2.4. Percepción de la sonoridad

Según Basso (2006): “(…) la sonoridad es el rasgo de la sensación auditiva por el que los sonidos se pueden ordenar en una escala que se extiende del silencio a lo muy sonoro”. Como la altura, la sonoridad es una sensación y, por lo tanto, su percepción se investiga a partir de estudios estadísticos del resultado de la experimentación con sujetos.

Se ha comprobado, además, que si bien la sonoridad varía de manera proporcional a la intensidad o presión de la onda sonora, lo hace de una manera muy compleja en la que tienen gran influencia muchas otras características de la señal acústica (como su espectro, frecuencia y duración). La discusión que sigue intenta presentar un resumen de tales particularidades.

2.4.1. Umbrales absolutos de audibilidad

Son las mínimas presiones o intensidades sonoras audibles. Se consideran dos tipos de umbrales, según la forma de medición:

1- La MAP (Mínima Presión Audible) se mide por medio de auriculares.
2- La MAF (Mínimo Campo Audible) se mide por medio de altoparlantes.

Para la medición del MAP o MAF con propósitos clínicos, se toma habitualmente como estímulo una sinusoide a 1000 Hz, realizando distintas audiciones a medida que se va disminuyendo su intensidad, hasta que el sujeto de experimentación determine que ya no puede oír.

Inicialmente, se pensó que las MAP y MAF no variaban con la frecuencia del estímulo usado, pero luego se comprobó que no es así, ambas varían de acuerdo con la frecuencia de la señal sinusoidal que se utilice como estímulo. Los experimentos dieron como resultado curvas como las que se ilustra en la imagen siguiente, en las que se grafican las MAP y MAF en función de la frecuencia del estímulo.

Puede apreciarse que las curvas se corresponden muy bien con la inversa de la curva de la función de transferencia del oído medio.

En la práctica médica, se considera que los oyentes que, para oír el estímulo, necesitan un nivel de hasta 20 dB por encima al de los niveles de la ilustración siguiente, tienen una audibilidad normal. La capacidad de audibilidad disminuye con la edad, pero también en función de la exposición excesiva a señales acústicas de alta intensidad.

2.4.2 Escalas relativas y absolutas de sonoridad

Lo desarrollado en el apartado anterior y su relación con la estructura y fisiología de nuestro aparato auditivo (principalmente el oído externo), confirman que, como ya se adelantó, la sensación de sonoridad depende fuertemente del estímulo sonoro usado en su medición. Si se escucha una sinusoide de 1000 Hz de frecuencia a 40 dB y luego una sinusoide de 10000 Hz también a 40 dB de intensidad, se comprobará que la sensación de sonoridad no es igual en ambas. Concretamente, en este caso, la de 1000 Hz nos dará una sensación de mayor sonoridad. Los investigadores en percepción sonora buscaron, entonces, la manera en que esta relación –sonoridad versus frecuencia– podría describirse o medirse. Para la descripción de la percepción de sonoridad se utilizaron dos estrategias: las medidas relativas (que dan como resultado la escala de fones) y las medidas absolutas (que dan como resultado la escala de sones).

Las medidas relativas se obtienen midiendo el nivel de sonoridad en relación con una sinusoide de 1000 Hz. Se solicita a un oyente que determine si la sonoridad de una señal, de frecuencia variable e intensidad N, es igual a la de una señal sinusoidal de 1000 Hz a un determinado nivel de intensidad N. Los resultados de estas encuestas a muchos oyentes son promediados luego para obtener estas curvas, que se denominan también curvas isófonas y unen los distintos puntos que poseen igual sonoridad tomando como referencia al estímulo sinusoidal de 1000 Hz en diferentes valores de intensidad o presión sonora a lo largo de las frecuencias audibles.

Los contornos de igual sonoridad (que se mostraron en la figura anterior) resultarán ligeramente diferentes según los investigadores que los diseñaron, pero mantienen sus características generales. Según Basso (2006), realizando un análisis general de las curvas de igual sonoridad puede inferirse que:

La escala de fones, derivada de las curvas de igual sonoridad anteriormente presentadas, no nos permite responder, por ejemplo, a la pregunta sobre cuánto más o menos sonoridad tiene una señal acústica comparada con otra de distinta frecuencia. Dado que la sonoridad en fones solo compara señales de igual sonoridad (es relativa), Stevens (1959) definió una nueva unidad, el son, intentando medirla directamente, o sea, de manera absoluta. Las características de esta unidad son las siguientes:

1. Es una unidad lineal: un sonido de 1 son posee el doble de sonoridad que uno de 0.5 son, y uno de cuatro sones el cuádruple.

