Introducción a la Acústica y al Audio

IntroducciónPresentación del tema

Un ingeniero en Electrónica trabaja con el sonido más de lo que parece: diseña el preamplificador de un micrófono, el amplificador de un altavoz, el filtro digital de unos audífonos, el sistema que verifica que un producto no exceda cierto nivel de ruido o el banco de pruebas que mide la distorsión de un equipo de audio. En todos los casos hay una frontera entre dos mundos: el acústico, donde el sonido es una variación de presión en el aire, y el eléctrico, donde es un voltaje que se puede amplificar, digitalizar y procesar.

Este tema construye el mapa de esa frontera. Empieza por la física de la onda sonora y la escala de decibeles, pasa por la audición humana (que define qué se mide y cómo), presenta el sonómetro y los parámetros que exigen las normas, describe cómo se propaga el sonido en exteriores y en recintos, y termina con la cadena de audio: transductores, niveles eléctricos y audio digital.

Cada sección introduce los conceptos, las ecuaciones esenciales y, cuando aplica, un ejemplo numérico. Los temas posteriores desarrollarán por separado la psicoacústica, la medición normalizada, la acústica de recintos, los transductores, el audio analógico y el audio digital.

Convenciones del texto

• Términos en inglés: se indican en cursiva la primera vez que aparecen, porque son los que se encuentran en hojas de datos, normas y manuales. El glosario reúne ambos idiomas.
• Unidades: Sistema Internacional, con punto decimal. Los niveles se expresan en dB indicando siempre la referencia (dB SPL, dBu, dBFS) o la ponderación (dB(A), dB(C)).
• Recuadros: Ejemplo para cálculos resueltos, En la práctica para mediciones y Error frecuente para fallas típicas.

Acústica y audio: el campo de estudio

La acústica es la rama de la física que estudia la generación, propagación y recepción de ondas mecánicas en medios elásticos: gases, líquidos y sólidos. El audio es la parte de la ingeniería que se ocupa del sonido audible como señal: captarlo, convertirlo en señal eléctrica, procesarlo, almacenarlo, transmitirlo y reproducirlo. Ambos se encuentran en la electroacústica, la disciplina de los transductores que convierten entre energía acústica y eléctrica: micrófonos, altavoces, audífonos e hidrófonos.

Tabla 1. Áreas de la acústica y el audio, y su relación con la Electrónica.

La medición objetiva es el hilo que une todas estas áreas. La percepción de un sonido depende del oyente, del contexto y de la hora del día; una medición con un instrumento calibrado y un procedimiento normalizado da un valor reproducible y defendible ante un cliente, un auditor o una autoridad. Por eso buena parte de este tema está dedicada a cómo se mide el sonido.

Naturaleza física del sonido

Físicamente, el sonido es una perturbación de presión que se propaga en un medio elástico. Las partículas de aire no viajan con la onda: oscilan alrededor de su posición de equilibrio y transmiten la perturbación a sus vecinas, formando zonas de compresión (presión por encima de la atmosférica) y de rarefacción (por debajo). Lo que el oído y el micrófono detectan es la presión sonora p, la pequeña variación que se superpone a la presión atmosférica P₀ ≈ 101 325 Pa.

Velocidad, frecuencia y longitud de onda

En el aire, la velocidad del sonido depende principalmente de la temperatura:

La frecuencia f es el número de ciclos de presión por segundo (Hz) y la longitud de onda λ es la distancia que recorre la onda en un ciclo:

Tabla 2. Longitud de onda en el aire para frecuencias representativas.

El rango audible de un adulto joven va aproximadamente de 20 Hz a 20 kHz: tres décadas en frecuencia y un factor de 1 000 en longitud de onda. Esta enorme variación explica por qué no existe un solo material absorbente, un solo altavoz ni un solo micrófono que se comporte igual en todo el rango. Por debajo de 20 Hz se habla de infrasonido y por encima de 20 kHz, de ultrasonido.

Presión, intensidad e impedancia acústica

La presión sonora se especifica por su valor eficaz (RMS), igual que un voltaje de CA. La intensidad I es la potencia acústica que atraviesa una unidad de área (W/m²). En una onda plana, presión e intensidad se relacionan mediante la impedancia característica del medio, Z₀ = ρc ≈ 413 Pa·s/m (rayl) para aire a 20 °C:

La analogía eléctrica es directa: la presión equivale al voltaje, la velocidad de partícula a la corriente y ρc a una resistencia. Esta analogía es la base de los circuitos equivalentes con los que se modelan micrófonos y altavoces.

La potencia acústica W (watts) es una propiedad de la fuente, independiente de dónde se mida; la presión sonora depende de la distancia y del entorno. Es la misma diferencia que hay entre la potencia de un foco y la iluminación que produce sobre una mesa.

