daniel maggiolo apuntes de acústica musical

ENMASCARAMIENTO


El enmascaramiento cae dentro de los estudios psicoacústicos que buscan determinar de qué manera la presencia de un sonido afecta la percepción de otro sonido.

Hablamos de enmascaramiento cuando un sonido impide la percepción de otro sonido, es decir, lo enmascara. Se produce una modificación (desplazamiento) del umbral de audibilidad en el sujeto.

Enmascaramiento se produce, por ejemplo, cuando dos personas están conversando y el sonido del tráfico impide que una escuche total o parcialmente lo que está diciendo la otra. También puede darse en un conjunto musical, cuando la dinámica de un instrumento (o la suma de varios) impide percibir los sonidos que está produciendo otro instrumento musical.

Si se aumenta de manera constante el nivel de un ruido (enmascarador) se podrá percibir también una transición continua entre un sonido de prueba audible y uno enmascarado. Esto quiere decir que existe también un enmascaramiento parcial, en el cual el nivel de percepción del sonido de prueba disminuye, pero no desaparece.

Existen dos tipos básicos de enmascaramiento: el enmascaramiento simultáneo y el no simultáneo. En el simultáneo el sonido de prueba y el enmascarador coinciden temporalmente. En el caso del enmascaramiento no simultáneo, el sonido de prueba puede ser anterior (pre-enmascaramiento) o posterior (post-enmascaramiento) al enmascarador. También puede suceder que el sonido de prueba continúe después de haberse apagado el enmascarador. También en ese caso recibe el nombre de post-enmascaramiento.

FIGURA 01

La figura es de E. Zwicker, H. Fastl: Psychoacoustics. Facts and models


Ruido usado para mediciones psicoacústicas
El ruido blanco tiene una densidad espectral independiente de la frecuencia. Su rango (a los efectos de mediciones en psicoacústica) va de los 20 Hz a los 20 kHz.
Se usa también el ruido rosado, el cual tiene una distribución pareja de la energía en cada una de las octavas.
El ruido de enmascaramiento uniforme se obtiene modificando el ruido blanco en función de la curva de enmascaramiento (ver figura 02).


Enmascaramiento simultáneo

El sonido de referencia y el enmascarador coinciden temporalmente.


Enmascaramiento de sonidos senoidales por ruido de banda ancha

FIGURA 02

La figura es de E. Zwicker, H. Fastl: Psychoacoustics. Facts and models


La figura muestra el umbral de audibilidad para un sonido senoidal en función de su frecuencia, enmascarado por ruido blanco (ruido de banda ancha). La línea punteada representa el umbral de audibilidad en silencio.

La curva de los umbrales indicados para diferentes intensidades del ruido son planas sólo hasta los 500 Hz. Por encima de esa frecuencia las curvas se tuercen, con una pendiente de 10 dB por cada multiplicación por diez de la frecuencia

Resulta interesante observar que la fuerte dependencia de la frecuencia observada en el umbral de audibilidad en silencio, desaparece cuando se enmascara un sonido con ruido de banda ancha.

Necesario para algunas mediciones, el ruido de enmascaramiento uniforme se obtiene aplicando un filtro que compense las curvas observadas en la figura anterior, de manera que se obtiene una curva totalmente plana.


Enmascaramiento de sonidos senoidales por ruido de banda angosta

FIGURA 03

La figura es de E. Zwicker, H. Fastl: Psychoacoustics. Facts and models


Cuando hablamos de ruido de banda angosta en este caso nos estamos refiriendo a un ruido con un ancho de banda igual o menor al ancho de banda crítica.

La figura muestra los umbrales de sonidos senoidales enmascarados por ruidos con ancho de banda igual a la banda crítica, con frecuencias centrales de 250 Hz, 1 kHz y 4 kHz. La intensidad del ruido es siempre 60 dB.

Mientras que la forma de la curva alrededor de la frecuencia central es muy similar para 1 y 4 kHz, la misma no lo es en el caso del ruido con frecuencia central en 250 Hz.

También puede observarse que el nivel del umbral disminuye a medida que aumenta la frecuencia: -2 dB para 250 Hz, - 3 dB para 1 kHz y -5 dB para 4 kHz.

FIGURA 04

La figura es de E. Zwicker, H. Fastl: Psychoacoustics. Facts and models


La figura muestra el umbral de un sonido senoidal enmascarado por un ruido de banda angosta con ancho igual a la banda crítica con frecuencia central igual a 1 kHz pero con niveles variables.

Puede observarse un pendiente muy pronunciada para frecuencias por debajo de la frecuencia central del ruido, pero que la pendiente para frecuencias superiores a la frecuencia central del ruido se hace cada vez menos pronunciada a medida que aumenta el nivel del ruido.

El umbral está siempre 3 dB por debajo del nivel del ruido.