2. Se toma como referencia, otra vez, una señal sinusoidal de 1000 Hz y 40 dB (40 fones) para la sonoridad de 1 Son.

A través de sus investigaciones, Stevens llegó a la siguiente relación entre la sonoridad S y la intensidad I:

S = k I^0.3 [sones]

En donde k es una constante que depende de otros factores que tienen que ver con las condiciones experimentales. Además de que su validez puede demostrarse solo en sonidos sinusoidales de más de 40 dB de intensidad, se ha comprobado que esta relación varía considerablemente según los individuos. Según esta relación, a un aumento de 10 dB en el estímulo le corresponde aproximadamente el doble de la sonoridad en sones.

2.4.3. Otros aspectos destacables de la percepción de la sonoridad

La Diferencia Apenas Perceptible de intensidad (DAP, DL o JND, esta última por la expresión inglesa Just Noticeable Difference), se llama también limen de intensidad. Consiste en la diferencia de nivel a partir de la cual los oyentes pueden diferenciar la sonoridad de dos señales. Por supuesto, tal diferencia se ha investigado también a partir del proceso estadistico de respuestas de muchos oyentes. Según Basso (2006) las formas más comunes de expresar la DAP son:

DL = DI/I
(Conocida como fracción de Weber)

DL = 10 log (DI/I)
La misma, expresada en una escala de dB.

En ambas, I es la intensidad de la señal de base (el pedestal) y DI la intensidad del menor incremento detectable por el oyente.

Se ha determinado mediante experimentación que, en el ruido de banda ancha, y dentro del rango de 20 a 100 dB, ΔL varía aproximadamente entre 0.5 y 1 dB.

Otro aspecto importante a tener en cuenta involucra la influencia de la duración del estímulo en la percepción de la sonoridad. Hasta aproximadamente los 0.5 segundos de duración del estímulo, según Roederer (1997), la sonoridad crece de manera directamente proporcional a esta duración, más allá de los 0.5 segundos, la duración no afecta la percepción de su sonoridad, salvo que tenga varios minutos de continuidad. En este caso, se produce un proceso de atenuación de la sonoridad denominado habitualmente “adaptación auditiva”.

2.4.4. Medidores de nivel sonoro

Para aplicaciones prácticas, médicas y legales, es imprescindible contar con medidores de nivel de presión sonora. Sin embargo, dado que el grado de molestia o contaminación que las ondas acústicas producen es dependiente de la sensación de sonoridad (además de otros factores socioculturales), y que esta es muy dependiente de la frecuencia, la aplicación de tales mediciones se torna problemática. Los sonidos de la vida cotidiana no son sinusoidales, sino comúnmente de banda ancha y variada y por ello, generalmente los medidores de presión sonora tienen un banco de filtros en la etapa de entrada que permite medir la señal acústica tal como llega al micrófono –respuesta plana o lineal– o compensada según cierto patrón espectral. Los filtros de compensación hacen que el medidor “escuche” de acuerdo con los siguientes patrones:

1. Un medidor de nivel sonoro de compensación “A”, ecualiza la señal de entrada de acuerdo con el contorno de sonoridad de 40 fones. Se usa generalmente para sonidos de bajo nivel.

2. La compensación “B” ecualiza la señal de entrada de acuerdo con el contorno de 70 fones. Se usa generalmente para sonidos de nivel medio.

3. La compensación “C” deja a la señal de entrada prácticamente inalterada, dado que ecualiza la señal de entrada de acuerdo con el contorno de 100 fones. Se usa generalmente para sonidos de nivel alto. Nótese que las curvas de igual sonoridad muestran que, en altos niveles, la variación de la sonoridad en función de la frecuencia no es muy grande.

Casi toda la legislación de acústica ambiental se especifica en decibeles con la compensación de tipo A. Debido a los factores intervinientes en la percepción de la sonoridad, tales como la frecuencia, duración y naturaleza de las señales sonoras (continuidad, uniformidad, dispersión y naturaleza espectral, etc.), los medidores de presión sonora no son del todo eficaces para determinar la molestia o daño acústico. Actualmente, existen también medidores de sonoridad directamente en sones.