daniel maggiolo apuntes de acústica musical

UMBRALES DE LA AUDICIÓN


Umbrales absolutos

Los umbrales absolutos de la audición son aquellos valores de uno de los parámetros del estímulo físico a partir del cual la sensación comienza a o deja de producirse.


Umbral de audibilidad

El umbral de audibilidad está definido por la mínima intensidad o presión necesarias para que un sonido pueda ser percibido.


FIGURA 01

La figura es de B.J.C. Moore: An Introduction to the Psychology of hearing


De la figura 01 se puede observar que el umbral de audibilidad no depende sólo de la intensidad o presión, sino que también es dependiente de la frecuencia del sonido senoidal de prueba. Nuestro sistema auditivo tiene un área de mayor sensibilidad entre los 500 y los 3000 Hz, producida principalmente por las curvas de respuesta del sistema auditivo periférico (oído externo, medio e interno).

Las curvas de la figura 01 muestran dos formas diferentes de medir el umbral de audibilidad, la mínima presión audible (MAP) y el mínimo campo audible (MAF).

La mínima presión audible (MAP) se mide colocando pequeños micrófonos dentro del canal auditivo. La información (señal de prueba) es enviada, por lo general, por medio de auriculares. En el caso del mínimo campo audible (MAF) la medición se realiza en ausencia del sujeto, en cámaras anecoicas, colocando un micrófono en el centro mismo de donde se encontraba la cabeza del sujeto.

Las diferencias fundamentales entre una curva y otra (la zona entre los 1.5 y los 6 kHz) están dadas principalmente por las resonancias producidas en el pabellón y el canal auditivo externo. El oído externo aumenta la presión sonora en el tímpano en unos 15 dB para frecuencias entre 1.5 - 6 kHz. La transmisión del oído medio es más eficiente para frecuencias medias.


FIGURA 02
La figura es de B.J.C. Moore: An Introduction to the Psychology of hearing


La figura 02 muestra las diferencias entre el nivel de presión sonora en el tímpano y el nivel de presión sonora en el campo libre, producto de lo expresado anteriormente.

Originalmente (curvas calculadas por Fletcher y Munson) el umbral de audibilidad había sido definido como la mínima presión necesaria para percibir un sonido senoidal de 1 kHz. La presión necesaria para ello es de (o una intensidad de ), valor tomado además como referencia para la determinación de valores absolutos. Es decir, el umbral de audibilidad es de 0 dB para 1 kHz.

Sin embargo, cálculos más recientes de las curvas (Robinson y Dadson) mostraron que, si se mantiene el valor de como valor de referencia, el umbral de audibilidad es de + 3 dB para 1 kHz.


Umbrales de frecuencia

Por lo general se toman los valores 20 Hz y 20.000 Hz (20 kHz) como los umbrales de frecuencia de la audición. Es decir, nuestro sistema auditivo no percibe señales con frecuencias menores a los 20 Hz o mayores a los 20 kHz. En otra literatura pueden encontrarse los valores 16 Hz y 16 kHz.

El umbral superior de frecuencias es dependiente de la edad. Con el paso del tiempo se deterioran las células capilares del órgano de Corti, lo que tiene como consecuencia que cada vez percibamos menos las frecuencias agudas.

La exposición prolongada a sonidos dañinos puede contribuir a acelerar esta pérdida de percepción de las frecuencias más agudas. Pero sólo acelerarla.


Umbrales de la audición


FIGURA 03

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



Umbrales diferenciales

Los umbrales diferenciales de la audición señalan las mínimas variaciones de uno de los parámetros del estímulo físico, necesarias para que se produzca un cambio en la sensación.

Debemos distinguir entre umbrales de mínima variación perceptible (MVP) y umbrales de mínima diferencia perceptible (MDP). Los primeros (MVP) se miden variando uno de los parámetros de un sonido (por ejemplo, mediante modulación de amplitud o de frecuencia), mientras que los segundos (MDP) se miden presentando dos señales diferentes al sujeto.


