ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y...
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS” DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA CABEZA BINAURAL TESIS PROFESIONAL: QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA PRESENTA: ARMENTA FLORES LORENA ASESORES: ING. JOSE JAVIER MUEDANO MENESES ING. JORGE BECERRA GARCIA MEXICO, D. F. 2011
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS”
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE
UNA CABEZA BINAURAL
TESIS PROFESIONAL:
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA
PRESENTA:
ARMENTA FLORES LORENA
ASESORES:
ING. JOSE JAVIER MUEDANO MENESES
ING. JORGE BECERRA GARCIA
MEXICO, D. F. 2011
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
II
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
III
Diseño y Construcción de
una cabeza binaural
ARMENTA FLORES LORENA
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad Zacatenco
Departamento de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
Academia de Acústica
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
IV
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
© ARMENTA FLORES LORENA, 2011
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad Zacatenco
Departamento de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
Academia de Acústica
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
V
Agradecimientos:
A Dios:
Por haberme guiado en el camino de la vida y por poner todos los elementos
necesarios para que pudiera seguir adelante y terminar una carrera.
A Mi Madre:
Por enseñarme el valor de la vida y ser el ejemplo a seguir, por todo lo que me
ha dado; los valores, los consejos y el apoyo incondicional a pesar de todo.
A Mi Padre:
Por ponerme el ejemplo que aunque las cosas sean muy difíciles con esfuerzo y
dedicación se pueden lograr grandes metas y por enseñarme el valor del
estudio.
A Mi Hermano:
Por estar a mi lado, hacerme reír y ser la motivación para darle un buen
ejemplo y que pueda ser un hombre de bien.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
VI
Resumen
La acústica es extremadamente amplia, engloba disciplinas tan diversas como la
psicoacústica, la acústica musical, la acústica arquitectónica, la acústica
ambiental, entre otras. El campo de la acústica es uno de los campos de estudio
más antiguos y con distintas ramas de aplicación, en las cuales es inevitable
prescindir de grabaciones en las señales acústicas.
Dentro de las aplicaciones más avanzadas de la acústica, se encuentran las
grabaciones de sonido para obtener un máximo de realismo a la hora de
reproducirlas mediante auriculares o altavoces. Estos beneficios nos los ofrece
la tecnología binaural.
La tecnología binaural se basa en el uso de un maniquí que permite crear el
mismo campo acústico interferente, que el cuerpo humano. Logrando así un
mejor entendimiento en los ambientes acústicos, permitiendo identificar la
dirección del sonido, para así poder proporcionar una mejor calidad del
sonido.
Por tal motivo y pensando en las necesidades que tienen los alumnos de la
especialidad de acústica en la ESIME ZACATENCO para lograr un mejor
aprendizaje, se tuvo como propósito realizar un proyecto de tesis que consiste
en el desarrollo de un dispositivo diseñado y construido como un prototipo de
“cabeza binaural”. Para poder utilizarlo como material de apoyo para algunas
de las asignaturas que se imparten en la academia.
El trabajo consiste en la construcción y desarrollo del prototipo de una cabeza
binaural al que llamaremos: PCB-01, el cual nos permite tener una idea más
amplia de cómo sería el comportamiento de ciertas pruebas hacia el humano.
Con el fin de realizar un trabajo de calidad y realismo, se tomaron en cuenta
ciertas medidas antropométricas de la cabeza y pabellón auditivo, de un
humano promedio para tener como base en todas nuestras aplicaciones una
mayor efectividad, ya que se realizan pruebas con medidas reales y sin exponer
al ser humano a niveles de presión sonora altos que puedan afectarlo.
Finalmente el PCB-01 arrojo interesantes conclusiones y resultados que serían
de utilidad como una herramienta de estudio para nuevas generaciones.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
VII
Justificación:
Tomando como antecedente que los precursores de las cabezas binaurales
tienen en común elevados precios y no se fabrican en México, la propuesta
de este prototipo tiene como particularidad medidas antropométricas de un
mexicano promedio, ya que no existen cabezas de prueba con estas medidas
(cabeza y pabellón auditivo).
El propósito de realizar una cabeza artificial “dummy head” (PCB-01) es con
el fin de hacer pruebas y medidas binaurales, para alguna aplicación
práctica en la Academia de Acústica en ESIME ZACATENCO.
El diseño del PCB-01 pretende tener una respuesta óptima, con el fin de que
el prototipo sea un proyecto factible que pueda desarrollarse para uso de los
estudiantes de la academia de acústica en ESIME ZACATENCO.
En la especialidad de acústica, principalmente en las unidades de
aprendizaje de grabación y psicoacústica, se hace necesaria la ejecución de
prácticas. Por tal motivo la realización de este trabajo permitirá,
experimentar de forma significativa lo aprendido en el desarrollo temático
de la especialidad de Acústica.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
VIII
Objetivo General:
Diseñar y Construir una cabeza binaural, con medidas antropométricas de
un mexicano promedio para la Academia de ESIME ZACATENCO como
apoyo y utilización en prácticas de laboratorio.
Objetivos Específicos:
Diseño de una cabeza binaural con medidas antropométricas de un mexicano promedio.
Construir un prototipo en bajo costo.
Utilizar el prototipo como apoyo a los estudiantes de la academia de una forma significativa y vivencial.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
IX
Introducción:
El presente trabajo de investigación consiste en el desarrollo de un dispositivo,
diseñado y construido como un prototipo de “cabeza binaural” al que se le
nombro PCB-01, el cual hace posible tener una idea más amplia de cómo sería el
comportamiento de pruebas como: grabaciones binaurales, grabación de
diferentes instrumentos, pruebas de psicoacústica, entre otras. Este prototipo
permite apreciar la percepción del sonido, y de esta manera evitar arriesgar al
ser humano en pruebas que lo exponen a altos decibeles.
El trabajo se divide en dos partes: el diseño y la construcción del PCB-01 que a
su vez se dividen en cuatro capítulos.
En el primer capítulo denominado conceptos teóricos; tenemos todas las
generalidades que engloban este trabajo así como los conceptos base para
entenderlo.
El segundo capítulo presenta las condiciones auditivas de la investigación
binaural en el laboratorio de acústica; donde se presenta el problema y las
aplicaciones.
El tercer capítulo es el estudio técnico del prototipo, donde se presentan todos
los detalles de la construcción de este trabajo.
En el cuarto capítulo tenemos el estudio económico que presenta los detalles de
costos y mano de obra del PCB-01.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
X
Antecedentes
Se presenta un cuadro explicativo sobre los antecedentes de las últimas
décadas con los hechos más importantes respecto a los trabajos hechos de
cabezas binaurales.
Época - Autor Aportaciones
Gottingen Group
(Schoeder, Gottlob y Ando) 70’s
Fueron los pioneros de las técnicas binaurales,
cuando el filtrado digital era sumamente lento.
Posteriormente se desarrollaron múltiples
proyectos, en distintas plataformas y con diferentes
aplicaciones y capacidades (procesamiento en
tiempo real, modelando espacios acústicos, etc.).
Hugo Zucarelli 80’s Hugo Zuccarelli en 1980, descubre cómo se
realizan las holografías y se le ocurre que se podría
aplicar el mismo principio a las grabaciones de
sonido.
Starkey 90´s La tecnólogaía de Starkey data de 1999, y está
basada en un DSP que se calibra en base a medidas
reales con micrófonos en el interior del canal
auditivo del paciente. No es realmente una
grabación del sonido binaural, ya que se procesa y
emite en tiempo real
Bill Gardner y Keith Martin 90’s Los trabajos realizados por Bill Gardner y Keith
Martin de los laboratorios MIT, son de vital
importancia y su cabeza artificial KEMAR, es
tomada como base para trabajos posteriores.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
XI
Índice
1. Capitulo I Conceptos Téoricos...................................................13
1.1. Percepción del sonido ................................................................................ 13
1.2. Audición Binaural ...................................................................................... 16
1.3. Localización Binaural ................................................................................ 18
1.4. Laterarización .............................................................................................. 20
1.5. Mecanismos de Audición Espacial ......................................................... 22
1.5.1. Diferencia Interaural de Tiempo DIT ........................................ 23
1.5.2. Diferencia de Intensidad Interaural DII .................................... 25
1.5.3. Diferencia de Nivel Interaural DLI ............................................ 27
1.5.4. Función de Transferencia HRTF ................................................. 28
1.6. Efecto Doppler............................................................................................. 30
1.7. Efecto Hass o precedente .......................................................................... 31
1.8. Sistema de coordenadas ............................................................................ 34
1.9. Grabaciones Binaurales ............................................................................. 36
2. Capitulo II Condiciones Auditivas de la Investigación Binaural
en el laboratorio de Acústica ......................................................38
2.1. Presentación del problema ....................................................................... 38
2.2. Propuesta de solución................................................................................ 38
2.3. Estado del arte ............................................................................................. 39
2.4. Aplicaciones ................................................................................................. 40
3. Capitulo III Estudio Técnico ............................................ .…….42
3.1. Desarrollo del Prototipo ............................................................................ 42
3.1.1 Estudio antropometrico de cabeza y pabellon auditivoDesarrollo . 42
3.1.2 Realizacion de Positivo para el PCB-01 ................................................. 45
3.2 Armado de la PCB-01 ................................................................................ 47
3.3. Circuito .................................................................................................. …...51
3.4. Pruebas ........................................................................................................ .53
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
XII
4. Capitulo IV Evaluacion del Prototipo .......................................56
4.1. Ventajas y Desventajas ................................................................................ .56
4.2. Discusion de Resultados .......................................................................... .57
4.3. Costos de Produccion ................................................................................... .58
4.4. Materiales .................................................................................................... .58
4.5. Mano de Obra ............................................................................................. .59
4.6. Conclusiones sobre el estudio Economico ........................................... .60
Conclusiones Generales del Proyecto ............................................61
Bibliografia y referencias .................................................................62
Glosario .............................................................................................63
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
13
1. Conceptos Teóricos
1.1. Percepción del Sonido
El sonido es captado a través de determinados receptores sensoriales,
en este caso el oído. La onda sonora hace un recorrido por las diferentes
partes del oído: el oído externo, formado básicamente por el pabellón
auditivo, el cual recoge y dirige la onda hacia el oído medio o conjunto de
elementos (tímpano, cadena de huesecillos, canales vestìbulares, etc.) que
convierten la onda sonora en movimiento mecánico (vibración) que se
transmite hasta la cóclea y el nervio auditivo, que configuran el oído interno.
