INTRODUCCIÓN A LA PSICOACÚSTICA

 

La psicoacústica es una ciencia que se ocupa de enternder cómo oye el ser humano. A partir de ella se han hecho avances muy importantes como el Stereo, el Dolby Pro Logic, el Dolby digital y el formato de compresión MPEG layer 3.

 

LA ESCALAS LOGARÍTMICAS.

Otra característica de la audición humana es que el oído oye de forma logarítmica, no lineal, en cuanto a potencia y a frecuencias.

Se definine un decibelio como la mínima potencia sonora audible a 1kHz. Esta medida es un promedio, ya que la sensibilidad varía de unas personas a otras.

El doble de la frecuencia sonora en W/m2 no se interpreta como "el doble de volumen", sino como "un poco más alto".

Para que un sonido se interprete como "el doble de alto", su potencia sonora debería ser 10 veces mayor, y para el triple, 100.

Si comparamos dos frecuencias, una de 400 Hz y otra de 800 Hz, veremos que la de 800 es más aguda. La diferencia es sustancial. En cambio, si comparamos una de 6000 Hz con una de 6400, casi no podremos distinguirlas. Para percibir una diferencia semejante al 400-800, deberíamos comparar 6000 con 12000 Hz.

Esto implica que entre las frecuencias bajas se percibe gran diferencia, pero entre las altas frecuencias casi no se perciben cambios.

Para oir una diferencia semejante entre dos pares de frecuencias, un par alto y otro bajo, la diferencia no se marca en términos absolutos, sino en términos relativos. Hay que aumentar una proporción (doble, triple,...), no un valor absoluto (400 Hz).

Todas las gráficas de respuesta en frecuencia de los altavoces se basan en esto.

 

EL RANGO AUDIBLE DE FRECUENCIAS.

El rango de frecuencias que puede oir el ser humano es limitado. Va aproximadamente desde 20 Hz hasta 20 kHz. Estos límites varían en función de la persona y de su edad. Los tiburones pueden oir frecuencias ultra-bajas y los perros ultrasonidos.

Este rango hace que no sea necesario que los altavoces reproduzcan más allá de esas frecuencias, ya que no serán audibles, pero a normalmente se hace que reproduzcan frecuencias de más para mantener una cierta linealidad y que no se degrade el sonido al llegar a los extremos de la banda.

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SENSIBILIDAD MÁXIMA Y MÍNIMA.

Tampoco se puede oir cualquier sonido. Existe una potencia sonora mínima audible a partir de la cual se empiezan a percibir los sonidos, y también una potencia sonora máxima a partir de la cual se pueden llegar a producir daños en el oido, pérdidas de audición o incluso sordera permanente.

La zona de máxima sensiblidad está entre 3 y 5 kHz, donde el sonido que llega directamente de la fuente se percibe con mucha más claridad que el resto de sonidos "difusos", que provienen de rebotar en las paredes. Esto es conocido de sobra por los diseñadores de altavoces, y tiene gran importancia en los monitores.

En los diseños de altavoces empleados por la BBC (los famosos BBC monitors) se obseva siempre un "bache" de la respuesta en esa zona. Esto se diseña así porque los micrófonos no "oyen" igual que el hombre. La sensibilidad del micrófono es lineal, y no perciben el sonido como directo o difuso. El resultado es que se suman las radiaciones directas y difusas, y luego se reproducen todas como directas en el altavoz. Cualquier frecuencia que sobresalga en ese rango será oida como una estridencia, en cambio, una frecuencia, o incluso todo el rango, cuando baja poco (<1.5dB) su respuesta resulta inapreciable.

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FIDELIDAD DEL SONIDO

 

MÚLTIPLES FUENTES EMISORAS DE SONIDO.

La sensación más realista posible viene dada cuando, aparte de la calidad de la reprodución, las fuentes de sonido recrean todas las fuentes de la situación original. Esto equivale a tener infinitos altavoces por la habitación, cuando el máximo usual son cuatro (stereo) y seis Dolby Digital),

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DISTORSIÓN ARMÓNICA.

Curioso tema, ya que hay amplificadores con un 0.5% de distorsión armónica que "suenan mejor" que otros con un 0,01%. Esto se trata con más detalle en el tema de amplificadores. Una de las explicaciones es el orden de los armónicos producidos. Básicamente, cuanto más bajos, mejor. Los altavoces en sí no producen armónicos de orden alto, prácticamente sólo producen de segudo y tercer orden, que son los menos disonantes.

