Saltar navegación

Cómo percibimos o volumen

A nosa percepción de intensidade (cambios que provocan as ondas sonoras no aire) como volume (cómo percibimos de forte un son) é logarítmica —como sucede no caso da percepción da frecuencia como altura. Pero, qué significa isto? Moi sinxelo, a percepción logarítmica significa que se require máis dun cambio na amplitude para producir a mesma percepción de cambio no volumen. Para medir intensidade e en xeral presións empregamos pascales (Pa), ou micropascales (µPa; para medir cómo percibimos eses cambios empregamos os decibelios (dB SPL ou simplemente dB).

 

Dous amigos CAF e CRF

Imaxina que ti e un compañeiro competides subindo escaleiras. Tedes que ir o mesmo ritmo pero un de vos, chamaremolo CAF subirá normalmente mentres o outro, CRF (cáseque CR7: CRF é tamén moi competitivo, tanto coma CR7), subirá aumentando en un peldaño a cada paso o número de peldaño que abarca nese paso (ou cunha porcentaxe de cambio de +1)

  peldaños
  CAF CRF
1º paso +1 +1
2º paso +1 +2
3º paso +1 +3
resultado 3 6

CAF= cambio aritmético fixo

CRF= cambio ratiométrico fixo

Se en tan só tres pasos xa tomaba máis do dobre de distancia (6 contra 3), en 10 habería unha diferencia espectacular!!! (de 45 peldaños, 55 contra 10)

Unha porcentaxe de cambio constante (cambio ratiométrico fixo) provoca variacións moito máis significativas que un cambio constante (cambio aritmético fixo)

 

Cambios físicos contra perceptuais

Exactamente esa enorme diferencia era a que comentabamos no encabezamento desta entrada. Mentres os cambios físicos se producen en termos de cantidades absolutas (no exemplo 1 peldaño e sempre 1 peldaño) os perceptuais o fan en termos de cantidades relativas (é fixa a porcentaxe de cambio, pero as distancias entre os valores son relativas e como vimos cada vez maiores).

 

Percepción dos cambios de amplitude

Os cambios na amplitude e frecuencia os percibimos auditivamente en termos de relacións. No caso da amplitude, temos unha medida estándar chamada o decibelio (dB) co cal podemos describir cómo é de forte un son. Como convención, o silencio, 0 dB, é posto como 20 micropasacales (10-12 wm2). Non é realmente silencio nun senso absoluto, porque hai cousas todavía vibrando, pero é máis ou menos o que podemos oir na habitación dun estudo de música parada na que ninguén fai son.

 

Razóns matemáticas

Para comparar dous números, en matemáticas empregan o termo razón. A razón aritmética (cambio artimético fixo), é equivalente á diferencia ou resta. A razón xeométrica (cambio artimético fixo) é equivalente á división. Neste derradeiro caso a comparación entre os números faise en base ós cocentes. Cantas veces contén o segundo número o primeiro?

 

máis sucesións de números

Imaxina a seguinte sucesión de números 10, 100, 1.000, 10.000, 100.000, 1.000000… para simplificala poderíamos escribila do seguinte xeito 101(10), 102(10x10), 103(10x10x10), 104(10x10x10x10), 105(10x10x10x10x10) 106 (10x10x10x10x10x10)...  (je, je... co número pequeniño encabalgado, o expoñente, é máis doado. Este indica o número de ceros).

 

10

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

101

102

103

104

105

106

107

 

Escrita deste segundo xeito diríamos que é unha escala logarítmica en base 10 (en base 10 porque ese é o número que sempre estamos a multiplicar por sí mesmo; o multiplicamos por sí mesmo o número de veces que indica o expoñente). Escribamola coma a escribamos e chamémola como a chamemos o certo é que cada número é dez veces maior que o anterior da lista. Algo ben diferente ó que sucede na sucesión de números naturais (onde cada número é maior que o anterior en 1).