Figura 1: Diagrama del Oído
El movimiento de vibración se convierte en un impulso eléctrico y de esta
manera llega hasta el cerebro.
El sistema para la escucha se compone de un órgano de toma de datos (oído
externo y medio), un órgano de conversión analógica digital (oído interno) y
un sistema de memorias u ordenador central (Cerebro). Así, las ondas
acústicas del entorno inciden sobre el pabellón auditivo penetrando por el
canal y poniendo a vibrar el tímpano.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
14
Posteriormente se convierten esos impulsos mecánicos en excitaciones
nerviosas que llegan al cerebro.
El oído externo presenta una baja impedancia (poca sensibilidad), el oído
interno posee una alta impedancia (gran sensibilidad) y el oído medio se
comporta como un igualador de impedancias acústicas.
La estructura visible del oído es decir el pabellón de la oreja, juega un papel
sumamente importante en la determinación de la dirección de los sonidos.
Esto solo sucede a frecuencias arriba de los 5KHz.
El canal auditivo que conecta el oído externo con el oído medio, presenta una
pequeña resonancia en aproximadamente 4KHz y 13 KHz, lo que hace que el
oído sea más sensible a esas frecuencias.
El sonido que incide en el oído hace vibrar al tímpano, que es la membrana
que sella y separa el oído medio con el interno. Estas vibraciones se
transmiten al oído interno mediante tres pequeños huesos; martillo, yunque y
estribo, los cuales propagan el sonido a través de los fluidos del oído interno.
La trompa de Eustaquio sirve para que nuestra propia voz no se oiga
excesivamente fuerte. Este tubo se puede abrir o cerrar involuntariamente
cuando tragamos o bostezamos haciéndonos más sensibles a nuestra voz.
Una vez que el sonido atraviesa el oído interno, es detectado e interpretado
por el cerebro a través de sensores ubicados en el caracol. Esa información ya
interpretada, nos proporciona datos físicos como intensidad, frecuencia y
ubicación espacial en tres dimensiones.
La audición como tal consta de un cierto número de procesos distintos cuyas
complicaciones, no permiten encontrar una relación simple y única entre las
magnitudes físicas de la onda sonora y su percepción por medio del
mecanismo auditivo. Por tanto, para que una onda acústica se transforme en
sensación de sonido es necesario que esa variación de presión esté entre una
determinada banda y que la amplitud de esas fluctuaciones sea superior a un
determinado valor para cada frecuencia.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
15
En la figura 2 se puede observar el sistema auditivo de una forma mecánica
Figura 2: Sistema Auditivo
El proceso de escucha en el ser humano depende de varios factores en los que
cabe mencionar que un aumento de 10 dB provoca el doble de la percepción
del sonido, en donde este aumento en dB puede provocar daños al oído ya
que el menor cambio de tono que puede ser captado por el oído, varía en
función del tono y del volumen.
Los oídos humanos más sensibles son capaces de detectar cambios en la
frecuencia de vibración (tono) que correspondan al 0.03% de la frecuencia
original, en el rango comprendido entre 500 y 8000 vibraciones por segundo.
El oído es menos sensible a los cambios de frecuencia si se trata de sonidos de
frecuencia o de intensidad baja.
La sensibilidad del oído a la intensidad del sonido (volumen) también varía
con la frecuencia, la sensibilidad a los cambios de volumen es mayor entre los
1000 y los 3000 ciclos, de manera que se pueden detectar cambios de un
decibel. Esta sensibilidad es menor cuando se reducen los niveles de
intensidad de sonido.
Los canales semicirculares y el vestíbulo están relacionados con el sentido del
equilibrio. En estos canales hay pelillos similares a los del órgano de Corti, y
detectan los cambios de posición de la cabeza.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
16
Los tres canales semicirculares se extienden desde el vestíbulo formando
ángulos más o menos rectos entre sí, lo cual permite que los órganos
sensoriales registren los movimientos que la cabeza realiza en cada uno de los
tres planos del espacio: arriba y abajo, hacia adelante y hacia atrás, y hacia la
izquierda o hacia la derecha. Sobre las células pilosas del vestíbulo se
encuentran unos cristales de carbonato de calcio, conocidos en lenguaje
técnico como otolitos y en lenguaje coloquial como arenilla del oído. Cuando
la cabeza está inclinada, los otolitos cambian de posición y los pelos que se
encuentran debajo responden al cambio de presión.
Los ojos y ciertas células sensoriales de la piel y de tejidos internos, también
ayudan a mantener el equilibrio; pero cuando el laberinto del oído está
dañado, o destruido se producen problemas de equilibrio.
1.2. Audición Binaural
El ser humano cuenta con dos oídos por lo cual se le conoce como
sistema auditivo binaural, ya que con un oído se puede obtener solo la
información de frecuencia e intensidad de eventos acústicos, a diferencia del
sistema auditivo binaural (dos oídos) es como se localiza la fuente sonora.
La información que el cerebro recibe de los dos oídos es diferente (salvo
cuando están equidistantes de la fuente), porque ambos oídos están
físicamente separados entre sí por la cabeza.
El sonido alcanza primero al oído derecho y después de un tiempo al oído
izquierdo. La diferencia de tiempo interaural es teóricamente la misma para
todas las frecuencias para una localización particular del estímulo.
La diferencia de tiempo entre el oído derecho y el oído izquierdo es de 0.6 ms
como se puede observar en la figura 3, llegando la señal primero al oído
derecho y posteriormente con un retraso al oído izquierdo.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
17
Figura 3: Diferencia de Tiempo entre oídos
La localización de los sonidos en el espacio se consigue gracias al
procesamiento por separado de la información de cada oído y de la posterior
comparación de fase y nivel entre ambas señales.
Ésta diferencia en la posición de los dos oídos es la que permite al cerebro la
localización de la fuente sonora, ya que si la señal llegara al mismo tiempo en
ambos canales auditivos no se podría identificar fácilmente la ubicación de la
fuente sonora. El sistema auditivo puede conseguir una mejora efectiva de 6
dB en la relación señal a ruido si la señal y el ruido están bien separados en el
espacio.
La información sobre la intensidad de las señales que llegan a los oídos y sus
retrasos relativos se utiliza para localizar la fuente de sonido en el plano
horizontal. Los cambios pequeños en el contenido en alta frecuencia de un
sonido sirven para detectar la fuente en el plano vertical.
Ventajas sobre la audición binaural:
Mejor entendimiento en los ambientes ruidosos.
Permite identificar la dirección del sonido.
Proporciona una mejor calidad del sonido
Proporciona un tono de calidad más suave.
Proporciona un mayor alcance auditivo.
Permite poder identificar el mejor tipo de sonido.
Ayuda a mantener a sus dos oídos activos.
Produce menor cansancio y proporciona una experiencia más placentera
Brinda una sensación de balance auditivo.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
18
El sonido binaural u holofónico se fundamenta en grabar un sonido emulando
las condiciones en que escucha el oído humano. Para ello se vale de una
Dummy Head que tiene los canales auditivos construidos a semejanza de los
del ser humano y donde se alojan los correspondientes micrófonos que llevan
a cabo la grabación. Así, se intenta recrear el comportamiento de las ondas
sonoras dentro de los oídos y las mismas diferencias en tiempo de llegada y
nivel (fase y amplitud) entre oídos que ocurren de forma natural.
La holofonia comprende dos parámetros físicos importantes que definen
prácticamente todos los fenómenos acústicos que intervienen en él; el tiempo
de llegada al oído de un sonido y su intensidad como también la dirección de
llegada del sonido y los eventos acústicos producidos por la interferencia de
la cabeza en el transcurso de la onda.
Dentro de la finalidad de la audición binaural se puede considerar:
Mayor inteligibilidad del lenguaje en silencio.
Mayor audición en cada lado estimulado.