Enmascaramiento de sonidos senoidales por sonidos senoidales

FIGURA 05

La figura es de E. Zwicker, H. Fastl: Psychoacoustics. Facts and models


La figura muestra el umbral de sonidos senoidales enmascarados por otro sonido senoidal con una frecuencia de 1 kHz, para diferentes niveles del sonido senoidal enmascarador.

Para medir exactamente el umbral se presentan dos tipos de problemas. El primero es que cuando el sonido senoidal de referencia y el sonido senoidal enmascarador tienen frecuencias cercanas se producen pulsaciones (o batimentos). En consecuencia, el escucha percibe la fluctuación en amplitud (igual a f2 - f1), lo que dificulta el establecimiento del umbral.

El otro problema es que para algunas frecuencias se hace notorio el sonido de combinación (sonido diferencial), por lo que a un oyente no experimentado le cuesta diferenciar entre la percepción del sonido senoidal de referencia o el diferencial. Esto es particularmente notorio para frecuencias del sonido senoidal de referencia de 1.4 kHz.


Enmascaramiento de sonidos senoidales por sonidos complejos

FIGURA 06

La figura es de E. Zwicker, H. Fastl: Psychoacoustics. Facts and models


La figura muestra el umbral de sonidos senoidales enmascarados por un sonido armónico complejo con una frecuencia fundamental de 200 Hz y otros 9 parciales, todos con la misma amplitud y con fases escogidas aleatoriamente. Se indican umbrales para niveles de 40 y 60 dB del enmascarador.

Para este caso de sonido complejo la igualdad de fase de sus componentes llevaría a que la envolvente dinámica del sonido comenzara a adquirir la característica de un impulso, lo que podría tener consecuencias adicionales en la determinación de los umbrales.


Enmascaramiento no simultáneo

Distinguimos dos tipos de enmascaramiento no simultáneo: · Pre-enmascaramiento: El sonido de referencia precede al enmascarador. · Post-enmascaramiento: El sonido de referencia sucede al enmascarador o el sonido de referencia subsiste después de haberse apagado el enmascarador.

En ambos casos de enmascaramiento no simultáneo el sonido de prueba (es decir, el sonido enmascarado) debe ser un sonido de tipo impulso.


Pre-Enmascaramiento

Aún cuando no sea fácilmente imaginable, sonidos que aún no existen pueden enmascarar sonidos ya existentes. No obstante, el fenómeno del pre-enmascaramiento se reduce a lapsos sumamente reducidos, aproximadamente en el orden de los 20 ms posteriores al sonido de prueba.

El fenómeno del pre-enmascaramiento dependería de la relación de tiempo entre el sonido de prueba y el E (los 20 ms mencionados) y no parecería haber influencia del nivel del sonido enmascarador sobre el desplazamiento del umbral.

La explicación podría ser que los sistemas físicos no realizan saltos de tipo abrupto sino que realizan más bien transiciones continuas. De esa manera es posible pensar que el tiempo de ataque de un hecho sonoro -que puede ser del orden de los 20 ms- pueda ser la causa del fenómeno del pre-enmascaramiento.

De cualquier manera no se tiene una comprensión cabal del fenómeno del pre-enmascaramiento. Incluso con sujetos entrenados ha sido difícil obtener resultados reproducibles.


Post-Enmascaramiento

Post-enmascaramiento ocurre también para sonidos de prueba de relativamente corta duración (pocas centenas de ms) y está limitado a sonidos que ocurren inmediatamente después del enmascarador (< 200 ms).

FIGURA 07

La figura es de E. Zwicker, H. Fastl: Psychoacoustics. Facts and models


Lo que se observa es que durante los primeros 5 ms después de que se apaga el enmascarador prácticamente no se produce ninguna diferencia con respecto al enmascaramiento simultáneo. Luego de esos 5 ms el umbral de enmascaramiento decrece hasta igualarse con el umbral de audibilidad (en silencio) aproximadamente a los 200 ms.

FIGURA 08

La figura es de E. Zwicker, H. Fastl: Psychoacoustics. Facts and models


La figura 08 muestra el post-enmascaramiento producido en función de la duración del sonido enmascarador. Las curvas representan el enmascaramiento para sonidos enmascaradores de 200 ms y de 5 ms de duración.


Umbral de pulsación

FIGURA 09

La figura es de E. Zwicker, H. Fastl: Psychoacoustics. Facts and models


En determinadas circunstancias, si dos impulsos sonoros son presentados alternadamente, uno de ellos puede percibirse como continuo.

Si se disminuye el SPL del sonido de prueba (manteniendo constante el del "enmascarador"), en determinado momento el sonido de prueba pasa a oírse como continuo. Si se continua bajando el SPL, la sensación se mantiene hasta que desaparece porque alcanza el umbral de audibilidad.




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