Estrada Barojas Cesar Omar Introduccin a las telecomunicacionesLa voz humana.Las ondas sonoras son ondas mecnicas longitudinales, se originan por el movimiento de alguna porcin de un medio elstico (slido, lquido o gaseoso) con respecto a su posicin de equilibrio, y debido a las propiedades elsticas del medio, esta perturbacin puede desplazarse de un lugar a otro. Existe un gran margen de frecuencias entre las cuales se puede generar ondas mecnicas longitudinales. Las ondas sonoras se reducen a los lmites de frecuencia que pueden estimular el odo humano para ser percibidas en el cerebro como una sensacin acstica. Estos lmites de frecuencia se extienden de aproximadamente 20 Hz a cerca 20 KHz y se llaman lmites de audicin. Las ondas audibles son producidas por cuerdas en vibracin (por ejemplo el violn y las cuerdas vocales), por columnas de aire en vibracin (el rgano y el clarinete) y por placas y membranas en vibracinEl odo humano percibe aquellos sonidos cuyas frecuencias se encuentran entre 20 y 20.000 vibraciones por segundo (frecuencias audibles). La frecuencia se mide en ciclos por segundo y se expresa en hercios (Hz). El rango de frecuencias conversacionales de la voz humana est entre 250 y 3.000 Hz, si bien algunos fonemas se encuentran situados entre los 4.000 y los 8.000 Hz.

La Voz HumanaLa voz masculina tiene un tono fundamental de entre 100 y 200 Hz, mientras que la voz femenina es ms aguda, tpicamente est entre 150 y 300 Hz. Las voces infantiles son an ms agudas. Sin el filtrado por resonancia que produce la cavidad buco nasal nuestras emisiones sonoras no tendran la claridad necesaria para ser audibles. Ese proceso de filtrado es precisamente lo que permite generar los diversos formantes de cada unidad segmental del habla.La voz humana est compuesta por ondas acsticas que viajan a travs del aire a la velocidad del sonido, esto es a 1,244 Km/h (o 340 m/s). Pero esta rapidez no significa que me pueda comunicar fcilmente con puntos distantes pues la voz humana se atena rpidamente, perdiendo energa a medida que viaja. Luego de unos pocos metros ya no podemos escuchar una conversacin.La voz humana por tanto es de la misma naturaleza que el resto de ondas acsticas y esto ya se conoca desde antes de la invencin del telfono.Antes de la invencin del telfono tambin se conoca que existan otros tipos de ondas llamadas ondas elctricas que podan ser transmitidas a travs de un conductor metlico como un cable de cobre. Este segundo tipo de ondas es de una naturaleza diferente a las ondas acsticas y viaja a la velocidad de la luz, es decir aproximadamente 300,000 km/s. Es decir, ms de lo que podamos imaginar; casi instantneamente desde un punto de vista terrenal. Adicionalmente podemos controlar la atenuacin de estas ondas y hacerlas viajar por grandes distancias.Con estos hechos conocidos ya a mediados del siglo 19 es ms fcil comprender que muchos persiguieran la idea de transformar las ondas acsticas en ondas elctricas para as poder transmitirlas luego a grandes distancias a travs de conductores metlicos. La cuestin es que haba que inventar un dispositivo para hacer dicha transformacin y all estaba la clave del asunto. Este dispositivo, conocido como micrfono en nuestros das es una parte importante de cualquier aparato telefnico.

Rango de frecuencias de la voz humanaOtra caracterstica importante de la voz humana es que las cuerdas vocales modulan la voz en un amplio espectro de frecuencias que van de graves a agudos en un rango aproximado de 20Hz a 20kHz. Todo un abanico de sonidos!

Esto nos hace suponer que un micrfono debe ser capaz de capturar y transmitir todo este rango de frecuencias. Sin embargo, en la actualidad sabemos que para transmitir voz entendible no es necesario transmitir todas las frecuencias sino un rango mucho menor y transmitir un rango menor de frecuencias tiene sus ventajas pues facilita la transmisin como veremos ms adelante. Por lo tanto los telfonos comerciales solo transmiten un rango aproximado de 400Hz a 4kHz. Esto distorsiona un poquito la voz pero de todas maneras se puede entender. Es por eso que cuando omos a alguien por telfono su voz suena ligeramente diferente que en la vida real pero aun as podemos entender la conversacin.

Rango de frecuencias voz humana y de los instrumentos.Ancho de banda voz humanaLavozhumana (seal vocal) no suele tener informacin relevante ms all de los 10kHz, y de hecho en telefona fija se toman slo los primeros 3.8 kHz. Con 2 kHz basta para que la voz sea comprensible, pero no para reconocer al hablante.Ancho de banda odo.Una seal de audio normalmente est acotada al rango de frecuencias audibles por los seres humanos que est entre los 20 y los 20.000 Hz.Ancho de banda instrumentos

InstrumentoFundamentalArmnicos

Flauta261-23493-8 KHz

Oboe261-15682-12 KHz

Clarinete165-15682-10 KHz

Fagot62-5871-7 KHz

Trompeta165-9881-7.5 KHz

Trombn73-5871-4 KHz

Tuba49-5871-4 KHz

Tambor100-2001-20 KHz

Bombo30-1471-6 KHz

Platillos300-5871-15 KHz

Violn196-31364-15 KHz

Viola131-11752-8.5 KHz

Cello65-6981-6.5 KHz

Bajo acstico41-2941-5KHz

Bajo elctrico41-3001-7 KHz

Guitarra acstica82-9881-15 KHz

Guitarra elctrica (amplif.)82-13191-3.5 KHz

Guitarra elctrica (directa)82-13191-15 KHz

Piano28-41965-8 KHz

Saxo Soprano247-11752-12 KHz

Saxo alto175-6982-12 KHz

Saxo tenor131-4941-12 KHz

Cantante87-3921-12 KHz

Comparativas. Como se observa en las tablas, el rango de frecuencia del resto de sonidos es mucho ms variado y extenso, aunque debemos tener en cuenta que no todas las voces ni todos los odos son iguales.