La distorsión debe ser siempre lo más baja posible, y es imposible de evitar, pero se puede llevar alímites no audibles o poco intrusivos. Su no-intrusividad se basa en que la distorsión creada sea más natural, más próxima a lo que la naturaleza produce. De esta manera, la distorsión armónica de 2º orden puede pasar desapercibida o incluso ser agradable de oir, mientras que un valor mucho más bajo de 3º y 5º orden pueden convertir al sonido en algo chillón y horrible.

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RESPUESTA PLANA EN FRECUENCIA.

Esto quiere decir que el no se debe reproducir ninguna frecuencia más alta o baja que las demás. Esto deja fuera de combate a los ecualizadores. También es un tema curioso, porque cuando un disco, del tipo de música que sea, llega a casa, ha pasado por varios ecualizadores, y se escucha como en el estudio quieren que se escuche.

Supondremos que para ciertos tipos de música, la grabación está bién hecha y en el estudio han tenido buen oído, y realmente se escucha bién. La música dirigida a los jóvenes, normalmente los propietarios de los radiocasettes más cutres y de cintras grabadas varias veces suele estar ecualizada para que en un radiocasette no produzca mucha distorsión aunque esté a alto volumen. Este hecho es responsable de que ciertos estilos de música se consideren "ruidosos". Si la música destinada a gente con cadenas hi-fi estuviese grababda igual de mal e igual de ecualizada, ese tipo de música tamién se consideraría "ruidoso".

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COLORACIÓN

Este término denomina el predominio de una o más frecuencias. La sensación producida por el sonido cambia. Suele ser una sensación molesta, más molesta cuanto mayor es el predominio.

En los bafles se produce por creación de ondas estáticas dentro de la caja o por la respuesta no lineal del propio altavoz. Normalemente cuando se usa un altavoz fuera de su rango, se pierde la linealidad y se producen picos y valles en la respuesta, además de distorsión armónica. En el caso de los woofers es muy evidente, y en el de los woofers con diafragmas rígidos, más todavía.

Cada sonido se compone de muchas frecuencias, y si una de ellas falla, el sonido falla. Cuando en un altavoz con una deficiencia en un cierto rango de fecuencias es reparado, la mejora no solo se percibe en esa zona, sino en todo el rango completo. No es posible "engañar" a la audición, o por lo menos no se sabe cómo hacerlo eficazmente.

En el caso de los agudos, la coloración producida por un altavoz no es fácilmente perceptible, pero sí tiene consecuencias en la audición: causa estrés auditivo. A veces, después de escuchar música durante un rato se siente ansiedad y alivio cuando se apaga el equipo. La causa es ésta. Existen ciertas teorías con una base científica, lejos del esoterismo, acerca de las propiedades del sonido para influir en el estado de ánimo, como las ondas alfa o beta (sonoras, no radiactivas) que producen relajación, y este es el caso contrario, que también se ha investigado

Realmente pocos tweeter se salvan de este problema. Los materiáles fenólicos y cristalinos tienen una alta coloración. La banda ultrasónica, aunque no sea audible, de alguna manera es perceptible y también influye en esto. Los tweeter de aluminio son los que mejor respuesta lineal dan en esta banda.

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Sistemas de graves basados en la psicoacústica:

Normalmente se les llama bass-boost, extra-bass, mega-bass, hiper-mega-bass, etc,...

Se trata de un sistema que intenta corregir las deficiencias en el sonido y en el equipo introducidas por los estudios de grabación y el propio equipo. Para los altavoces, la zona más dificil de reproducir son los graves extemos. Normalmente, la respuesta en frecuencia de un altavoz de radiocasette, del ordenador o incluso algunas cadenas baja mucho en los graves. Los graves dan calidez al sonido y dan "caña!!!!!!". A casi cualquier altavoz le cuesta reproducir una onda de 40 Hz, pero es más fácil reproducir una de 100 Hz, que también suena grave. Lo que se suele hacer es añadir potencia en los 100 Hz, y la sensación producida es más grave, sin ser plana en frecuencia.

A esto se añade que las grabaciones más comerciales tienen los graves bastante restringidos. A la derecha se ve el análisis de frecuencias de la pista dos del disco primer disco de "chasis 2001", en el segundo 118. Incluso la música máquina que tiene graves muy explícitos está recortada. De 48 Hz hacia frecuencias menores se observa cómo se han filtrado los graves. La explicación de esto es que los equipos de profesional no se extienden tanto en frecuencias como lo hacen los de Hi-FI, y el resultado es que no se suele bajar de 40-50Hz.