Mayor comprensión en ambientes ruidosos.
Localización del sonido.
1.3. Localización binaural
La localización define la capacidad del individuo de determinar la
ubicación de una fuente sonora en el espacio.
Lord Rayleigh fue el primero en determinar parte del proceso de localización
de sonidos. El observo que si la fuente de sonido esta a la derecha del
espectador, entonces el oído izquierdo se encuentra en el área de sombra
provocada por la cabeza como se muestra en la figura 4.
Por lo tanto la señal en el oído derecho debería ser más intensa que en el oído
izquierdo, que está directamente relacionado con la diferencia de tiempo entre
los dos oídos.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
19
Figura 4: Sombra Acústica
La audición binaural es imprescindible para localizar instantáneamente de
dónde provienen los sonidos. El cerebro, de forma instintiva, localiza el origen
de un sonido midiendo las minúsculas diferencias de duración e intensidad
entre los dos oídos. Con un solo oído no es posible localizar fuentes sonoras.
El sistema auditivo usa una serie de pistas para determinar la ubicación de las
fuentes sonoras en el espacio, estas derivan del hecho de que se tienen dos
oídos que poseen pabellones auditivos y que, además, están separados una
distancia significativa por un medio acústicamente opaco. Es por ello que la
localización de fuentes sonoras sólo es posible a partir de la audición binaural.
Para el estudio de la localización es necesario el uso de tres planos
característicos (plano frontal, medio y horizontal), que se muestran en la
figura 5.
Figura 5: Planos característicos
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
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La localización se realiza a partir de la determinación de una dirección y
una distancia. Para establecer una dirección es necesario determinar un
ángulo lateral y un ángulo de elevación.
La principal forma de localizar una fuente de sonido es de acuerdo a su
posición angular, la cual involucra la diferencia relativa de la forma de
onda entre los dos oídos en el plano horizontal.
Desde el punto de vista evolutivo, la posición horizontal de los oídos
maximiza las diferencias de los eventos auditivos que ocurren a través del
oyente, ya sea hacia arriba o hacia abajo, esto permite la audición de
fuentes auditivas fuera del campo visual.
La frecuencia depende de la diferencia de tiempo interaural ITD y de la
diferencia de intensidad interaural IID, estas ayudan a determinar la
sensibilidad relativa de los mecanismos fisiológicos de las señales.
Para describir estas señales bajo experimentos psicoacústicos, se recurre al
paradigma de lateralización.
1.4. Lateralización
El término “lateralización” se usa para describir la forma y la
localización de la fuente, donde: la percepción espacial se escucha dentro
de la cabeza sobre todo a lo largo del eje interaural entre los oídos.
Los medios de producir la percepción implican la manipulación de las
diferencias de tiempo o de intensidad interaural sobre los audífonos.
La posición donde se ubica la imagen sonora a lo largo de una línea
imaginaria trazada entre los oídos, se denomina lateralización de la
imagen. Por el contrario, cuando el estímulo se presenta a través de
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
21
altavoces, el sujeto percibe que el sonido proviene desde algún lugar
situado en el espacio externo fuera de la cabeza, esto es, externalización de
la imagen sonora. La posición subjetiva o aparente se denomina
localización.
Un ejemplo es cuando se tienen sonidos idénticos (monoaurales) y son
emitidos por audífonos estéreos, la “imagen espacializada” aparece en una
posición virtual en el centro de la cabeza.
Aunque la lateralización puede ocurrir con parlantes en ambientes
anecoicos, los experimentos de lateralización utilizan casi siempre los
audífonos.
Un sonido presentado idénticamente a ambos oídos a través de
auriculares, llamado estímulo diótico [i], se lateraliza en el centro de la
cabeza. Se puede lograr que la imagen se mueva al oído derecho, por
ejemplo, introduciendo un retardo de tiempo a la entrada del oído
izquierdo o bien haciendo más intensa la señal del oído derecho.
La posición horizontal de los oídos maximiza las diferencias de los eventos
auditivos que ocurren a través del oyente, ya sea hacia arriba o hacia abajo,
esto permite la audición de fuentes auditivas fuera del campo visual.
En experimentos psicoacústicos la lateralización juega un papel muy
importante ya que está directamente relacionada con el manejo de los
mecanismos de audición espacial (DIT, DII) determinando las respuestas
sensoriales de estos y su comportamiento fisiológico.
Con el paradigma de lateralización, es posible hacer hipótesis limitadas
pero demostrables sobre la fisiología del sistema auditivo y de la
localización por parámetros simples controlados por algún medio.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
22
li Estimulo Diotico: El oyente recibe información, grabada mediante un único micrófono, a
través de dos auriculares, uno para cada oído. Nombre dado para distinguirlo del sistema de
grabación monoaural, es un sistema de reproducción utilizado sobre todo para ensayos
clínicos de audición y obtención de respuestas audio métricas.
1.5. Mecanismos de audición espacial
Una persona que tiene condiciones auditivas normales refleja una
inmediata apreciación del espacio auditivo en tanto se orienta la mayoría de
veces, de manera natural, rápida y exacta hacia el evento acústico. Aunque la
precisión espacial es más pobre en el dominio auditivo.
El oído humano utiliza una serie de parámetros y se ubica en ciertos planos
(Ver figura 6) para localizar a la fuente del sonido, estos dependen de cada
individuo, por la forma de la cabeza, pabellones auditivos, y demás
miembros.
El sistema auditivo es un sofisticado procesador espacial que le permite al
organismo detectar y monitorear las posiciones de objetos auditivos en los
planos horizontal y vertical y en distancia, facilitándole la identificación de los
mismos.
Figura 6: Representación esquemática de los planos característicos
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
23
Las características por las que se localiza el sonido, se refieren a la diferencia
de tiempos interaurales (Interaural time difference ó ITD), el movimiento de
la cabeza y movimiento de la fuente, la respuesta del pabellón auditivo,
localización con características HRTF, característica de la distancia
(Intensidad, volumen, características espectrales y binaurales para la
distancia, reverberación.)
1.5.1 DIT Diferencia Interaural de Tiempo
La diferencia interaural de tiempo o ITD se define como la diferencia entre el
tiempo de llegada de una señal a cada oído. Sin embargo, sufre variaciones de
acuerdo a la frecuencia debido a interferencias (difracción de la misma
cabeza) y su percepción se ve afectada asimismo en bajas frecuencias, cuando
la longitud de onda es lo suficientemente larga como para que la diferencia de
fase entre la señal percibida por ambos oídos sea despreciable.
Así, la diferencia de tiempo interaural (ITD - Interaural Time Difference) es un
parámetro que nos permite explicar nuestra capacidad de localización de
fuentes de baja frecuencia.
Las DIT pueden calcularse a partir de las diferencias en las distancias que
deben recorrer las ondas.
Figura 4: Representación esquemática de los ángulos en la cabeza
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
24
Las DIT van de 0 s para fuentes sonoras con un ángulo de 0° (exactamente
delante del sujeto), hasta cerca de 0.69 ms para fuentes sonoras con un ángulo
de 90°
Figura 5: Grafica ITD con respecto al azimut
Para sonidos senoidales las diferencias de tiempo son equivalentes a
diferencias de fase entre las ondas que arriban a cada uno de los dos oídos.
Para sonidos senoidales de bajas frecuencias las diferencias de fase pueden
brindar pistas efectivas para la localización lateral de las fuentes sonoras.
Para sonidos senoidales con longitudes de onda comparables o menores al
diámetro promedio de la cabeza (entre 19 y 23 cm según diferentes autores,
promediaremos entonces en 21 cm), las diferencias de fase suministran pistas
ambiguas. Estas frecuencias rondan los 1.6 kHz.
Las diferencias de fase pueden ser tales que haya ciclos enteros de diferencia
entre uno y otro oído, y nuestro sistema auditivo no tiene forma de
determinar cuál ciclo corresponde a cuál en uno y otro oído.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
25
La ambigüedad comienza a ocurrir a partir de frecuencias cuya mitad de
longitud de onda sea la dimensión del diámetro de la cabeza (21 cm), es decir
para ondas de aproximadamente unos 800 Hz (longitud de onda = 43 cm).
Un sonido senoidal con una frecuencia exacta de (800 Hz) o múltiplos de ella
produce una sensación ambigua, dado que las ondas en ambos oídos tienen
una diferencia de fase de 180°, por lo que el sistema auditivo no puede
establecer si uno está adelantado o atrasado medio ciclo con respecto al otro.
No obstante las DIT se vuelven totalmente ambiguas para sonidos senoidales
con frecuencias superiores a los 1.5 kHz.
ITD en función del azimut para diferentes elevaciones de la fuente, se tiene
que la diferencia de tiempos de llegada es máxima para 90° y mínima para
270°, al igual que para el IID, los valores máximo y mínimo son menos
pronunciados conforme aumenta la elevación de la fuente.
1.5.2 DII Diferencia de Intensidad Interaural
IID (Interaural Intensity Difference) es la diferencia de intensidad o amplitud
que hay entre la señal que llega a un oído y al otro.
Como en la ITD también se ve afectada por la cabeza y los pabellones
auriculares (oídos), que actúan como filtro reforzando algunas frecuencias y
atenuando otras.
