¿En qué se mide el sonido? Es una pregunta bastante recurrente pero difícil de contestar, ya que existen diferentes parámetros que deben ser tenidos en cuenta.
Además de las magnitudes básicas de los movimientos ondulatorios, existen otros principios básicos que son específicos del sonido, como son la potencia, intensidad y niveles de presión sonora.
Potencia acústica e Intensidad sonora:
Es necesario diferenciar entre la intensidad sonora y la potencia acústica. Lo que coloquialmente llamamos intensidad del sonido, o cómo de fuerte suena, no es ninguno de los dos parámetros.
La principal diferencia entre ambos es la implicación de la distancia, cuándo afecta y cuándo no.
La potencia acústica se define como la cantidad de energía por tiempo emitida por una fuente determinada en forma de ondas sonoras, independientemente de la distancia.
La potencia se mide en vatios o watt, representado con una W.
Un ejemplo de la potencia es cuando hablamos de la cantidad de vatios que tiene un determinado sistema de altavoces.
Mientras que la intensidad sonora se define como la energía que atraviesa, en unidad de tiempo, la unidad de superficie perpendicular a la dirección de propagación de las ondas. Por tanto, la intensidad del sonido se mide en W/m2.
Es dependiente de la amplitud del movimiento vibratorio que lo origina. A mayor amplitud, mayor energía cinética en el medio, esto es, mayor velocidad media y por tanto mayor intensidad.
También depende de la distancia de la fuente sonora y, por supuesto, del medio elástico entre la fuente y el oído. Los medios no elásticos debilitan notablemente el sonido.
La fórmula de la intensidad sonora es:
I = \frac {W}{4\pi R^2}Potencia acústica e instrumentos musicales
A continuación puedes encontrar una tabla con diferentes ejemplos de instrumentos musicales en un contexto determinado y su potencia:
| Fuente sonora | Potencia (W) |
|---|---|
| Orquesta de 75 músicos a plena potencia | 70 |
| Bombo de concierto fuerte | 25 |
| Bombo a plena potencia | 14 |
| Trombón a plena potencia | 6 |
| Piano a plena potencia | 0,4 |
| Flautín a plena potencia | 0,08 |
| Bajo cantando fortísimo | 0,03 |
| Violín a la menor potencia usada en concierto | 0,0000038 |
Presión sonora y decibelios:
Toda fuente sonora emite una potencia que se manifiesta como presión sonora. Con la presión sonora podemos medir realmente el volumen producido por una fuente en un instante determinado.
La presión sonora se define como la variación de presión atmosférica que genera una onda. Indica la amplitud de la onda acústica en un punto específico, medido en Pascales (Pa).
El rango o umbral de presiones que admite el oído humano es de 20μPa – 20Pa. Por debajo tenemos el umbral de audición, no podemos escuchar nada con tan poca presión sonora, y por encima tenemos el umbral del dolor, sonidos por encima pueden causar problemas serios de audición.
La presión sonora comúnmente es medida en belios. Por ser una unidad demasiado grande, con el tiempo se ha estandarizado el decibelio (dB).
El decibelio se define como unidad logarítmica que mide la sensación de intensidad acústica. Y la fórmula utilizada para calcularlo es:
L (dB) = 10 \space log \frac{I}{Io}Se utilizan los decibelios regularmente y no los Pascales debido a que la escucha del oído humano es logarítmica, y los primeros se ajustan mucho más de una manera más precisa. Además de la simplicidad que supone su utilización.
Los umbrales en decibelios del oído son desde 10dB a unos 120 dB donde se encuentra el del dolor.
De la misma manera que nuestro sistema auditivo tiene unos umbrales, también los tienen los dispositivos electrónicos. Tanto micrófonos como altavoces cuando lo superan producen distorsión.
El cálculo del nivel de presión sonora más común es el SPL o Sound Pressure Level (P), se realiza de la siguiente manera:
SPL (dB) = 20 \space log \frac{P}{Po}Se utiliza como referencia la presión instantánea correspondiente a una onda de sonido en el aire libre con una presión acústica de Po= 20 micropascales=0,00002 Pa.
Existen numerosas escalas de decibelios, sobretodo cuando se trata de audio profesional.
Nivel de intensidad sonora (SIL) y Nivel de potencia sonora (SWL)
El nivel de intensidad sonora o sound intensity level (SIL) y el nivel de potencia sonora o Sound Power Level (SWL) es la medida en decibelios de los valores de potencia acústica e intensidad sonora puestos en relación con un valor mínimo de referencia.
En el caso de la intensidad sonora de referencia, es la intensidad instantánea correspondiente a una onda de osnido en el aire libre con una intensidad acústica o energía de Io = 10^-12 W/m^2.
La potencia acústica de referencia, adquiere el valor de Po = 10^-12 W.
Las fórmulas específicas de cada uno de ellos, por tanto son:
SIL (dB) = 10 \space log \frac{I}{Io} \space\space\space\space;\space\space\space\space SWL (dB) = 10 \space log \frac{W}{Wo}Relación entre nivel de presión sonora y nivel de intensidad sonora
Si comparamos ambos fórmulas, esta relación nos permite cuantificar que cuando se dobla la intensidad sonora o la potencia que la origina el nivel de intensidad aumenta en 3dB.
Sin embargo, el nivel de presión acústica o SPL disminuye al duplicar la distancia en -6 dB, y viceversa.
¿Cómo se mide el sonido?
Ahora que ya hemos visto los parámetros básicos que afectan al sonido en cuanto a volumen o nivel de intensidad, debemos hablar de la herramienta básica de medición de audio: el sonómetro.
Se trata del único instrumento de medición de una señal acústica de manera objetiva. Registra los cambios de presión sonora en el aire y nos devuelve un valor en decibelios, calcula el SPL en un instante determinado.
Algunos sonómetros permiten calcular no solamente el valor instantáneo sino también la realizar una media de los valores obtenidos en un periodo determinado de tiempo (sonómetro convencional), permitiendo así contar con cálculos más concretos (sonómetros integradores).
A la hora de comprar un sonómetro este es uno de los puntos más importantes a tener en cuenta, además de ver si cuenta con otros extras, como puede ser la capacidad de registrar otros parámetros como el espectro sonoro (sonómetro analizador).
La medición de nivel de presión sonora está regulada en España, por lo que existe sonómetros de tipo 1 y de tipo 2. Para un sonómetro alcanzar a ser de tipo 2 debe de cumplir la regulación para poder garantizar mediciones precisas del nivel de sonido incluso con fuerte ruido de fondo.
Los sonómetros de tipo 2 son los utilizados por la policía o peritos oficiales.
