Ingeniería en Audio I Conceptos Básicos Fundamentos del sonido

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Asumiendo que la temperatura es de 21º C podemos calcular la longitud de onda de diferentes frecuencias:

- Longitud onda de 50 Hz. = 344/50 = 6.88 m

- Longitud onda de 100 Hz. = 344/100 = 3.44 m

- Longitud onda de 440 Hz. = 344/440 = 0.78 m

- Longitud onda de 20 Khz. = 344/20,000 = 0.017 m

Fase:

La naturaleza repetitiva de la onda permite que podamos dividirla en intervalos iguales y medirla en grados, con 360 grados en un ciclo completo. Las ondas con la misma frecuencia que comiencen en el mismo momento y por lo tanto que terminen también en el mismo momento se consideran “en fase”, mientras que las que comienzan en distinto momento estarán fuera de fase.

[pic 3]

[pic 4]

Sumando dos onda que estén “en fase” entre si se produce aumento en la amplitud. Sumando dos ondas que estén “fuera de fase” regularmente se obtiene una disminución de la amplitud.

[pic 5]

La mayoría de los problemas de fase se reflejan en una perdida de bajas frecuencias. Mezclando una señal con delay con la señal original se producen interferencias de fase por que la señal con delay tiene la misma información que la original, pero empiezan en diferente momento. Un delay de 1 ms. Creara interferencia de fase en las siguientes frecuencias:

250 Hz @ 1 ms. = 90º interferencia de fase.

500 Hz @ 1 ms. = 180º interferencia de fase.

750 Hz @ 1 ms. = 270º interferencia de fase.

1 Khz. @ 1 ms. = 360º interferencia de fase.

Amplitudes relativas de ondas sonoras combinadas respecto a su desvío:

[pic 6]

Siempre que tengamos un desvío de fase entre 240º y 120º se producirá interferencia constructiva.

Mas de 120º y hasta 240º se producirá interferencia destructiva.

En 0º o 360º se duplicará la amplitud. En 180º la cancelación será total.

En 90º y 270º el rms crecerá 1.414.

En 240º y 120º no se suma ni se cancela.

Para calcular el desvío de fase se utiliza la siguiente ecuación:

∅ = Δt(tiempo en segundos) X f X 360º

Donde: Δt es el tiempo de delay , se expresa en segundos por ejemplo , para un milisegundo se expresaría 0.001 seg.

f es la frecuencia y se expresa en Hz, por ejemplo 500Hz o para 1 Khz. se expresaría como 1000Hz.

Ej.

∅ = Δt 0.001seg X f 500Hz X 360º

0.5 X 360º

180

Polaridad:

No indica hacia donde es el primer impulso de una onda, si es hacia su máxima amplitud positiva (compresión) se dice que la polaridad es positiva o correcta. Y cuando el primer impulso de la onda hacia su máxima amplitud negativa (descompresión o rarefacción) se dice que la polaridad es negativa o invertida. Entonces la polaridad únicamente esta referenciada hacia donde es el primer impulso de la onda. Si lo analizamos con una bocina veremos, que el movimiento de los componentes del driver(diafragma) va a tener un movimiento de desplazamiento hacia adelante, cuando la polaridad es positiva y tendrá un movimiento de desplazamiento hacia atrás, cuando la polaridad este invertida

Hablando de polaridad en bocinas, es importante considerar que todas deben de estar conectada con la misma polaridad, para que todas tengan el mismo movimiento de desplazamiento, ya que con esto evitaremos desfasamiento de 180 grados entre ellas. Recordemos que un desfasamiento de 180 grados nos genera cancelaciones.

Armónicos y timbre:

El sonido generado por un instrumento musical o una voz, es una compleja forma de superposición de sinewaves (ondas senoides, senoidales, sinusoidales o sonosoides) estas ondas están a diferente amplitud y frecuencia creando interferencias entre si y creando un timbre especifico.

Los armónicos son múltiplos exactos de una fundamental. Una fundamental nos referimos a una frecuencia cualquiera de una forma pura, u onda senoidal llamada así por la función trigonométrica SENO. Y es la forma mas simple por que consta de una sola frecuencia. Aunque también existen otras formas de onda como:

Squarewave u onda cuadrada:

Es la deformación de una onda senoidal, al no dejarla llegar a una máxima amplitud positiva ni negativa, cuadratizando la onda. Esto genera excitación de armónicos impares (3, 5, 7 … con una amplitud de 1/3 en el tercer armónico 1/5 en el quinto, 1/7 en el séptimo y así sucesivamente) dando una sensación de inestabilidad. Vale decir que estas onda no existen en la naturaleza, aunque se pueden reproducir fácilmente.

Triangle wave u onda triangular:

Esta formado por rampas que suben y bajan alternadamente, y es un sonido muy similar a la onda senoide. También esta formada por armónicos impares (3, 5, 7 … pero su amplitud es de 1/32, 1/52, 1/72 sucesivamente) )

Sawtooth u onda diente de sierra:

Tiene un subida rápida y una bajada en forma de rampa o viceversa. Y aunque no existen tampoco en una forma natural, es fácil de imitar o generar al frotar dos objetos, por ejemplo el chirrido ocasionado al frotar un gis en un pizarrón o como frotar el arco de un violín en una forma agresiva.

Overtones:

Se refiera a cualquier frecuencia generada por encima de la fundamental. Solamente lo overtones que son múltiplos de la fundamental pueden considerarse armónicos.

Existen, como hemos visto, dos tipos de armónicos:

Armónicos impares: son disonantes , generan una sensación de inestabilidad y de molestia, no son agradables al oído humano. Son ocasionados