En los mecanismos de la audición binaural subyacen los procesos de
localización del oído humano. Se han propuesto diferentes parámetros para
cuantificar diferentes aspectos de la audición binaural. Uno de estos
parámetros es la IID. Ésta es la diferencia entre las intensidades que llegan a
los oídos izquierdo y derecho. Un evento sonoro situado a la izquierda del
oyente provocará una sensación sonora más intensa en su oído izquierdo que
en el derecho.
IID = I izq. – I der.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
26
El valor del IID normalizado a partir de las respuestas binaurales medidas en
función del azimut para las diferentes elevaciones.
El valor máximo del IID corresponde a 270° ya que en este caso la fuente está
situada a la izquierda del maniquí acústico. Sucede al contrario a 90°; la
fuente está a la derecha del maniquí el valor del IID es negativo y mínimo.
No obstante, conforme aumenta la elevación de la fuente respecto del
maniquí, la diferencia de nivel es menor.
El IID depende mucho de la frecuencia. En la percepción de señales de alta
frecuencia, se nota el efecto de sombra de la cabeza y las diferencias de
intensidad son mayores. Sin embargo, para la localización de fuentes que
emiten bajas frecuencias (f =500Hz) los efectos de la difracción son notables y,
por tanto, el nivel de intensidad que percibimos en ambos oídos es similar.
Los sonidos de bajas frecuencias tienen longitudes de onda relativamente
grandes con respecto a las dimensiones de la cabeza. El estudio de la
difracción determina que cuando la longitud de la onda es suficientemente
grande con respecto al obstáculo que encuentra la onda, ésta se difracta
fácilmente y no se genera una "sombra acústica" (o, al menos, se produce una
sombra acústica pequeña). Por el contrario, cuando las longitudes de onda
son pequeñas, se produce poca difracción y por lo tanto existe una sombra
acústica mayor.
Para frecuencias de 500 Hz la longitud de onda del sonido es de unos 69 cm,
unas tres veces el diámetro promedio de una cabeza humana concluyendo así
que la difracción es poca.
Para frecuencias de 4 kHz (longitud de onda del orden de los 8.5 cm) la
sombra acústica es importante.
Las DII son prácticamente despreciables para frecuencias inferiores a los 500
Hz, pero pueden ser de hasta 20 dB para frecuencias mayores de 5 kHz.
En la siguiente figura tenemos una grafica que nos muestra la relación entre la
frecuencia y los ángulos del azimut para frecuencias hasta 6 kHz.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
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Figura 6: Grafica de relación entre frecuencia y ángulo azimut
1.5.3 ILD Diferencia de Nivel Interaural
La diferencia interaural de nivel ILD se define como la diferencia entre los
niveles de las señales que arriban a cada oído. ILD se calcula como la razón
entre las energías de la señales.
El sonido de una fuente que venga de la izquierda (por ejemplo) llegará
primero al odio izquierdo, pero tendrá que viajar hasta el otro lado. Lo que
ocurre, es que el sonido es difractado alrededor de la cabeza para llegar al
oído derecho y por lo tanto tendrá que viajar más, que abarca tanto el efecto
pantalla de la cabeza como el debido a la distancia extra que recorre.
Éste tiempo se llama (ILD) Interaural Level Difference, que abarca en cuanto a
intensidad tanto el efecto pantalla de la cabeza como el debido a la distancia
extra que recorre.
El ILD depende fuertemente de la frecuencia. A frecuencias bajas, donde la
longitud de onda del sonido es más grande que el diámetro de la cabeza, hay
poca diferencia de presión sonora en las dos orejas, sin embargo, a altas
frecuencias, donde la longitud de onda es pequeña, puede haber 20dB o más
de diferencia.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
28
Cuando los ITD's y ILD's son prácticamente los mismos, entra en juego otro
factor, el HRTF (Head Related Transfer Functions). Esto ocurre cuando el
sonido está localizado en el plano medio. De tal modo, que parece que la
localización se lleva a cabo con la convolución de la señal y de la forma del
torso superior, cabeza, cuello y orejas. La información recogida es útil para
determinar tanto la elevación como la localización trasera o delantera.
1.5.4 Función de Transferencia HRTF
El pabellón auditivo actúa como una cavidad de resonancia, donde amplifica
algunas frecuencias, y su geometría genera ciertos efectos de interferencia que
atenúan otras frecuencias. Dicho de otra forma, su respuesta en frecuencia
depende de la dirección.
A frecuencias elevadas, la señal directa está en desfase con la señal que llega
más tarde. La mayor interferencia ocurre, cuando la diferencia de recorrido d
es la mitad de la longitud de onda.
Por ejemplo si Como el pabellón auditivo es mucho más efectivo
con sonidos que vienen de la parte delantera, este efecto es por lo tanto
mucho más pronunciado.
Figura 7. Relación de frecuencia en ambos pabellones auditivos
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
29
Las funciones de transferencia HRTF (Head related Transfer Function)
matemáticamente describen el efecto combinado del oído, cabeza y torso
sobre los sonidos procedentes de una determinada posición como se puede
observar en la (Figura 8).
Las HRTF captan todas las señales físicas ayudando a la localización de
la fuente y son diferentes para cada persona, tomando en cuenta las medidas
de pabellón auditivo, cabeza y torso, ya que no todos tenemos las medidas.
Figura 8. Expresión Matemática (HRTF)
Para encontrar la presión sonora sobre una fuente x (t) que produce en el
tímpano, es necesario obtener la respuesta al impulso h(t) desde la fuente a el
tímpano. A esta relación le llamamos Relación – Cabeza (Head - Related) con
respuesta al Impulso (HRIR), y su transformada de Fourier H(f) se llama Head
Related Transfer Function (HRTF).
Con la información de las medidas HRTF, y con la ecualización pertinente de
auriculares, un sonido puede ser procesado y presentado a el individuo, el
cual lo percibirá desde la posición del espacio cuya HRTF se haya utilizado, a
pesar de que en realidad los sonidos proceden de los auriculares. Esta técnica
se denomina externalización o auralización de sonidos.
La función HRTF consta de cuatro variables: Intensidad, tono, timbre y
frecuencia, características que nos permiten realizar pruebas de audición
Binaural, lateralización o auralización.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
30
En coordenadas esféricas, para distancias de un metro o mayores se dice que
la energía sonora se encuentra en el campo lejano. En HRTF la mayoría de las
mediciones se realizan en el campo lejano que reduce el HRTF a una función
de azimut. Si consideramos el efecto del cuerpo en la señal que llega desde
una dirección determinada y con una cabeza de rotación como un filtro,
entonces podemos medir la función de transferencia de ese filtro.
La función de un filtro que genera señales de elevación, está dada por:
H(ω, φ) = 1 + αAe-jωτA(θ) + αVejωτV(φ)
El cuerpo físico crea diferentes efectos de filtro para las diferentes relaciones
entre la ubicación de la fuente de sonido y sus pabellones auditivos. Tomando
en cuenta que, a menos que la fuente de sonido se encuentre en el plano
medio entonces las señales que llegan a los oídos serán diferentes.
1.6. Efecto Doppler
El efecto Doppler establece el cambio de frecuencia de un sonido de
acuerdo al movimiento relativo entre la fuente del sonido y el observador.
Este movimiento puede ser de la fuente del observador o de los dos.
Asume la frecuencia de la fuente como una constante pero lo escuchado
depende de las velocidades de la fuente y del observador.
El efecto Doppler se origina cuando hay un movimiento relativo entre la
fuente sonora y el oyente; cuando cualquiera de los dos se mueve con
respecto al medio en el que las ondas se propagan.
Como resultado del efecto Doppler podemos decir que es la aparente
variación de la altura del sonido. Sin embargo existe una variación en la
frecuencia que se percibe con respecto a la frecuencia que la fuente que lo
origina. Ver (Figura 9).
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
31
Figura 9. Representación del Efecto Doppler
Fuente móvil:
Receptor en movimiento:
Ambos en movimiento:
Frecuencia aparente
c = Velocidad del sonido
v = Velocidad del observador
u = Velocidad de la fuente
= Frecuencia de la fuente
1.7. Efecto precedente o Efecto Hass
Este efecto es una estrategia utilizada de manera inconsciente por el
individuo para enfrentar la información sonora conflictiva de los ambientes
reverberantes. Esta habilidad denominada también como Ley del primer
frente de onda, ha sido definida como el fenómeno de audición espacial que
ocurre cuando dos sonidos similares se presentan desde diferentes lugares
separados por un breve retardo de tiempo.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
32
El sujeto escucha sólo un sonido que localiza en la dirección del sonido que le
llegó primero, llamado líder o directo.
Aunque la persona se da cuenta de la presencia del segundo sonido, i.e., el
sonido reflejado o retardado, le resulta difícil y hasta imposible localizarlo en
algunas condiciones.
El efecto precedente es un mecanismo que le ayuda al individuo a localizar
con precisión la fuente sonora primaria que es la que tiene mayor significado.
El sistema auditivo le atribuye un gran peso al sonido directo reduciendo, de
esta manera, la influencia de la información direccional contenida en los
sonidos retardados.
