martes, 23 de noviembre de 2010

¿No puedes oír los 18 kHz y crees por eso que oyes mal?

Hay gente que vive obsesionada con la salud de sus oídos. Cuando se hacen una prueba de audición y descubren que su margen superior no llega, por ejemplo, a los 18 000 Hz, se preocupan seriamente, pensando que están volviéndose sordos, ya que, como todos los libros dicen, “el oído humano puede oír desde los 20 hasta los 20 000 Hz (20 Hz - 20 kHz)”.
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Para quienes no conozcan el tema, vamos a aclarar primero algunos conceptos. Si conoces la naturaleza del sonido, puedes pasar por alto los próximos párrafos azules.

El sonido, en física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas (sean audibles o no) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo, generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico).

El sonido humanamente audible está formado por ondas consistentes en oscilaciones de la presión del aire, que son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro.

Hemos dicho que el movimiento vibratorio de un cuerpo es lo que produce el sonido. Así pues, el sonido puede definirse como una vibración que se propaga por contacto a través del aire. Una vibración, vista de forma simple, es un movimiento de ida y vuelta alrededor de un punto de referencia. Aunque generalmente las ondas sonoras se representan gráficamente como una línea con subidas y bajadas (la imagen del osciloscopio), el sonido se propaga en realidad en tres dimensiones (imagínate una esfera que nace de la fuente del sonido y que va aumentando de tamaño; la superficie de esa esfera es la que representa el camino que siguen las perturbaciones de presión).

Independientemente de la velocidad de propagación del sonido, que es siempre de 340 metros por segundo en el aire, las oscilaciones de la presión del aire pueden producirse más lentamente o más rápidamente, de tal modo que, al llegar a nuestro cerebro, éste lo interpretará como un sonido más grave (de baja frecuencia) o más agudo (de alta frecuencia). Un sonido grave puede ser, por ejemplo, el que produce un bajo (instrumento musical) o el motor de un automóvil, y un sonido agudo puede ser el del platillo de una batería, o, incluso más agudo, el sonido que produce un televisor de los antiguos (16 000 Hz) o los conocidos acúfenos (“pitidos en el oído”). Un sonido de 30 Hz es el producido por una vibración que realiza 30 “idas y vueltas” cada segundo, y otro de 13 547 Hz corresponderá a una vibración que realiza dicho recorrido de ida y vuelta nada menos que 13 547 veces en un segundo. Visto de otra forma, en un sonido de 20 Hz cada oscilación de la onda mide 17 metros, y, en uno de 20 kHz, 1.7 centímetros.


Representación gráfica de una onda sonora en un osciloscopio.


Propagación del sonido en 3 dimensiones.


Una vez aclarados estos conceptos para quienes lo necesiten, y antes de entrar de lleno en materia con el tema de este post, vamos a hablar un poco sobre la respuesta de frecuencia de un equipo musical.

En un equipo de audio, la respuesta de frecuencia es muy importante, ya que constituye un margen de confianza respecto a las frecuencias que dicho equipo va a reproducir correctamente. Por ejemplo, un equipo que dé una respuesta de 35 a 17 000 Hz nos garantiza que las frecuencias intermedias de ese rango (digamos, por ejemplo, de 40 a 16 000 Hz) se reproducirán a un volumen adecuado y sin artefactos. Un equipo que tenga una respuesta de frecuencia de 10 a 32 000 Hz garantiza que el rango de frecuencias audible (el famoso 20 - 20 000 Hz) se reproducirá con bastante probabilidad de forma correcta. Esa es la razón por la que existe equipo de audio con una respuesta superior a la audible (no voy a entrar a hablar por el momento sobre el efecto de los ultrasonidos sobre la fisiología humana; eso será el tema de otro post).



Curva de respuesta de frecuencia de unos (muy buenos) altavoces. Observa cómo la curva decae un poco en las frecuencias bajas y otro tanto en las frecuencias altas. Cuanto más plana sea la curva, mayor fidelidad tendrán los altavoces respecto a las frecuencias, y ello se conseguirá con materiales de alta calidad.


Como hemos dicho, la calidad de los materiales influye en el resultado final, de tal modo que, por ejemplo, unos auriculares realizados con materiales de baja calidad y con una respuesta de frecuencia de 15 - 35 000 Hz (hay muchos así en el mercado, y a precios bastante económicos) probablemente den peor resultado que otros fabricados con materiales de muy buena calidad y con una respuesta de “tan sólo” 20 - 20 000 Hz. Un neófito podría decir, ¿por qué son tan caros con una respuesta de 20 - 20.000 Hz y los otros tan baratos con una respuesta de 15 - 35 000 Hz, mucho mayor? La respuesta es sencilla: los auriculares baratos darán, efectivamente, los 15 Hz, pero a un volumen mucho más bajo del correcto, y además con distorsiones. Y no sólo fallarán al dar los 15 Hz, sino también, digamos, desde los 15 hasta los 40 Hz. Y el mismo problema sucederá con las frecuencias altas. En cambio, los auriculares “caros” darán los 20 Hz al volumen adecuado y sin distorsiones, y los 20000 Hz también. Su gráfica de respuesta es plana (es decir, con el volumen adecuado) durante todo el rango de frecuencias que produce.