 

Escalas logarítmicas ou aritméticas fixas

sucesión de números naturais

1

2

3

4

5

6

7

Escala logarímica en base 10

101

102

103

104

105

106

107

 

Son listas ben diferentes. A sucesión de números naturais mantén sempre a mesma distancia (+1) entre cada par de números namentras na escala logarítmica a distancia entre cada número e o seguinte é cada vez maior (neste caso concreto sería cada vez dez veces maior). No segundo caso, a escala logarítmica, a partires de 101 poderíamos dicir que:

102 é dez veces maior que 101

103 é cen veces maior que 101

104 é mil veces maior que 101

105 é dez mil veces maior que 101

 Voltemos á sucesión numérica:

 

Escala logarímica en base 10

101

102

103

104

105

106

107

resultado

10

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

 

A diferencia entre os valores 101, 102, 103... é o expoñente (polo demáis son iguais). E 1, 2, 3... son expoñentes sucesivos (expresan o cambio fixo +1 do que antes falabamos). Así que poderíamos dicir que 101, 102, 103 (ou 10, 100, 1000...) expresados coma potencias, son valores sucesivos a partir dos seus expoñentes. Non atendemos á diferencia entre os distintos números da sucesión (ó seu valor real), senón ós expoñentes das potencias que os representan. Os expoñentes rerpresentan a porcentaxe de cambio.

 

Cambios perceptuais significativos

Trata de pensar un caso no que esas diferencias aínda sendo cada vez maiores fosen equivalentes (porque expresasen perceptualmente, por exemplo, o mesmo cambio). Avanzando na listaxe de números teríamos que facer un esforzo cada vez maior para percibir ese mesmo cambio significativo. Como cando estudamos un instrumento: ó principio aprendemos rápidamente, pero en canto imos profundando, un avance significativo require moito máis esforzo e dedicación.

 

Percepción do volumen

Eso mismo é o que sucede coa nosa percepción de volume. A taxa de cambio perceptual é equivalente a multiplicar por dez os cambios de presión sonora, ou se prefires está determinada polo expoñente nunha sucesión de números en base 10. Esto quere dicir que somentes cando hai unha distancia entre un valor e o seguinte de forma que o segundo sexa dez veces o primeiro o oído identificará un cambio no volume. E tamén significa, como xa vimos, que a máis volumen máis presión sonora é necesaria para percibir o seguinte cambio significativo.

 

Presión sonora percibida polo oído humano

Observa agora esta outra sucesión, comenza en 20 (ou 2*101) e indica os cambios de volumen que o noso oído é capaz de distinguir:

 

presión sonora percibida polo oído humano

en micropascales/µPa

20

200

2000

20000

200000

2000000

20000000

en micropascales/µPa

(expresada en forma exponencial)

2*101

2*102

2*103

2*104

2*105

2*106

2*107

Belios

0

1

2

3

4

5

6

deciBelios

0

10

20

30

40

50

60

 

Esta sucesión expresa os cambios de volumen que somos capaces de percibir. Comenza en 20 micropascales, o que como xa comentamos considérase o umbral de escoita ou límite sonoro (a 20 micropascales de presión sonora os humanos temos a sensación de que non hai son) e a partires de ahí os cambios prodúcense cada dez veces o valor anterior.

 

Pascales e micropascales

A presión significa forza aplicada nunha superficie e exprésase en pascales (Pa). Presión sonora indica simplemente que esas forzas aplicadas a unha superficie as provocan as ondas sonoras.

Un pascal (Pa) é igual a un newton (N) —unidade de forza— por metro cuadrado (m2)—unidade de superficie—. O micropascal (µPa) é 100 veces máis pequeño que un pascal. Así que 20 micropascales é o mesmo que dicir 0´02 pascales. Expresan que cando se exerce unha presión de 20 newtons por metro cuadrado de témpano, o oído humano non percibe son.

 

Belio e demáis familia

De cara a expresar ós cambios de presión que soporta o noso témpano creouse o Belio (en honor a Alexander Graham Bell, inventor do teléfono), unha unidade máis pequena e por tanto máis útil para indicar variacións sutís. En realidade a familia dos Belios é moi ampla está chea de primos. Cando expresa cambios na presión sonora o seu nome completo é Belio SPL (acrónimo de Sound Pressure Level de nivel de presión sonora), B SPL ou simplemente B. Imos coñecer o resto da faimilia

  • Decibelio/presión sonora - dBSPL: Fai referencia ao nivel de presión sonora. É a medida, por exemplo, usada para referirse á ganancia ou ó volume.
  • Decibelio/potencia - dBW: A W indica que o decibel fai referencia a watts. É dicir, tómase como referencia 1 W (watt). Así, a un watt correspóndenlle 0 dBW.dBm: Cando o valor expresado en watts é moi pequeno, úsase o milivatio (mW). Así, a 1 mW correspóndenlle 0 dBm.
  • Decibelio/voltaxe -  dBu: O dBu expresa o nivel de sinal en decibeis e referido a 0,7746 voltios. 0,7746 V é a tensión que aplicada a unha impedancia de 600 Ω, desenvolve unha potencia de 1 mW. Emprégase a referencia dunha impedancia de 600Ω por razóns históricas.

