1. Definición de sonido:

Variación de presión del aire que provocamos al cantar o golpear un objeto. En términos físicos sonido es la vibración mecánica de un medio elástico gaseoso, liquido o sólido a través del cual se transmite la energía, de un modo continuo, desde la fuente, por ondas sonoras progresivas.

2. Representación del sonido.

2.1 Magnitudes. Unidades

Frecuencia: Percibimos la frecuencia de los sonidos como tonos más graves o más agudos. La frecuencia es el número de ciclos (oscilaciones) que una onda sonora efectúa en un tiempo dado; se mide en hercios (ciclos por segundo). Los seres humanos sólo podemos percibir el sonido en un rango de frecuencias relativamente reducido, aproximadamente entre 20 y 20.000 hercios.

Amplitud: es la máxima distancia que un punto del medio en que se propaga la onda se desplaza de la posición de equilibrio; esta distancia corresponde al grado de movimiento de las moléculas de aire en una onda sonora. Al aumentar su movimiento, golpean el tímpano con una fuerza mayor, por lo que el oído percibe un sonido más fuerte. Un tono con amplitudes baja, media y alta demuestra el cambio del sonido resultante. La amplitud de una onda de sonido puede expresarse en unidades absolutas midiendo la distancia de desplazamiento de las moléculas del aire, o la diferencia de presiones entre la compresión y el enrarecimiento, o la energía transportada.

Intensidad: es el flujo medio de energía por unidad de área perpendicular a la dirección de propagación. En el caso de ondas esféricas que se propagan desde una fuente puntual, la intensidad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, suponiendo que no se produzca ninguna pérdida de energía debido a la viscosidad, la conducción térmica u otros efectos de absorción. Se mide en decibelios (dB).

Timbre: es la característica del sonido que nos permite distinguir los tonos producidos por instrumentos distintos aunque las ondas sonoras tengan la misma amplitud y frecuencia. Los armónicos son componentes adicionales de la onda que vibran con múltiplos enteros de la frecuencia principal y dan lugar a diferencias de timbre.

Velocidad de propagación: La frecuencia de una onda de sonido es una medida del número de vibraciones por segundo de un punto determinado. La distancia entre dos compresiones o dos enrarecimientos sucesivos de la onda se denomina longitud de onda. El producto de la longitud de onda y la frecuencia es igual a la velocidad de propagación de la onda, que es la misma para sonidos de cualquier frecuencia (cuando el sonido se propaga por el mismo medio a la misma temperatura). La velocidad de propagación del sonido en aire seco a una temperatura de 0 °C es de 331,6 m/s. Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad del sonido; por ejemplo, a 20 °C , la velocidad es de 344 m/s.

3. Comportamiento del sonido:

Propagación : El sonido producido por una fuente sonora presenta peculiaridades en cuanto a su comportamiento, existiendo diferencia en el mismo en función de que nos encontremos dentro de un local cerrado o abierto. La difusión del sonido se caracteriza por:

Sonidos directos : Llegan al sujeto oyente sin que hayan sido reflejados por las paredes y los elementos que albergan la estancia.

Sonidos indirectos : Llegan al sujeto oyente después de haber sido reflejados por las paredes y los objetos que alberga la estancia.

El sonido surge de una fuente sonora y se aleja de la misma en forma de ondas esféricas cuyo centro será el de la fuente que los origina. Tipos de fuentes:

Fuentes sonoras puntuales : El sonido se aleja de ella en forma de ondas esféricas.( Ejemplo: Avión)

Fuentes sonoras lineales: El sonido se propaga por medio de ondas sonoras de forma cilíndrica.( Ejemplo: Coche en la carretera)

Atenuación: El sonido se atenúa gradualmente, conforme nos alejamos e la fuente sonora, en fuentes sonoras puntuales –6 db cada vez que la distancia se duplica y en fuentes lineales 3 db cada vez que duplicamos la distancia a la fuente.

Dispersión o difracción: Para que el sonido se refleje en un objeto ha de cumplirse que el tamaño del objeto sea igual o mayor que la longitud de onda del sonido. Ejemplo: Un obstáculo cuyas dimensiones son del origen de la longitud de onda que incide sobre este. Hay algo de reflexión, que en estas condiciones tiene lugar en todas las direcciones, y el resultado final es un aumento de la presión frente al objeto, porque ahí están presentes tanto la onda incidente como la reflejada (ver applet)

Absorción: Si una onda sonora se topa con una superficie porosa, esta superficie la absorberá debido a que pone en movimiento el aire del interior de esta y se disipa así en sus paredes. Si el material es fibroso, no solo disipan energía las cavidades, sino que las fibras, si son forzadas a entrar en vibración, absorben también energía de la onda.

3.1 ¿Qué es la reflexion del sonido?

La reflexion es una propiedad de la propagacion del sonido, junto con la atenuación, dispersión, absorción y la refraccion.