Umbrales diferenciales de intensidad


FIGURA 04

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


La figura 04 muestra el umbral de mínima variación perceptible de intensidad, para una frecuencia de modulación de 4 Hz, para un sonido senoidal de 1 kHz y para ruido blanco, en función del nivel de presión sonora del sonido de prueba.


FIGURA 05

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


La figura 05 muestra el umbral de mínima variación perceptible para un sonido senoidal de 1 kHz y ruido blanco en función de la frecuencia de modulación.


FIGURA 06

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


La figura 06 muestra el umbral de mínima diferencia perceptible para un sonido senoidal con una frecuencia de 1 kHz en función de su nivel de presión sonora.


FIGURA 07

La figura es de D. Hall: Musical Acoustics


La figura 07 muestra los umbrales de mínima diferencia perceptible para diferentes frecuencias (representativas de las distintas frecuencias) en función del nivel de presión sonora del sonido de prueba.


Umbrales diferenciales de frecuencia


FIGURA 08

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


La figura 08 muestra el umbral de mínima variación perceptible en función de la frecuencia del sonido senoidal de prueba.

Mientras que la figura muestra una MVP más o menos constante de 3.6 Hz hasta los 500 Hz, a partir de allí el umbral aumenta con una pendiente aproximada de 0.007 · f, lo que implica que podemos percibir variaciones del 0.7% de la frecuencia.


FIGURA 09

La figura es de D. Hall: Musical Acoustics


La figura 09 muestra el umbral de mínima diferencia perceptible en Hz en función de la frecuencia del sonido senoidal de prueba.

La figura muestra que nuestro sistema auditivo es capaz de percibir diferencias de frecuencia de aproximadamente 1 Hz hasta los 500 Hz, mientras que a partir de allí la curva crece con una pendiente de aproximadamente 0.002 · f, lo que implica percibir diferencias de frecuencia de aproximadamente 0.2%.

Es de notar que los umbrales de mínima variación perceptible y de mínima diferencia perceptible en frecuencia están representados prácticamente por la misma curva, en una relación aproximada de 3:1 (aproximadamente de 3.6 Hz en el de MVP y 1 Hz en el umbral de MDP), y con una diferencia en la pendiente de la curva por encima de los 500 Hz.

Las consecuencias de esto es que por encima de los 5 kHz perdemos la noción de altura, es decir, nuestro sistema auditivo no es capaz de determinar las alturas de los sonidos.

La mayoría de los sonidos usados comúnmente en música tiene solamente componentes que aparecen en la forma de parciales por encima de los 5 kHz, y no como frecuencias fundamentales. Pensemos que el DO más agudo en el piano tiene una frecuencia fundamental de 4.224 Hz. La determinación de altura allí se hace difícil.


Teoría de detectabilidad de señales

En general se ha considerado que los umbrales (tanto los absolutos como los diferenciales) pueden representarse como un punto definido a partir del cual hay un cambio en la sensación, sea del tipo: la sensación se produce o no; o del tipo: la sensación varía.

En rigor, si se altera de manera continua la magnitud de uno de los parámetros de un estímulo podrá detectarse que no existe un punto sino una zona de umbral. En esa zona las decisiones del sujeto no sólo dependen de la presencia o no del estímulo, lo que consecuentemente permite determinar el umbral para dicho estímulo, sino que las decisiones dependen también de otros factores relacionados con los procesos de toma de decisiones de los individuos. Es decir, hay una zona en la cual el sujeto detecta la presencia o no de la señal independientemente de si la señal está presente o no.

La teoría de detectabilidad de señales fue desarrollada a principios de la década de 1940 por ingenieros en comunicación para analizar la transmisión de información a través de canales de comunicación ruidosos. Fue introducida en la psicofísica (particularmente en la psicoacústica) en la década de 1950.

La teoría de detectabilidad de señales proporciona una base (derivada de la teoría de decisiones estadísticas) para comprender la manera en que los sujetos toman decisiones cuando la presencia del estímulo es incierta. Por medio de ella se trata de separar la sensibilidad al estímulo de esos otros aspectos del proceso de toma de decisiones.



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