CURSO DE MEGAFONÍA

Acústica Física

Sonido Vibración mecánica capaz de producir una sensación auditiva.

Sensación auditiva producida por una vibración mecánica.

Acústica físicaAcústica fisiológica y psicoacústicaElectroacústicaAcústica arquitectónicaAcústica musicalLinguística y fonética

Megafonía

Acústica Física

La vibración sonora es una oscilación de las partículas de los cuerpos elásticos y densos alrededor de su posición de reposo

FRECUENCIA (f) Vibraciones por segundo (Hz). Indica si un sonido es grave o agudo

PERÍODO (T) Tiempo que dura una vibración (s). Inversa de la frecuencia

LONGITUD DE ONDA (λ) Distancia recorrida por el sonido en un período completo (m).

DIFERENCIA DE FASE (φ) Diferencia entre dos ondas sonoras en un punto dado de sus ciclos (s).

AMPLITUD DE SONIDO Valor que indica si el sonido es fuerte o débil. Habitualmente en V o en dB SPL.

Fuerza aplicada por unidad de superficie, superpuesta a la presión atmosférica. Unidad de medida, el Pascal (Pa).

PRESIÓN ACÚSTICA

Acústica Física

FRECUENCIA Los sonidos de frecuencia inferior a 20 Hz no se perciben como continuos.

El oído no es capaz de percibir sonidos de frecuencia superior a 20.000 Hz.

La sensibilidad máxima del oído está entre 700 Hz y 6.000 Hz

La “respuesta en frecuencia” del oído humano va, por tanto, de los 20 a los 20.000 Hz.

Un sonido está formado por la superposición de muchas frecuencias. De estas, la “frecuencia fundamental” determina la nota, y el resto de frecuencias que la acompaña determina el “timbre”del sonido.

Los sonidos de frecuencia baja son sonidos “graves” (ej; contrabajo, tuba)

Los sonidos de frecuencia alta son sonidos “agudos” (ej; violín)

El ajuste de “tono” varía la cantidad de graves y de agudos de un sonido

Acústica Física

PRESIÓN ACÚSTICA

Presión acústica = Presión instantánea – Presión atmosfèrica estática

Presión instantáneaValor absoluto de la presión en un lugar y momento determinado.

Presión atmosférica estáticaA nivel de mar 1.013 mbares = 101.325 pascales (Pa) = 1.031 hPa.

Varía muy lentamente entorno el valor anterior.

Presión acústicaVariaciones producidas por una vibración mecánica.

Valores muy pequeños, entre 0 y 65 Paumbral de audición: 0,00002 Pa 0 dB SPLconversación a 1 m: 0,02 Pa 60 dB SPLtráfico intenso a 20 m: 0,25 Pa 82 dB SPLmartillo neumático a 1 m: 30 Pa 123 dB SPLumbral de dolor: 65 Pa 130 dB SPL

Acústica Física

El pabellón auditivo recoge y orienta el sonido hacia el interior del oído.

El canal auditivo amplifica los sonidos de nivel bajo y produce cerumen para protegerse de los de nivel alto.

El tímpano vibra y trasmite mecánicamente la variación de sonido (transductor acústico-mecánico).

La presión generada mueve el líquido linfático de la clóquea y hace vibrar a dos membranas, entre las que está el órgano de Corti

Las células receptoras (unas 24.000) del órgano de Corti están conectadas al tejido nervioso y, por tanto, al cerebro.

PRESIÓN ACÚSTICA

Rango dinámico de presión acústica tolerado 0 ~ 130 dB SPLRespuesta en frecuencia absoluta 20 ~ 20.000 HzRango de frecuencias de mayor sensibilidad 1.000 a 5.000 Hz

Las células receptoras no se regeneran• una lesión se traduce en pérdida de audición• con la edad desciende la agudeza auditiva

Acústica Física

PRESIÓN ACÚSTICA La diferencia de magnitud entre el umbral de audición y el de dolor es tan elevada que necesitamos otra manera de medir estos valores

dB = 20 ⋅ log (presión 1 / presión 2)dB = 20 ⋅ log (voltaje 1 / voltaje 2)

dB = 20 ⋅ log (corriente 1 / corriente 2)dB = 10 ⋅ log (potencia 1 / potencia 2)

El Decibelio (dB) permite manejar números más pequeños y se acerca a las características de la audición humana.

Normalmente el denominador es una referencia fija y en función de la utilizada se habla de un tipo u otro de dB.

1 mV dBmV0,775 V dBu (dBv) = dBm (1 mW) con 600 ohm1 V dBV20 mPa dB SPL umbral de audición (1 kHz)

Cada vez que se duplica la potencia entregada a un altavoz se aumenta en 3 dB la presión sonora

RUIDO Cualquier sonido no deseado.

Debe ser inferior al sonido deseado para garantizar su inteligibilidad.

SNR megafonía = nivel mensaje / nivel ruido > 15 dB SPL

Acústica Física

Niveles de ruido de referencia

Umbral de audición: 20 µPa 0 dB SPLLugares tranquilos 35 dB SPLSalas de conferencias 45 dB SPLOficina privada 50 dB SPLConversación a 1 m: 20 mPa 60 dB SPLSalas de embarque (Aeropuerto) 55 dB SPLAndén estación (sin tren) 60 dB SPLAndén estación (con tren) 75 dB SPLCines, teatros, exposiciones 65 dB SPLTráfico medio a 20 m 70 dB SPLRestaurante, bar 70 dB SPLTráfico intenso a 20 m 80 dB SPLInterior de autobús 90 dB SPLTaller mecánico, montajes 95 dB SPLTurbina de alternador a 1 m 110 dB SPLMartillo neumático a 1 m: 30 Pa 123 dB SPLUmbral de dolor: 65 Pa 130 dB SPLNivel lesivo 140 dB SPL

Para sonorizar los andenes de una estación, el sistema de megafonía

deberá proporcionar 90 dB

Acústica Física

La propagación de la onda de sonido se ve afectada por la naturaleza del medio en que se transmite

ATENUACIÓN A medida que el sonido se aleja de la fuente que lo produce su energía se reparte en volúmenes mayores y, por tanto, se atenúa.

