acústicas máximas admisibles con el fin de asegurar una calidad sonora determinada. Dos de los criterios que se emplean son el definido por el RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas de Edificios) y el recomendado por ASHRAE (American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers). 

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