Tipos de sonido

• Tono puro: una sola frecuencia senoidal. Raro en la naturaleza, pero es la señal básica de calibración y de prueba.
• Sonido complejo periódico: una fundamental y sus armónicos; voces e instrumentos musicales. El contenido armónico define el timbre.
• Ruido de banda ancha: energía repartida en un espectro continuo. El ruido blanco tiene igual densidad espectral por hertz; el ruido rosa, igual energía por octava (cae 3 dB/octava) y es la señal habitual para medir sistemas de audio y salas.
• Sonido impulsivo: duración menor a 1 s, típicamente de milisegundos (golpes, prensas, disparos). Exige instrumentación con detector de pico.

El decibel y los niveles sonoros

El oído detecta presiones desde unos 20 µPa hasta más de 200 Pa, una relación de 10⁷:1. Manejar ese rango en pascales es incómodo y, además, la percepción de intensidad es aproximadamente logarítmica. Por eso se usa el decibel: una relación logarítmica entre una magnitud y una referencia acordada.

Nivel de presión sonora

La referencia de 20 µPa corresponde aproximadamente al umbral de audición a 1 kHz. Con ella, el rango de 10⁷:1 en presión se convierte en 0 a 140 dB. Algunas equivalencias que conviene memorizar:

• 1 Pa = 94 dB SPL: el nivel de la mayoría de los calibradores acústicos.
• Duplicar la presión: +6 dB. Multiplicarla por 10: +20 dB.
• Duplicar la potencia o la intensidad (por ejemplo, dos fuentes iguales en lugar de una): +3 dB.

Otros niveles: potencia e intensidad

Tabla 3. Niveles acústicos y sus referencias. En campo libre, L_p ≈ L_I.

Las hojas de datos de máquinas y electrodomésticos declaran el nivel de potencia sonora L_W porque no depende del lugar de instalación. A partir de él se estima la presión en un punto (sección 1.7).

Suma y resta de niveles

Los decibeles no se suman aritméticamente. Para fuentes incoherentes (no correlacionadas, como dos máquinas distintas) se suman las energías:

La misma idea, al revés, permite restar el ruido de fondo L_N de una medición total L_S+N para obtener el nivel de la fuente sola:

Audición y psicoacústica

Todo lo que se mide en acústica se mide, al final, para relacionarlo con lo que percibe una persona. Por eso los instrumentos de medición imitan, en forma simplificada, algunas propiedades del oído.

El oído como sistema

Visto como ingeniero, el oído medio es un transformador de impedancia. Sin él, casi toda la energía se reflejaría en la interfaz aire–líquido. La relación de áreas tímpano/ventana oval (≈ 17:1) y la palanca de los huesecillos (≈ 1.3) dan una ganancia de presión de unos 25 dB. La cóclea funciona como un banco de filtros continuo: la base responde a las frecuencias altas y el ápice a las bajas.

Rango de audición

El oído no es igualmente sensible a todas las frecuencias. Es más sensible entre 2 y 5 kHz, donde se concentra la información de las consonantes, y pierde sensibilidad rápidamente en los graves: a 50 Hz, el umbral está unos 40 dB por encima del de 1 kHz. Con la edad se pierden primero las frecuencias altas (presbiacusia).

Sonoridad: fones y sones

Las curvas de igual sonoridad (ISO 226) unen los pares frecuencia–nivel que un oyente promedio percibe igual de fuertes que un tono de 1 kHz. El nivel de sonoridad se expresa en fones (phon): un sonido tiene N fones si se percibe tan fuerte como un tono de 1 kHz a N dB SPL.

Algunas reglas útiles de la psicoacústica:

• +10 dB ≈ el doble de sonoridad percibida. La escala en sones es lineal con la percepción: S = 2^{(P − 40)/10}, con P en fones; 40 fones = 1 son.
• Diferencia apenas perceptible (JND): alrededor de 1 dB en condiciones de laboratorio con tonos; en ambientes reales, unos 3 dB. Un cambio de 5 dB es claramente perceptible.
• Enmascaramiento: un sonido intenso vuelve inaudibles a otros más débiles de frecuencia cercana, sobre todo hacia frecuencias más altas. Los códecs con pérdida (MP3, AAC) lo aprovechan para descartar información que no se oiría.
• Sonidos breves: por debajo de unos 70–200 ms, el oído integra la energía y percibe el sonido menos fuerte de lo que es. El riesgo de daño, en cambio, no disminuye en la misma proporción: un impulso de 140 dB puede lesionar aunque parezca "corto".