Para entender mejor este comportamiento, se cita el siguiente ejemplo:
En un campo libre se emplean dos altavoces separados entre sí y
equidistantes del sujeto (Ver figura 10).
Figura 10. Representación del Efecto precedente
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
33
Un altavoz emite el primer sonido (el líder), el segundo altavoz emite, desde
un lugar distinto y después de un breve retardo variable (t), una réplica del
primer sonido a manera de reflexión simulada es decir, el sonido retardado.
Cuando ambos sonidos se presentan simultáneamente (t=0 ms), el sujeto
percibe una única imagen fusionada “fantasma” ubicada en la mitad del
trayecto entre ambos altavoces. A medida que el retardo se incrementa de 0 a
1 ms, la imagen fantasma migra hacia el sonido líder.
Para retardos entre 1 ms y 30 ms, la fuente sonora se localiza en la posición
del sonido líder y la información direccional contenida en el sonido retardado
es prácticamente descartada. Para retardos que exceden los 30 - 35 ms la
imagen se parte en dos y el sujeto puede localizar separadamente ambos
eventos según la posición de los respectivos altavoces.
El retardo para el cual la imagen fusionada se parte en dos se llama umbral
del eco y depende fuertemente del tipo de estímulo empleado. La fusión,
localización y supresión del sonido retardado son parámetros de vital
importancia en el Efecto Hass.
La fusión de los dos sonidos en uno solo e imagen auditiva, resulta útil para
evitar imágenes sonoras múltiples. La presencia del sonido retardado se
detecta claramente: si se apaga el altavoz que emite el sonido retardado la
imagen percibida cambia notablemente en sonoridad, espacialidad y timbre.
Es interesante destacar que este mecanismo dinámico se libera cuando
ocurren cambios repentinos en la configuración del estímulo o cuando
aparece información nueva, proceso que se denomina rompimiento de los
fenómenos de precedencia o liberación de la supresión.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
34
1.8. Sistema de Coordenadas
Para poder especificar la localización de un sonido, necesitamos un
sistema de coordenadas. Los tres ejes coordenados definen tres planos
estándar x-y el plano horizontal, x-z el plano frontal, y el y-z el plano medio.
Definiendo, arriba/abajo, delante/atrás y derecha/izquierda respectivamente.
Como se ve en la figura 11. Existen dos sistemas de coordenadas para definir
estos parámetros (azimut, elevación y radio).
Figura 11. Coordenadas esféricas
"Sistema de coordenadas vertical-polar “:
En este sistema primero se mide el azimut como el ángulo desde el plano
medio al plano vertical que contiene la fuente y el plano z, y luego se mide la
elevación, que parte desde el plano horizontal.
Las superficies con azimut constante son planos que pasan a través del eje z, y
las superficies con elevación constante, son conos concéntricos alrededor del
eje z.
"Sistema de coordenadas interaural-polar ":
Se mide la elevación como el ángulo que va desde el plano horizontal hasta
un plano que contiene el eje (x y), la fuente. Con esta elección las superficies
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
35
de elevación constante son planos alrededor del plano interaural (x) y
superficies con azimut constante son conos concéntricos con el eje Interaural.
Figura 11. Sistema de Coordenadas esféricas
En la figura anterior (Ver Figura 11). Podemos concluir que el sistema de
coordenadas esféricas se basa en la misma idea que las coordenadas polares y
se utiliza para determinar la posición espacial de un punto mediante una
distancia y dos ángulos.
En consecuencia, en el centro de la cabeza que tomamos como punto de
referencia queda representado por un conjunto de tres magnitudes:
el radio r, el ángulo polar o colatitud θ y el azimut φ.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
36
1.9. Grabaciones Binaurales.
Esta tecnología se basa en el uso de una cabeza binaural que permite
crear el mismo campo acústico interferente, que el cuerpo humano.
Uno de los principales inconvenientes, radica en que la función HRTF, es
cambiante con cada individuo, de manera que las sensaciones que se pueden
percibir, con una grabación que introduce una HRTF distinta a la de cada
individuo, pueden ser confusas.
La imagen sonora, la realiza el cerebro a partir de las informaciones
binaurales percibidas. Durante la fase de aprendizaje (infancia) se sabe
localizar fuentes sonoras, así como analizar sus características, familiaridad de
un sonido, mensaje acústico, etc. Es en ésta fase del aprendizaje, donde
nuestra fisiología del oído externo, y nuestro cuerpo, nos determinan una
función HRTF propia. Las diferencias de niveles y de tiempos entre los
mensajes recibidos por nuestros oídos.
(Los ITD y Los ILD) permiten identificar la procedencia del sonido en el
espacio 3D.
La técnica binaural se basa en el uso de una cabeza binaural más o menos
realista en formas, que incorpora dos micrófonos situados en los puntos
donde estaría la entrada del pabellón auditivo.
Figura 12. Grabaciones Binaurales
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
37
Básicamente la técnica de grabación binaural hace uso de dos micrófonos
omnidirecionales que se colocan en los oídos de un maniquí creando una
imagen estéreo.
Estos sistemas de doble canal emulan la percepción del sonido, y proveen a la
grabación de una importante información aural sobre la distancia y la
dirección de las fuentes sonoras. Cuando estas grabaciones se reproducen con
auriculares, la audiencia experimenta una imagen sonora esférica, donde
todas las fuentes de sonido son reproducidas con la dirección espacial
correcta.
Las grabaciones binaurales se usan a menudo para sonido ambiente o en
aplicaciones de realidad virtual. En una mezcla, nunca está de más contar con
una o varias pistas capturadas en "estéreo real", mediante el uso de esta
técnica. De este modo, obtendremos una referencia espacial realista que nos
permita situar el resto de las pistas a partir de una "anchura" estéreo ya dada.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
38
2. Condiciones auditivas de la
investigación binaural en el
laboratorio de acústica.
2.1. Presentación del problema
Tomando como referencia que en el laboratorio de Acústica no se cuenta con
una cabeza binaural para atacar los ejemplos prácticos de las unidades de
aprendizaje de la especialidad de acústica, surge la necesidad de presentar un
prototipo de una cabeza binaural, para poder ser utilizada en la academia de
Acústica con fines prácticos y para ayudar al estudiante a que el aprendizaje
sea llevado de una forma significativa y vivencial.
2.2. Propuesta de solución
Dado que el fenómeno acústico es un fenómeno universal, surge la
posibilidad de simularlo una vez caracterizado por una cabeza binaural que
nos pueda dar un criterio amplio del entorno acústico de un humano, sin
someter a un ser humano a pruebas que puedan dañar gravemente su salud.
Una técnica relativamente nueva utilizada en la especialización y en la
reconstrucción de las características temporales y espaciales del campo sonoro
en una sala, consiste en aplicar un filtrado a señales monofónicas anecoicas
obteniendo señales binaurales. Esta técnica es conocida como grabación
binaural.
La idea principal es tener un diseño de una cabeza binaural que se pueda
someter a pruebas utilizando la técnica de auralizacion, se utilizaran las
señales anecoicas para las pruebas que son señales de audio que no tienen
contenido de espacio, es decir que se registra solo el sonido directo que
proviene del instrumento o sonido que se vaya a ser grabado.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
39
En la reconstrucción de espacios acústicos mediante auralización se pretende
reproducir en el oyente la sensación psicoacústica en cuanto a la
reverberación, sonido binaural, impresión espacial; y en cuanto a la respuesta
del obstáculo compuesto por el torso, cabeza y pabellones auditivos.
En la especialización o simulación de 3D mediante auralización, se pretende
recrear la imagen acústica del sonido ubicando artificialmente la fuente en un
lugar deseado del espacio, para lo cual se utiliza la respuesta de una "cabeza
binaural" excitada desde distintos puntos.
Como propuesta inmediata de solución, se desarrollo un “Dummy head” o
cabeza binaural que para nuestra conveniencia lo identificaremos con el
nombre de PCB-01.
La idea principal de utilizar este instrumento es ayudar al alumno en su
desarrollo facilitándole esta herramienta que le será útil para ejercer los
conocimientos y poner en práctica lo visto en el salón de clases. Cabe
mencionar que el PCB-01 es el primer prototipo para este fin; por lo que
puede tomarse como base para mejoras en un futuro.
2.3. Estado del arte
En investigaciones sobre los pioneros de las cabezas binaurales se encontró
que: Hugo Zuccarelli ideo una cabeza que llamó Ringo y en la que situó dos
micrófonos en el lugar natural que ocupan los oídos, replicando los mismos
en la cabeza. Básicamente la idea era la misma que la de la Kunstkpof, pero
mejorada. La mejora radica en la aportación que Zuccarelli hizo sobre el
concepto de la grabación binaural.
En 1983 Zuccarelli grabó en el Reino Unido con la CBS un disco llamado
"Zuccarelli Holophonics (The Matchbox Shaker)" en el que se incluían una
serie de muestras de sonido de la caja de cerillas, el corte de pelo, abejas,
globos, bolsas de plástico, pájaros, aviones, fuegos artificiales, truenos, coches
de carreras, etc.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
40
Algunos trabajos similares:
“Binaural. La Revolución del Sonido” BGAT 01
Datasheet “KEMAR Manikin Type 45BA”.