Una fuente sonora puntual genera una onda de superficie esférica cuyo nivel de presión sonora es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.

Atenuación (dB SPL) = 20 ⋅ log (distancia 1 / distancia 2)

Cada vez que se dobla la distancia la presión sonora disminuye en 6 dB SPL*

*Algunos sistemas de altavoces generan ondas de supeficie lineales con atenuaciones de 3 dB SPL al doblar la distancia.

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REFLEXIÓN / REFRACCIÓN / TRANSMISIÓN

Al chocar la onda sonora con una superficie una parte se refleja, otra se refracta y/o absorbe y otra se transmite.

El sonido se refleja bien en superficies duras y rigidas, y mal en superficies porosas, blandas y deformables.

La refracción del sonido es debida al gradiente de temperatura de la atmósfera.

(1) Rayo sonoro incidente(2) Rayo sonoro reflejado(3) Rayo sonoro refractado(4) Rayo sonoro refractado y absorbido(5) Rayo sonoro transmitidoGrosor de las líneas proporcional a la energía de cada frente de ondas

La refracción diurna puede dirigir la onda sonora hacia el cielo.

DIFRACCIÓN

Acústica Física

Cuando la onda sonora se encuentra con un objeto sufre una distorsión (se desvía hacia la parte posterior del obstáculo).

Si el obstáculo es pequeño en comparación con la longitud de onda del sonido éste se transmite por difracción.

Si el obstáculo es grande en comparación con la longitud de onda del sonido aparecen zonas de “sombra” en la parte posterior del obstáculo.

Longitud de onda (λ) = c/f c = velocidad del sonido en el aire = 340 m/sfmin = 20 Hz; λmax = 340/20 = 17 mfmax = 20.000 Hz; λmin = 340/ 20.000 = 1,7 cm

EFECTO DEL VIENTO El viento puede desviar a la onda sonora hacia arriba (en contra del viento) o hacia abajo (a favor del viento)

Acústica Física

El recinto acústico modifica las condiciones de propagación del sonido

CAMPO DIRECTO, REFLEJADO Y DIFUSO

Campo directo es la zona en la que el sonido llega directamente al oyente.

Campo reflejado es la zona en la que el sonido llega al oyente desfasado después de haberse reflejado en un obstáculo.

Campo difuso o reverberado es la zona en la que el sonido llega al oyente después de múltiples reflexiones y sus desfases correspondientes.

Acústica Física

EFECTO HAAS Estudia la interpretación que hace el cerebro cuando recibe el mismo sonido varias veces con diferencias temporales.

Si la diferencia es inferior a 5 ms, el cerebro localiza el sonido en función de la dirección que tuviera el primer estímulo, aunque los otros provengan de direcciones diametralmente opuestas.

Si el retardo está entre los 5 y los 50 ms, el oyente escucha un único sonido, pero de intensidad doble y localiza a la fuente a medio camino entre todas.

Si el sonido reflejado tarda más de 50 ms el cerebro distingue procedencia y retardo temporal.

Si es una reflexión única se denomina ECO.

c = velocidad del sonido en el aire = 340 m/sdistancia = 340 ⋅ 50 ⋅ 10-3 = 17 m

En recintos de grandes dimensiones la reverberación puede ser elevada

Acústica Física

REVERBERACIÓN A partir de los 20 ms, en función de la intensidad de las ondas reflejadas, puede generarse la reverberación.

El tiempo de reverberación (TR o T60) es el tiempo que tarda un sonido en perder 60 dB SPL.

Fórmula de SabineTR = (0,161 ⋅ V)/(A ⋅ α)

V: volumen local (m3)A: superficie total (m2) paredes, techo y sueloα: coeficiente de absorción medio del recinto

T60 corto favorece la inteligibilidad de la voz.

T60 largo enriquecen la música.

Uso de la sala T60

Locutorio de radio 0,2 ~ 0,4Sala para voz 0,7 ~ 1,0Teatro 0,9Cine 1,0 ~ 1,2Ópera 1,2 ~ 1,5Música de cámara 1,3 ~ 1,7Música sinfónica 1,6 ~ 2,0Música coral y sacra 2,0 ~ 4,0

Monasterio de Santo Domingo de Silos

Acústica Física

INTELIGIBILIDAD La inteligibilidad depende de las condiciones acústicas del recinto (la reverberación), el ruido ambiente y el equipo electroacústico.

RASTI %ALconsExcelente 0,75 ~ 1,0 0 ~ 3%Bueno 0,6 ~ 0,75 3 ~ 7 %Regular 0,45 ~ 0,6 7 ~ 15 %Pobre 0,3 ~ 0,45 15 ~ 33 %Ininteligible 0,0 ~ 0,3 33 ~ 100 %

Se mide con la pérdida de articulación de consonantes (% ALcons). Si supera el 15 % convierte al mensaje en ininteligible.

Otra forma es calcular el índice de transmisión del habla (STI o en su versión simplificada, RASTI).

Aula en construcción Aula finalizada Aula tratada acústicamente