Ten en cuenta todo lo anterior antes de realizar una prueba de audición, y no te deprimas cuando oigas a la gente decir que “han comprobado en su PC que pueden oír incluso más allá de los 20 000 Hz”. Si los altavoces, los auriculares, o la propia tarjeta de sonido no son lo suficientemente buenos, es probable que esos 20 000 Hz que parecen oírse sean realmente artefactos producidos por la mala calidad de los materiales, a una frecuencia menor (15 000 - 18 000 Hz). Un tono de prueba de 20 000 Hz reproducido correctamente en un equipo de alta fidelidad será inaudible para la mayoría de las personas. Si tú eres una excepción, considérate afortunado/a.

Así pues, y entrando ya en el tema de este post, ¿es realmente tan importante que seamos capaces de oír de 20 a 20 000 Hz?

Normalmente oímos mejor las frecuencias bajas que las altas, de tal modo que, con la edad, perdemos poco a poco la capacidad de oír los sonidos agudos, pero no tanto la de oír los sonidos graves. Existen pocas personas adultas capaces de oír bien los 20 000 Hz, y lo normal a partir de los 25 años es ir perdiendo la capacidad de oír las frecuencias superiores a los 15 000 - 16 000 Hz.

Entonces, uno puede preguntarse, “¿y si mi margen superior de audición actual está en 16 000 Hz y el máximo fisiológico para un ser humano son 20 000, ¿no es mucha pérdida de audición 4 000 Hz?”

La respuesta es que no. Y esto es debido a que el oído humano (el cerebro humano, hablando más propiamente) no oye de forma lineal, sino exponencial, tanto en lo referente a la intensidad (volumen) como a la frecuencia.

Hablemos primero del volumen.

La unidad de volumen del sonido que utilizamos en la práctica es el decibelio (dB), y es una unidad exponencial, de tal forma que cada diez decibelios la intensidad del sonido no aumenta en 10 unidades, sino que se multiplica por 10. Así, 10 dB corresponden a una intensidad 10 veces superior a 0 dB, 20 dB corresponden a una intensidad 100 veces superior a 0 dB, 30 dB corresponden a una intensidad 1000 veces superior a 0 dB, y así sucesivamente. Una respiración tranquila genera un sonido de 10 dB, mientras que una conversación normal lo genera de 40 dB. La diferencia entre ambos sonidos es de 30 dB, con lo que podemos concluir que el sonido de una conversación tiene una intensidad 1000 veces superior al de la respiración. Una aspiradora (70 dB) produce un sonido de intensidad 1000 veces superior al de una conversación, y un millón (sí, un millón) de veces superior al de la respiración. Un concierto de rock (120 dB) puede llegar a producir un volumen 100 000 veces superior al de una aspiradora, 100 millones de veces superior al de una conversación, y 100 mil millones de veces superior al de la respiración.

Nunca lo hubieses imaginado, ¿verdad?



Pues con la frecuencia sucede algo muy parecido.

En música, una octava son 8 notas consecutivas (empezando por el do, serían: do-re-mi-fa-sol-la-si-do).




Sabemos que, exactamente cada octava musical que subimos, se dobla la frecuencia. Así, el do0 (do-cero; el do de una octava por debajo de la más baja del piano) tiene 16.35 Hz, y el do1, 32.70 Hz (justo el doble).

La frecuencia del d02 (65.4 Hz) es el doble de la del do1, y el cuádruple de la del do0. La del do3 (130.8 Hz) es el doble de la del do2, el cuádruple de la del do1, y el óctuple de la del do0. Y, así, sucesivamente.



Si nuestra percepción de la frecuencia fuese lineal, el aumento en frecuencia de una nota con respecto a la anterior sería siempre el mismo, pero vemos que lo que realmente sucede es que la diferencia de frecuencia de una nota con respecto a la anterior crece a medida que avanzamos en la escala musical. De esto se desprende que, cuanto más aguda sea la nota, con menor precisión oiremos el sonido, pues, aunque la diferencia de frecuencia entre nota y nota será cada vez mayor, nosotros percibiremos siempre la misma diferencia musical (1 tono).

Vayámonos ahora a las frecuencias más agudas. Si pudiésemos ampliar las teclas del piano indefinidamente, tendríamos lo siguiente:

do9..............................8 372.02 Hz

...

do10...........................16 744.04 Hz

re10...........................18 735.40 Hz

mi10...........................21 039.62 Hz

...

do11...........................33 488.08 Hz


Ahora vemos más claramente que, a partir de los 16 000 Hz, nuestra percepción sonora es muy tosca. De hecho, una persona que deje de oír a partir de los 16 744 Hz se está perdiendo menos de dos notas (dos tonos) respecto al máximo teórico de 20 000 Hz. O, dicho de otro modo, un sonido de 20 000 Hz que no podamos oír podemos imaginárnoslo como el sonido más agudo que podamos percibir aumentado en sólo 2 o tres tonos.

Espero que te haya resultado interesante esta reflexión.

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