Product data “Head and Torso Simulator 4128C”. Brüel & Kjaer
En los últimos años ha incrementado el interés por el estudio de estas técnicas
de grabación nuevas como lo es la binauralidad y el desarrollo de la mejora en
las Dummy head por lo que podemos citar, las mejoras han sido en gran
medida y con la tecnología de materiales nuevos.
2.4. Aplicaciones
Las aplicaciones de estas técnicas son muy variadas a continuación se
citan algunas:
La gran cantidad de aplicaciones en prácticas que para el alumno de ESIME
en la Especialidad de Acústica le será bastante útil en las materias impartidas
que le ayuden a un aprendizaje de forma significativa.
Las técnicas de auralización permiten contar con una herramienta de
simulación (cabeza binaural) capaz de reproducir la sensación psicoacústica
del oyente. Esto nos permite utilizar el prototipo como instrumento
complementario de ayuda en otras pruebas en donde el ser humano no pueda
ser expuesto.
Una aplicación interesante es la reconstrucción de espacios acústicos. Es
posible recrear las características acústicas de espacios distantes
geográficamente del oyente, o de espacios que ya no existen.
La realidad virtual es un vasto campo de aplicaciones para la auralización.
Desde presenciar conciertos multimedia como si estuviéramos en
determinada butaca de un teatro en particular, hasta todo lo relacionado con
aplicaciones interactivas como viajes, juegos, eventos, etc.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
41
Otra aplicación que me parece importante es la posibilidad de obtener
grabaciones en las que la especialización (la ubicación de los instrumentos)
esté dada por técnicas de auralización.
La mezcla de una grabación podría tratar las señales de diferentes
instrumentos de forma de obtener un panorama más definido de la
localización de los sonidos (en especial para frecuencias graves).
Algunos ejemplos de discos que fueron grabados con técnicas de binauralidad
usando una cabeza binaural son:
Aqua de Edgar Froese (Tangerine Dream) – 1975
Flow Motion de Can - 1976
The final cut de Pink Floyd - 1982
The pros and cons of hitchhicking de Roger Waters - 1984
Finn de Finn Brothers – 1995
Fire Garden de Steve Vai – 1996
Binaural de Pearl Jam - 2000 Nothing as it seems.ogg
Radiohead 2009
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
42
3. Estudio Técnico
3.1. Desarrollo del prototipo
Para el desarrollo del PCB-01 se llevaron a cabo los siguientes pasos:
Se realizó un estudio antropométrico con una muestra de 25 personas
para tomar las medidas de cabeza y pabellón auditivo
Se hizo un sondeo de los materiales factibles para realizar la
construcción de la cabeza binaural
Se propuso un circuito de un preamplificador para conectarlo hacia los
canales auditivos
Tomando en cuenta los puntos anteriores se llevo a cabo el armado de
la cabeza artificial PCB-01.
3.1.1 Estudio antropométrico de cabeza y pabellón auditivo:
Para la realización del estudio antropométrico, se tomo una muestra de 25
personas del sexo femenino entre 18 y 25 años de edad, en donde se les tomo
medidas del margen inferior de la órbita ocular, el pabellón auditivo
verticalmente, la medida de lo largo de la cabeza, y el diámetro de la cabeza,
las mediciones se realizaron con una cinta métrica para obtener 4 mediciones
por cada persona y poder sacar un promedio de todas las medidas tomadas y
así la medida que más se acerque a la promedio, tomarla como base para la
realización del producto.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
43
Muestras tomadas:
PERSONA
Medida O-T
Medida Oi
Medida x
Medida v
Persona 1 8 cm 6 cm 17 cm 54 cm
Persona 2 7.5 cm 5.5 cm 14 cm 52 cm
Persona 3 7 cm 6 cm 17 cm 50 cm
Persona 4 6.8 cm 7 cm 14 cm 51 cm
Persona 5 6 cm 6.8 cm 15 cm 53 cm
Persona 6 7.1 cm 5.7 cm 15 cm 53 cm
Persona 7 7 cm 6 cm 16 cm 50 cm
Persona 8 8 cm 4 cm 17 cm 54 cm
Persona 9 8 cm 5 cm 16 cm 52.4 cm
Persona 10 6.5 cm 6 cm 15 cm 50.8 cm
Persona 11 7.2 cm 5.8 cm 14 cm 54 cm
Persona 12 7 cm 4.5 cm 18 cm 52.6 cm
Persona 13 5.6 cm 7 cm 15 cm 50.5 cm
Persona 14 7 cm 6 cm 15 cm 54 cm
Persona 15 6 cm 7 cm 16 cm 52 cm
Persona 16 8 cm 5 cm 17 cm 50 cm
Persona 17 7 cm 6 cm 14 cm 54.6 cm
Persona 18 6.5 cm 4.8 cm 14 cm 52 cm
Persona 19 7.2 cm 6.2 cm 17 cm 52 cm
Persona 20 8.1 cm 5.5 cm 16 cm 52 cm
Persona 21 5.8 cm 4.3 cm 16 cm 50.4 cm
Persona 22 7 cm 6.2 cm 12 cm 52.5 cm
Persona 23 6.4 cm 5.7 cm 15 cm 51.7 cm
Persona 24 6.3 cm 4.8 cm 13 cm 54 cm
Persona 25 6.6 cm 5.2 cm 18 cm 53.8 cm
Tabla 1. Muestra de medidas antropométricas para cabeza binaural.
En la tabla anterior tenemos un machote de las medidas obtenidas a un grupo
de 25 personas del sexo femenino para su estudio, cabe mencionar que estas
medidas únicamente son tomadas de una población mexicana promedio, por
lo que para el estudio en otras identidades las medidas pueden cambiar ya
que la fisiología es diferente en cada nacionalidad, aunque para fines de
estudio académico el PCB-01 es muy útil en la práctica.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
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Figura 13. Esquema base de parámetros de medición
O-T = Margen inferior de la órbita ocular.
Oi = Medida de pabellón auditivo verticalmente.
X = Medida vertical del largo de la cabeza.
V = diámetro de la cabeza.
En base a las muestras tomadas, se utilizó una muestra de la persona que más
se acerco a un promedio, que en este caso fue la muestra de la persona
Medidas utilizadas en el PCB-01
CABEZA BINAURAL
Medida O-T
Medida Oi
Medida x
Medida v
Persona 14 7 cm 6 cm 15 cm 54 cm
Tabla 2. Medidas utilizadas en el PCB-01
Se utilizaron las medidas de la persona 14 como positivo para obtener el molde de lo
que sería el PCB-01.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
45
3.1.2 Realización del positivo para el PCB-01
Para la realización del PCB-01 se tomaron en cuenta distintos materiales,
dentro de los cuales, se tenía presente la fibra de vidrio; por su dureza y la
facilidad de ser moldeable, se trabajo con este material.
1. Para obtener el positivo de la cabeza, antes se tuvo que hacer una máscara de yeso, que se tomo como base para la construcción de la cabeza.
El proceso que se utilizo para el molde fue a base de mascaras de yeso para la
parte de la cara, donde primero se hizo la parte frontal y después la parte
trasera, colocando vendas de yeso en toda la cara; para que no se pegara el
yeso en la piel, se cubrió la cara con vaselina y se coloco una gorra de nylon
para el cabello, ya que la cara quedo perfectamente cubierta con vaselina, se
saco el positivo con las mascaras de yeso colocando venda por venda en el
contorno de la cara, las vendas se tuvieron que recortar para que pudieran
verse mas los detalles de la cara. Ya que se seco el yeso se procedió a despegar
de la cara la máscara con mucho cuidado, de la misma manera se hizo la parte
trasera de la cabeza a manera de que se pudieran unir las dos partes y sacar
un molde de yeso de la cabeza completa.
Se dejo secar por 2 días las mascaras de yeso de tal forma que se pudiera
trabajar con las mascaras totalmente secas, se lijaron las mascaras con una lija
de agua cuidando sacar perfectamente los detalles de la cara.
2. Para poder colocar la fibra de vidrio se tuvo que cubrir las mascaras de yeso con periódico obteniendo un nuevo positivo.
Teniendo las mascaras de yeso limpias y afinadas en detalles, se cubrieron con
papel periódico en pedazos pequeños y remojados en pegamento blanco para
poder cubrir bien los huecos de la cara, colocando con una brocha una capa de
pegamento blanco y otra capa de pedacería de papel periódico colocando así 3
capas de papel a manera de obtener un nuevo positivo y dejándolo secar por 2
días, ya seco el papel se procedió a retirar las mascaras de yeso. El nuevo
positivo toma una mayor rigidez y para afecto de manejarlo con la fibra de
vidrio es mejor que el yeso.
3. El nuevo positivo de papel periódico sirve para poder trabajar sobre este la fibra de vidrio y obtener el proyecto final.
Ya con la máscara en periódico se hizo una mezcla de un pegamento especial
el cual consta de un catalizador y la resina para poder trabajar la fibra de
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
46
vidrio, se utilizo un 3% de catalizados por 97% de resina, ya que esto facilito
el poder trabajar la fibra de vidrio, de lo contrario se secaría muy rápido y no
daría oportunidad a moldear la fibra.
