La acústica es la rama de la física que se encarga del estudio del sonido, sus propiedades y su comportamiento en diferentes medios y espacios.
Percepción del espacio
Cuando la fuente sonora genera un sonido, este se propaga en todas direcciones simultáneamente. Un porcentaje del sonido alcanza al oyente directamente, sin encontrar obstáculos. Sin embargo, una porción mucho mayor se propagará hacia las superficies del recinto acústico en el que se encuentren la fuente y el oyente.
Si las superficies son reflexivas, las ondas rebotaran en las superficies y alcanzarán al oyente, pero si son absorbentes, el número de reflexiones que llegará al oyente será menor.
Debido a la velocidad del sonido, la onda que viaja en línea recta desde la fuente hasta el oyente llegará primero a su oído (sonido directo), mientras que las ondas que rebotan en las superficies deben viajar más tiempo y llegarán después del sonido directo (sonido reflejado).
Dependiendo del espacio y de la distancia de recorrido de estas ondas reflejadas, el sonido puede escucharse incluso después de que la fuente haya dejado de emitirse (reverberación).
Según el campo sonoro, que se define como el valor del nivel de presión sonora en cada punto del recinto, podemos encontrar dos componentes:
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Campo directo. También llamado campo cercano, es la zona donde predomina el sonido directo y a la que pertenecen los puntos más próximos a la fuente sonora. El nivel de presión sonora disminuye 6 dB cada vez que se dobla la distancia a la fuente.
El sonido directo determina nuestra percepción de la localización y tamaño de la fuente sonora, y lleva el auténtico timbre de la fuente (debido a que el timbre del sonido reflejado es alterado por las características absorbentes de la superficie con la que se encuentra).
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Campo reverberante. También llamado campo lejano, es la zona en la que predomina el sonido reflejado. A este campo pertenecen los puntos más alejados de la fuente sonora y en el que el nivel de presión sonora se mantiene constante.
Las primeras reflexiones alcanzan el oído 50 milisegundos después que el sonido directo y proporcionan información sobre el tamaño de la habitación, ya que cuanto más lejos del oyente estén las superficies, más tardará el sonido en alcanzarlas y ser reflejadas hacia el oyente.
El fenómeno psicoacústico conocido como efecto Haas suprime nuestra percepción de estas reflexiones en un rango de 8 a 12 dB, cuando el tiempo que tardan en llegar al oyente es inferior a los 50 ms (milisegundos). Esto hace que se fundan con el sonido directo y modifiquen nuestra percepción del sonido.
Los sonidos que alcanzan al oyente más de 50 ms después del sonido directo provienen desde todas las direcciones y se llaman reverberaciones.
Reverberación
La reverberación es el tiempo que tarda el sonido en extinguirse en un espacio cerrado después de que la fuente sonora ha cesado. Se caracteriza por su descenso gradual en amplitud y por su calidez, cuerpo y volumen que da al sonido. Su timbre se diferencia bastante del timbre del sonido directo, siendo la diferencia más notable la falta de frecuencias agudas y el constante énfasis de los graves.
Se mide como el tiempo de reverberación (RT60), que es el tiempo que tarda el sonido en reducirse en 60 dB. El tiempo de reverberación de una sala se obtiene mediante la fórmula de Sabine:
T = 0.161 · V / α · S
- V es el volumen de la habitación en m3
- S es el área de su superficie interior total en m2
- α es el coeficiente de absorción sonora total de la sala
El coeficiente de absorción sonora hace referencia a la relación entre la energía absorbida y la energía incidente por unidad de superficie. Nos indica cómo de absorbente es un material.
La reverberación puede enriquecer el sonido, pero en exceso puede causar problemas de inteligibilidad.
Eco
Un eco es una única reflexión que retorna al punto donde se encuentra la fuente unos 100 ms (o más) después de emitido el sonido. El eco se percibe como una repetición del sonido original.
Su fórmula es la siguiente:
t = 2d / c
- d es la distancia a la superficie más próxima
- c es la velocidad del sonido (345 m/s como referencia)
El factor 2 se debe a que el sonido recorre de ida y vuelta la distancia entre la fuente sonora y la superficie. De esta fórmula se deduce que para tener un eco la superficie más próxima debe estar a unos 17 m.
En SonidoenRed tenemos una categoría dedicada a la acústica, que contiene temas como el acondicionamiento y el aislamiento acústico, los coeficientes de absorción y la difusión del sonido, etc.
Con los conceptos de acústica básica bien asentados, es momento de introducir las unidades de medida que utilizamos para cuantificar y analizar el sonido. Estas magnitudes nos permiten evaluar con precisión parámetros como la intensidad, la frecuencia y la presión sonora, esenciales para cualquier estudio acústico.