Todo el mundo suele tener claro lo que significa la reflexion de una onda. Este fenómeno, que se aprecia muy claramente con la luz en un espejo, se produce de igual forma con el sonido. Cuando el sonido tropieza con un obstáculo, lo que hace la mayor parte de la energia (siempre hay algo que se transmite, refracta, en el objeto) de la onda, es cambiar de fase y volver por el mismo camino por el que ha llegado, pero en sentido contrario. Precisamente, las reflexiones son un efecto a evitar en las salas de audición puesto que enturbian la pureza de la pieza musical que se esto oyendo en ese momento. Los materiales mas duros, como pasa con las montañas, sobretodo paredes verticales, son los que ofrecen un indice de reflexion mayor, de ahí la frecuencia de aparicion del fenómeno del eco en estos entornos (que dependiendo del retraso que se produzca en las reflexiones podremos hablar de eco o de reverberación). (Ver applet)

Hemos destacado anteriormente que en cuanto a la forma de propagacion del sonido, podiamos establecer una diferencia entre el sonido directo y el sonido indirecto. Respecto a este ultimo modo de propagacion es donde se produce el fenómeno de reflexion.

Ya que el sonido indirecto se produce al ser reflejado por paredes, techos u objetos, para que se produzca este hecho habra que tener en cuante la naturaleza del elemento, la forma y la rugosidad superficial. En este fenomeno entran en juego la longitud de onda del sonido y el tamaño del objeto con el cual choca.

Cuando el sonido choca con un objeto cuyo tamaño sea igual o mayor que su longitud de onda, se producira una reflexion del mismo, dando origen al sonido indirecto. Sin embargo, cuando el objeto es menor que su longitud de onda lo que se produce es la difracción del sonido.

Pero hay diversos factores que intervienen e influyen en la reflexion. El mas importante es el material del que esta constituido el objeto con el que choca, provocando reacciones muy diferentes, ya que las ondas sonoras pueden ser absorbidas por determinados materiales o producir reflexiones que en ciertos casos pueden ser beneficiosas, ya que vienen a reforzar el sonido directo, y en otros “perjudiciales”, ya que van a producir fenómenos de reverberación y eco. En todos los casos el angulo con el que se refleja el sonido es identico al angulo incidente de choque cuando este efecto se produce sobre objetos lisos, mientras que este angulo no es igual cuando el choque se produce con objtos rugosos o, al menos, no planos.

Por tal motivo es preciso tener en cuenta los fenómenos de absorción. Como principio general, destacaremos que los objetos lisos, pesados y rigidos son reflectantes, mientras que los rugosos y porosos son absorbentes.

Presentamos a continuación una tabla con los coeficientes de reflexion de los principales materiales de construcción y decoración.

Hasta ahora dentro del fenómeno de la reflexion no hemos tratado la variante tiempo, es decir, lo que sucede con las reflexiones cuando éstas no llegan al sujeto en el mismo momentoque el sonido directo original. En este caso tendremos que distiguir entre los efectos de reverberacion y los efectos de eco. El eco permitira distinguir entre el sonido directo original y el sonido indirecto reflejado, mientras que la reverberación no. Esta provoca una prolongación de la audición del sonido, producida por las reflexiones que llegan a nuestro oido instantes después del sonido directo original y el sonido indirecto reflejado proveniente de los obstáculos cercanos.

Por tanto la diferencia entre eco y reverberación esta marcada por la diferencia de tiempo que existe entre la percepción del sonido directo y el sonido indirecto. Cuando el sonido indirecto llegue al sistema auditivo antes de 0,1 s desde que fue percibido el sonido que provoca las reflexiones, nos encontraremos ante el fenómeno de reverberación, mientras que si el sonido indirecto reflejado tarda mnas de 0,1 s se interpreta como un eco por parte del sistema auditivo. Dada que la velocidad del sonido es aproximadamente de 340 m/s, llegaremos a la conclusión de que cualquier pared, fachada u objeto reflectante de grandes dimensiones que se encuentre a mas de 17 metros de la fuente sonora puede ser causa de eco.

Un caso extremo de reverberación es el canto gregoriano, que se desarrollo aprovechando los enormes tiempos de reverberación de las catedrales medievales y esto fue como consecuencia de tener que adaptar el culto hablado en culto cantado, adaptando el tono a la disposición predominante del local dentro de aquellas grandes y pesadas estructuras, ya que la alta reverberación que presentaban era muy perjudicial para la inteligibilidad de la palabra.

3.1.1 Tiempo de reverberación. Cálculo.

Se llama tiempo de reverberación al intervalo que transcurre entre el instante en que deja de emitirse un sonido y aquel en que su intensidad física se ha hecho un millón de veces mayor (esto es, su sonoridad ha disminuido en 60 decibelios).

Las principales causas que determinan la mala acústica de una sala son la concentración de las ondas sonoras en determinados puntos y la reverberación. El tiempo de reverberación de una sala depende de la absorción de sus paredes; cuando éstas son muy absorbentes, el tiempo es pequeño y se dice que la sala es sorda. Si las paredes son reflectoras, el tiempo es muy grande y los sonidos se percibirán entremezclados y confusos; entonces de dice que la sala es resonante.

Para el cálculo del tiempo de reverberación Sabine dedujo que si se ponía en una estancia reverberante materiales absorbentes idénticos a la de una estancia donde no se diese el fenómeno de la reverberación y midiendo a continuación la variación del tiempo de reverberación, el resultado era una hipérbola. Basándose en la ley exponencial del decrecimiento de la intensidad o amplitud sonora, el tiempo de reverberación en segundos, de un local viene dado por la expresión:

	RT 60 = Tiempo de reverberación.
	V = Volumen del local en m 3
	S = Superficie de los parámetros en m 2
	A = Coeficiente de absorción.
	S (a x S) = Sumatorio de las unidades totales de absorción.