Usando guantes y cubre bocas se colocaron varias laminas recortadas en
rectángulos pequeños de fibra de vidrio por encima de los positivos de las
mascaras de papel periódico hasta cubrir perfectamente cada hueco en la
máscara tanto de la parte frontal como de la parte de atrás de la cabeza, se
colocaron varias capas de fibra de vidrio usando una brocha y se dejo secar
por un par de días.
4. Teniendo el proyecto final en fibra de vidrio, se procede a retirar las mascaras de periódico, para obtener el molde en fibra de vidrio y poder afinar los últimos detalles.
Ya estando seco y duro el positivo final en fibra de vidrio, se quito de las
mascaras con cuidado y paciencia se introdujo en agua para quitar las capas
de periódico, quedando únicamente las mascaras ya en fibra de vidrio, para
afinar los detalles con una lija de agua se fueron quitando las impurezas para
tomar un aspecto más liso y fino.
5. Ya con las mascaras en fibra de vidrio limpias y lisas, se unieron de tal manera de obtener una sola pieza de la cabeza completa en fibra de vidrio.
Para unir las 2 partes de las marcaras se colocaron algunas laminas de fibra de
vidrio en las orillas para unir tomando ya la forma de la cabeza, ya unidas las
dos partes se le dio una última lijada para tomar una forma uniforme y sin
bordes, afinando detalles, después se pinto con pintura de aceite color carne.
6. Para obtener la base de la cabeza, se hizo una caja simulando el torso, donde se coloco la cabeza y el circuito del proyecto.
Se hizo una caja como soporte de madera con un orificio en el centro para
colocar la cabeza y se sello con silicón para evitar que se escape el ruido, se
checo que no hubiera hoyos por ninguna parte y poder colocar la parte del
circuito por adentro.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
47
3.2. Armado de la cabeza binaural
Para las medidas del pabellón auditivo, se recurrió a un proceso de vaciado
como técnica para obtener un molde exacto del oído y así tener una mejor
respuesta para la cabeza binaural.
En la parte del oído se realizo un proceso de vaciado el cual consiste en
utilizar un material llamado alginato que es el que se utiliza para las prótesis
dentales, este es un polímero el cual a base de una mezcla con agua forma una
pasta que se vierte y toma la forma de el molde deseado. Este material debe
trabajarse con rapidez porque el proceso de secado es rápido.
Figura 14. Molde del pabellón auditivo en alginato
Ya teniendo el molde en alginato se hizo un vaciado con la resina de modo
que se obtuvo dos pabellones auditivos con las mismas características que las
del sujeto muestra; estos pabellones en fibra de vidrio tienen el canal auditivo
a semejanza del sujeto con los orificios iguales para traer practicas binaurales
más realistas.
Los pabellones auditivos en resina se colocaron posteriormente en la cabeza
ya terminada igualmente en fibra de vidrio, se hicieron los últimos retoques
para pegar las partes y lijando para darle una forma uniforme a toda la cabeza
se unió a la caja que simula el torso uniendo con silicón y teniendo especial
cuidado de no dejar algún orificio ya que esto provocaría graves
consecuencias en el proyecto provocando resonancia en el prototipo lo
llevaría a darnos falsas mediciones y grabaciones en las pruebas.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
48
Figura 15. Positivo del pabellón auditivo en resina
El proceso de armado del PCB-01 se llevo a cabo uniendo las partes del
pabellón auditivo de la misma manera de cómo se unió la cabeza (la parte
frontal y la trasera) con la caja base.
En los orificios del pabellón auditivo se colocaron los micrófonos de capacitor
uno por cada pabellón estos se metieron dentro de una manguera que simula
el canal auditivo y va hasta el circuito, los electret (micrófonos) se pegaron
con cola-loca en plastilina para un pegado efectivo y que no se escapara el
ruido por algún lado.
Figura 16. Micrófonos Electret simulando conducto auditivo.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
49
En la siguiente figura se muestran los oídos representados en fibra de vidrio,
después de un proceso de vaciado con alginato.
Figura 17. Pabellones auditivos
El diseño de la caja se pensó de modo que pudiera simular el torso humano y
que contara con el orificio en el centro para poder colocar la cabeza y que a su
vez se pudiera manejar como una caja para el circuito del prototipo, con una
puerta que tiene unas bisagras con el fin de manipular el circuito si fuera
necesario.
Figura 18. Caja base de la cabeza binaural
Finalmente se unen todas las partes para tener al PCB-01 tomando la forma
final, no resultando muy estético ya que a comparación con las Dummy head
que se fabrican con características más especificas resulta robusto, pero para
fines de pruebas académicas el resultado es satisfactorio.
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
50
Figura 19. PCB-01 Prototipo Final
Figura 20. PCB-01 Prototipo Final con Circuito
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
51
3.3. Circuito
Figura 21. Circuito para el PCB-01
En este circuito se presenta un preamplificador que es el que se uso para la
cabeza binaural, se alimenta con 2 pilas de 9 V, cada electret tiene una salida y
este va hacia una manguera que se conecta por dentro de la cabeza,
simulando el canal auditivo, tiene 2 salidas para conectarlo hacia una consola
si fuera necesario.
C1 cerámico .1µF
C2 cerámico .1µF
C3 cerámico .1µF
C4 electrolítico 470 µF
R1 2.2KΩ
R2 2.2MΩ
R3 330KΩ
R4 33KΩ
R5 470 Ω
Transistor NPN BC-547
Tabla 3. Valores del circuito para el PCB-01
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
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El circuito propuesto para el PCB-01 se pensó en base a las necesidades a
cubrir para las prácticas de binauralidad. El circuito contiene:
Un transistor para cada oído que funciona para amplificar la pequeña señal
de entrada y pueda acoplarse al amplificador.
Un micrófono normal debe ser conectado en la entrada “MIC”.
Dos micrófonos electret que se colocan en la entrada que dice “E”, ya que
tiene un transistor FET en su configuración interna que se ocupa al ser
alimentado con voltaje para lograr su funcionamiento.
La fuente de alimentación de éste pre-amplificador debe ser independiente y
no debe de ser acoplado con la fuente del amplificador.
ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS
Tensión Nominal: 9 VCD
Ganancia: 35 dB
Consumo de corriente: 5 mA
Impedancia de entrada: 10 K
Tensión de salida: 300 mV
Sensibilidad de entrada: 2 mV
Impedancia de salida: 50 K
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3.4. Pruebas
Para efecto de comprobar que se cumplieran los objetivos principales se realizaron
ciertas pruebas corroborando el funcionamiento correcto de la cabeza binaural.
1. Prueba en el laboratorio de acústica en donde se comprobó el
funcionamiento adecuado de la cabeza binaural, con una semiesfera acústica.
Figura 22. Practica con la Semiesfera
Desarrollo de la practica Semiesfera Acústica
Se cuenta con tres altavoces montados sobre una estructura, cada altavoz
tiene su control de ganancia (volumen) lo que nos permite aislar de manera
induvidual la señal, esta funcion puede servirnos para hacer pruebas de
localizacion de señales; al aislar algun altavoz y ajustarse ganancias, pueden
provocarse varios fenomenos que son objeto de estudio en el campo de la
Psicoacustica.
Los altavoces horizontales (azimut) pueden usarse para pruebas de
lateralizacion, pudiendo medir en diferentes circunstancias la respuesta del
oido con ayuda de un dummy head o personas interesadas en la comprension
del fenomeno.
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El altavoz vertical puede ser utilizado tanto como para lateralizacion como
para pruevas de angulos de elevacion, ya que el sistema nos permite hacer
pruebas con angulos de 70 .
La entrada de los amplificadores es RCA, lo que nos permite alimentar los
circuitos con diversas fuentes sonoras como pueden ser; reproductores de CD,
reproductores de MP3, computadoras, sintetizadores, cajas de ritmos y otros
instrumentos electronicos.
En el caso de las computadoras, pueden utilizarse diferentes tipos de
software, desde generadores de funciones para hacer pruebas con tonos
puros, cajas de ritmo que pueden servir para pruebas de Head-Related
Impulse Response con golpes de batería hasta sintetizadores, para estudios
con sonidos complejos.
Resultados de las pruebas con la semiesfera
Utilizando el PCB-01 para observar el patrón de captación de una señal
impulsiva (sonido de batería), con ayuda de un osciloscopio procedemos
medir la intensidad de captación de cada micrófono que simula un oído, con
esto podemos ver qué factores afectan la captación del impulso, la prueba se
realiza con sonidos de batería realizados por el dispositivo: DRUM MACHINE
Alesis SR-16 (Figura 23).
Figura 23. DRUM MACHINE Alesis SR-16
La ganancia es de 25 dBm y los altavoces están colocados en un ángulo
azimutal de 138º y un ngulo de elevación de 70
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A continuación se muestra la respuesta de los micrófonos y preamplificadores
internos de la cabeza, teniendo en cuenta que cada canal del osciloscopio
representa un oído.