Análisis de frecuencias:graves

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COMENTARIOS FINALES A LA FIDELIDAD DEL SONIDO

No es bueno fiarse de un equipo de música. Existen referencias en la naturaleza para evaluar la fidelidad de un sonido artificial al natural. El ejemplo más claro y frustrante son los platillos. Se tardará mucho tiempo hasta que se decida dar soporte físico a sonidos de mayor calidad.

El compact disc no es la panacea del audio. Si es un salto importante sobre los anteriores soportes, pero no es ni mucho menos perfecto. La extensión en frecuencias da poca calidad en los agudos, aunque se elimina el ruido de alta frecuencia producido por el soporte, y se intoducen otros nuevos, como el dither. El rango dinámico es bastante amplio, pero por ejemplo en Home cinema se queda corto. Para la época en la que fue inventado y desarrollado tampoco se podía hacer más, y de momento es lo mejor.

Recomiendo escuchar los sonidos puros y compararlos si se quiere con los de el equipo. Ir a conciertos de cámara y a grabaciones en las emisoras de radio, si se tiene enchufe. Recomiendo también examinar los sonidos de los instrumentos personalmente. Sólo así se comprueba que la verdadera calidad del sonido está muy lejos de nuestros equipos, y que deberíamos concentrarnos en que nos guste cómo suene antes que fiarnos exclusivamente de los benchmarks.

 

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STEREO

Uno de los pilares de la psicoacústica es que una sensación sonora perfectamente realista está creada por infinitos puntos emisores de sonido.

Esto es completamente imposible.

El sistema Stereo hizo que con dos bafles se pudiese tener la sensación de estar ante una oquesta y poder distinguir la posición de los instrumentos, aunque sólo halla dos altavoces.

Su funcionamiento se basa también en la forma de oir del ser humano. Cuando dos sonidos iguales llegan a los oídos en el mismo instante, se percibe que la fuente emisora del sonido está justo en el punto medio entre los dos altavoces, aunque esos altavoces estén en las esquinas de la habitación.

Dependiendo de la cantidad de sonido que llega cada oído, se puede hacer que varíe el punto de percepción del foco emisor, hacia la izquierda o hacia la derecha.

 

Aunque todos los equipos son estéreo, no mucha gente conoce la sensación estéreo. Haz la prueba: coloca los altavoces en los vértices del triángulo equilátero y tu cabeza mirando al centro, un palmo por detrás del vértice sin altavoz. Se tiene la sensación de que el cantante está delante de ti, y que los demás instrumentos suenan en diferentes lugares.

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DOLBY DIGITAL y DTS

El Dolby digital y el DTS (digital theater systems) costan de 5 canales de rango completo y uno de graves extremos, de 20 a 120 Hz. Todos los canales son completamente independientes y están grabados en formato digital, con compresión del sonido. Ambos sistemas son la evolución del Dolby Pro Logic, aprovechando la aparición del DVD y la posibilidad de almacenar grandes cantidades de datos.

La misión de los 4 canales de las esquinas son las mismas que las del estéreo, pero orientado a Home cinema, no al audio. Con ellos se pueden simular efectoso sonoros como ser arrollado por un tren, o notar cómo un avión pasa por encima de ti, utilizando los cuatro altavoces.para que además de percibir las fuentes de sonido delante, se puedan percibir a los lados y detrás.

El canal central suele ir destinado a un altavoz con muy buena defición en los medios para poder seguir los diálogos con más facilidad.

El sub-woofer es autoamplificado porque los filtros suelen ser activos (los motivos vienen en el artículo de filtros). Sirve para reforzar los efectos sonoros de las películas. Los graves extremos tienden a crear un gran impacto y dan espectacularidad a las películas.

El Dolby Digital podría ser un buén formato para almacenar música, o mejor aún, el DTS, que tiene menos compresión, pero los altavoces que se suelen usar en estos sistemas no sirven para reproducir música.

La peor plaga que ha invadido los salones son los sistemas de mini-satélites y sub-woofer. Los satélites pequeños no son altavoces de rango completo. Ni siquiera sirven para los medios-graves.(<400Hz) Tal vez para ver películas sean suficientemente buenos, pero NO valen para la música. La definición en medios-graves es mediocre.

No hay que confundir calidad con espectacularidad.

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