 

Belio SPL

Un Belio é adimensional (non ten unha dimensión fixa) porque expresa a relación entre dous valores dunha magnitude de referencia. No caso do Belio SPL a magnitude de referencia é preciamente a presión sonora. Así a distancia entre 1 e 2 Belios é de 1800 µPa namentras entre 2 e 3 é de 18.000 µPa. Non podemos dicir canto mide 1 Belio, depende do contexto. Se un lavalouzas emite un ruído de 5 B é 10 veces máis ruidoso que uno que emita 4 B e 100 veces máis que un de 3 B.

Namentras a magnitude de referencia (a presión sonora) constrúe unha escala aritmética de cambio fíxo (porque mide cambios físicos) na que a distancia entre os seus valores é sempre a mesma. O belio expresa unha escala logarítmica hai unha porcentaxe de cambio fixa pero a distancia entre os valores é cada vez maior (porque mide cambios físicos).

 

decibelio SPL

Na práctica das medicións de cambios de volumen o Belio seguía a ser unha unidade demasiado grande, así que comenzouse a empregarse o decibelio escrito dB que é dez veces máis pequeno. O decibelio é moi práctico porque considérase que 1 decibelio é a diferenza de volume mínima perceptible polo oído humano (JND, just noticiable difference), o mínimo cambio de volume que somos quen de identificar. Todo esto depende da nosa sensibilidade pero en calquera caso son cambios de volumen moi tenues que só podemos percibir en contextos moi suaves.

 

Decibelio ponderado ou dBA

Como xa explicamos a frecuencia e o volumen están relacionados na nosa percepción. Tratando de expresar exactamente os cambios de volumen tal e como os percibimos de acordo ás curvas isofónicas (ou de igual volumen) de Fletcher-Mundson que expresan esa relación entre altura e volumen inventouse o decibelio ponderado, o decibel A A (dBA). Consiste nun filtro que previamente retira as baixas e as moi altas frecuencias, considérase unha unidade de nivel sonoro medido

Hai ademais outras unidades ponderado, como dBC, dBD, adecuadas para medir a reacción do oído ante distintos niveis de sonoridad.

 

Exemplo de sonoridades en decibelios

 

 

Niveis de intensidade do son

20 B

200 dB

Bomba atómica similar a Hiroshima e Nagasaki

18 B

180 dB

Cohete en despegue

14 B

140 dB

Umbral da dor Explosión do Volcán Krakatoa

13,75B

137.5 dB

Récord Guiness de ruido nun estadio

13 B

130 dB

Avión en despegue

12 B

120 dB

Motor de avión en marcha

11 B

110 dB

Concerto / acto cívico

10 B

100 dB

Perforadora eléctrica

9 B

90 dB

Tráfico / Pelea de dúas personas

8 B

80 dB

Tren

7 B

70 dB

Aspiradora

5/6 B

50/60 dB

Aglomeración de xente / Lavapratos

4 B

40 dB

Conversa

2 B

20 dB

Biblioteca

1 B

10 dB

Respiración tranquila

0 B

0 dB

Umbral de audición

Actividade de encher espazos

Lea o parágrafo seguinte e escriba as palabras que faltan.

A percepción de volume é

Para medir e presións empregamos Pa

Para medir cómo os cambios de presión e intensidade empregamos o decibelio

O recibe o seu nome en honor de Alexander Graham Bell

Os cambios físicos se producen en termos de cantidades

Un decibelio é 10 veces que un Belio

O decibelio dB (A) emprégase para correxir a influencia da na percepción de volume

O son 0 dB ou 20 micropascales de presión

1 decibelio é a diferencia de volume perceptible

En 140 dB está o da dor

O decibelio é porque relaciona valores dunha magnitude de referencia

significa Sound Pressure Level ou nivel de presión sonora

Habilitar JavaScript