Figura 24. Respuesta en Frecuencia del PCB-01
La señal que arrojo el osciloscopio al medir la respuesta al impulso HRIR con
la semiesfera, se observo que la cabeza binaural es apta para este tipo de
pruebas.
Puede apreciarse que bajo las condiciones antes mencionadas, el oído
izquierdo (canal 1) capta con menor intensidad la señal que el oído derecho
(canal 2).
Como conclusión de esta prueba podemos decir que la ayuda en
complemento con la semiesfera acústica fue muy útil ya que se pudieron
detectar y observar varios detalles en cuestión de la respuesta acústica, el
PCB-01 es una gran ayuda respondiendo satisfactoriamente a las pruebas
realizadas.
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4. Evaluación del prototipo
El PCB-01 demostró ser un buen prototipo para pruebas binaurales y con un
costo bajo, también cumple con el objetivo de hacer las practicas significativas
y de una manera vivencial para los alumnos de la academia de acústica.
La idea principal fue basada en hacer un prototipo a bajo costo y funcional,
por lo que se puede decir que en comparación con otras cabezas binaurales el
costo es mucho menor y en cuestión de efectividad cumple ampliamente para
los fines académicos que se quiere usar.
4.1. Ventajas y desventajas
VENTAJAS DESVENTAJAS
Bajo costo No es muy estética
Medidas antropométricas reales Es el primer prototipo de prueba
PCB-01
Fácil acceso de transportación Es útil para un ambiente académico
de pruebas pero no para un ambiente
profesional.
Buena respuesta a los mecanismos de
audio.
Calculo de HRTF con forme al sujeto
muestra
Ayuda a la grabación de
instrumentos musicales por separado
Usa pilas de 9V
Es muy útil para grabaciones de
holofinia y sonido en 3D
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4.2. Discusión de Resultados
El PCB-01 es un prototipo de una cabeza binaural el cual permite la
realización de diferentes tipos de pruebas o aplicaciones como las grabaciones
binaurales, que se basa en grabar el sonido emulando las condiciones en las
que un ser humano escucha.
Para esto se toma como base una cabeza binaural que tiene los canales
auditivos construidos a semejanza de y donde se alojan los correspondientes
micrófonos que llevan a cabo la grabación. Así intentan recrear el
comportamiento de las ondas sonoras dentro de nuestros oídos y generar de
esta manera las mismas diferencias en el tiempo de llegada y el nivel (fase y
amplitud) entre los dos oídos como ocurre de forma natural. Son
precisamente estas diferencias las que procesa nuestro cerebro para poder
localizar el origen del sonido. Luego de ser grabados de esta manera, los
sonidos se mezclan con un algoritmo especial que combina los dos en una
sola pista y que permite que al reproducirse se recreen de manera tan
increíblemente realista y que al cerrar los ojos casi podamos recrear la escena
como si estuviera sucediendo en ese mismo momento.
En la localización del sonido intervienen muchos elementos, principalmente
los ITDs (Interaural Time Difference) que son la diferencia de tiempo de
llegada entre los dos oídos y los ILDs (Interaural Time Loudness difference)
que es la diferencia entre nivel de los dos oídos, los cuales podemos evaluar y
calcular con ayuda de la cabeza binaural
Diseño y Construcción de una Cabeza Binaural
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4.3. Costos de producción
Los costos de producción del proceso de elaboración de la cabeza binaural, no
fueron muy elevados tomando como referencia que el producto PCB-01 fue
hecho totalmente a mano y con un material resistente efectivo y no tan caro.
Los materiales con los que fue construido el Dummy head no fueron
excesivamente caros y la elección de estos fue primero con respecto a la
efectividad y luego a el costo.
4.4. Materiales
Lista de material para la construcción de la cabeza
Material Cantidad Costo
Fibra de vidrio ¼ kg $100.00
Resina ½ lt. $80.00
Catalizador 125 ml $20.00
Vendas de yeso 6 pza. $150.00
Yeso ¼ kg. $5.00
Periódico 2 hojas gratis
Alginato 463 g $120.00
Pintura de esmalte color carne ¼ lt. $35.00
Manguera de plástico 1 m $4.50
Estopa ¼ kg $10.00
Total $524.50
Lista de materiales para la construcción del circuito
Material Cantidad Costo
Micrófono electret 2 $10.00
Pilas de 9V 2 $90.00
Caja de madera 1 $150.00
Resistencia 2.2 K Ω 1 paq. $1.50
Resistencia 2.2 M Ω 1 paq. $1.50
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Resistencia 330 K Ω 1 paq. $1.50
Resistencia 33 K Ω 1 paq. $1.50
Resistencia 470 Ω 1 paq. $1.50
Capacitores cerámicos 1µF 3 $6.00
Capacitor electrolítico 470 mF 1 $2.00
Total $265.50
COSTO DE PRODUCCION TOTAL
Material del circuito $265.50
Material para la cabeza $524.59
TOTAL $790.00
4.5. Mano de Obra
Tomando en cuenta las horas que se llevaron realizando este proyecto y que
actualmente un Ingeniero que es pasante; está cobrando quincenalmente
$3,000 pesos en promedio, y considerando que se trabajo 3 meses seguidos en
este proyecto tendría un costo de mano de obra de $18, 000 aproximadamente.
COSTO TOTAL DEL PROTOTIPO
Costo total de la cabeza $ 790.00
Mano de obra $ 18, 000.00
TOTAL $ 18,790.00
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4.6. Conclusiones del estudio Económico
Con medidas antropométricas de un mexicano promedio, por lo que este
proyecto es viable tomando en cuenta que su principal objetivo es servir como
instrumento de pruebas para prácticas que se realicen en el laboratorio de
acústica de la ESIME Zacatenco;
El costo comparado con las cabezas que se venden en el extranjero es muy
accesible, pues en el extranjero tienen un costo desde $45 000 pesos hasta las
de cien mil con especificaciones muy avanzadas; se puede concluir que para el
uso que se requiere el PCB-01 es viable y confiable.
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Conclusiones Generales del Proyecto.
La decisión de llevar a cabo este proyecto fue más que nada para dejarle algo
a la escuela de todo lo que aprendí.
El proyecto PCB-01 fue construido para ser utilizado como material de apoyo
en la academia de Acústica y que los alumnos puedan ejemplificar de una
manera vivencial lo que están aprendiendo.
Este proyecto está pensado para ser tomado como base para algún otro
proyecto y hacerle mejoras con el fin de ayudar a entender mejor los temas de
las asignaturas de Acústica que se imparten en la academia de Acústica.
El diseño fue basado en las medidas antropométricas de un mexicano
promedio con el propósito de verlo en un plano más real y poder tener
resultados más cercanos a los que se perciben en el oído humano, las pruebas
realizadas con el PCB-01 fueron exitosas y es confiable en resultados.
Uno de los objetivos del proyecto fue el bajo costo, comparado con las cabezas
binaurales el PCB-01 es realmente económico y los resultados que arroja son
certeros.
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Bibliografía y referencias
[1] Kinsler, Lawrence; Frey, Austin; Coppens, Alan; Sanders, James: “Fundamentos de Acústica”.
Editorial Limusa. México,
[2] http://www.fxwarehouse.info/facecast.shtml
[3] http://sound.media.mit.edu/resources/KEMAR.html
[4] http://www.sea-acustica.es
[5] http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_03_04
[6] http://www.eumus.edu.uy/docentes/maggiolo/acuapu/loc.html
[7] http://iie.fing.edu.uy/ense/asign/dsp/proyectos/2002/localizacion/motiva.htm
[8] Beranek, Leo L.: “Acoustics”. American Institute of Physics (Acoustical Society of America).
Cambridge,USA, 1986.
[9] Roederer, Juan G.: “Acústica y Psicoacústica de la Música”. Ricordi Americana. Buenos Aires,
1997
[10] J. Linares.: “Acústica Arquitectonic”. Ed. Limusa. Mexico, 2007
i Estimulo Diotico:
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Glosario
Tono: o sensación de agudeza, propia de la frecuencia, de modo que un
sonido parece más agudo cuanto mayor sea su frecuencia.
Sonoridad: o sensación de intensidad, propia de la presión acústica, cuanto
más alta es la presión más intenso parece el sonido.
Umbral auditivo: Es la presión mínima o máxima que el oído puede
detectar. La experiencia confirma que ese umbral varía con la frecuencia y con
el individuo.
Nivel de sonoridad: Ésta percepción está en función de la intensidad pero
también de la frecuencia por tal, la percepción subjetiva del sonido se
comporta como el umbral de audición ya que el oído humano no es igual de
sensible a todas las frecuencias.
Timbre: El timbre de un sonido es la característica subjetiva que hace
posible al oído, distinguir entre dos sonidos de igual frecuencia fundamental
e intensidad emitidos por fuentes de diferente naturaleza. Éste radica en el
conjunto de armónicos o frecuencias que acompañan a la frecuencia
fundamental y que por la interacción entre ellas produce el “color”
característico de un instrumento o sonido.
Enmascaramiento del sonido: La percepción de un determinado sonido
está influenciado por la presencia o no de otros. Así, un mismo sonido
emitido en dos ambientes distintos con niveles de ruido de fondo distintos,
puede resultar audible o no.