Medición del sonido: el sonómetro

El sonómetro (sound level meter, SLM) es el instrumento básico de la acústica. Convierte la presión sonora en un voltaje con un micrófono de medición, le aplica filtros que imitan aproximadamente al oído, calcula el valor cuadrático medio con una constante de tiempo definida y presenta el resultado en decibeles. Su desempeño está normalizado por la IEC 61672-1, que sustituyó a las antiguas IEC 651 e IEC 804.

• Micrófono de condensador: el tipo usado en medición por su estabilidad, bajo ruido propio y respuesta plana. Los de ½″ son el estándar general; los de ¼″ y ⅛″ se usan para niveles muy altos y frecuencias altas.
• Preamplificador: la cápsula es una fuente capacitiva de unos 15–20 pF; el preamplificador presenta una impedancia de entrada de gigaohms para no cargarla y permitir respuesta hasta pocos hertz.
• Detector RMS y logaritmo: elevan al cuadrado, promedian y convierten a dB. En los instrumentos actuales todo esto ocurre en un DSP después de un ADC de alto rango dinámico.

La norma define dos clases de exactitud: la clase 1 para mediciones de precisión, laboratorio y trabajo legal o contractual, y la clase 2 para uso general, con tolerancias más amplias, sobre todo en los extremos del rango de frecuencia. Para evaluaciones de cumplimiento normativo se exige típicamente clase 1, o clase 2 como mínimo.

Ponderación frecuencial

Tabla 4. Ponderaciones frecuenciales vigentes. Las ponderaciones B y D están obsoletas y ya no forman parte de IEC 61672.

Ponderación temporal (respuesta del detector)

El detector promedia exponencialmente el cuadrado de la presión con una constante de tiempo τ:

• F (Fast, τ = 125 ms): sigue fluctuaciones moderadas. Es la más usada.
• S (Slow, τ = 1 s): suaviza las fluctuaciones; facilitaba la lectura en instrumentos de aguja.
• I (Impulse, 35 ms de subida y decaimiento lento de 1.5 s): fue pensada para ruidos impulsivos. Ya no es obligatoria en IEC 61672 y no se recomienda para evaluar riesgo auditivo.

Parámetros que mide un sonómetro moderno

Tabla 5. Parámetros más comunes. La primera letra del subíndice indica la ponderación frecuencial y la segunda, la temporal.

Análisis en bandas

Cuando hay que identificar la causa de un ruido o diseñar su control, el nivel global no basta: se divide el espectro con filtros normalizados (IEC 61260-1). En los filtros de octava, la frecuencia superior es el doble de la inferior; en los de tercio de octava, la relación es 2^1/3. Las frecuencias centrales de octava son 31.5, 63, 125, 250, 500 Hz, 1, 2, 4, 8 y 16 kHz; de 20 Hz a 20 kHz hay 31 bandas de tercio de octava. Los filtros son de ancho de banda porcentual constante, por lo que en una escala logarítmica todos se ven del mismo ancho.

Calibración

Antes y después de cada serie de mediciones se coloca un calibrador acústico (IEC 60942) sobre el micrófono. Genera un tono de 1 kHz a 94 dB (1 Pa) o 114 dB (10 Pa); como la ponderación A vale 0 dB a 1 kHz, la lectura debe ser la misma en A, C y Z.

Exposición al ruido y dosimetría

El sonido transporta energía, y el daño auditivo depende de la energía total recibida: nivel y duración. Cuando el nivel varía, se representa con un solo número, el nivel continuo equivalente L_eq: el nivel constante que, en el mismo tiempo, entregaría la misma energía.

Los sonómetros integradores calculan L_eq directamente. Para personas que se desplazan entre áreas se usa el dosímetro: un sonómetro integrador portátil cuyo micrófono se coloca en el hombro, cerca del oído más expuesto, durante la jornada.

Criterios de exposición

Cada criterio define un nivel de referencia para 8 h y una tasa de intercambio q: cuántos decibeles más reducen a la mitad el tiempo permitido. Con q = 3 dB se respeta el principio de igual energía; con q = 5 dB se asume cierta recuperación entre exposiciones.

donde C_i es el tiempo real de exposición al nivel L_i y T_i el tiempo permitido a ese nivel. Una dosis D > 100 % excede el límite.

Tabla 6. Criterios de exposición ocupacional al ruido. ISO 1999 no fija límites: proporciona el modelo para estimar la pérdida auditiva esperada en función de la exposición.

Propagación y campos sonoros

Campo libre y ley del cuadrado inverso

En campo libre (sin superficies reflectoras), la potencia de una fuente puntual se reparte sobre esferas cada vez mayores. La intensidad cae con el cuadrado de la distancia (I ∝ 1/r²) y la presión, con la distancia (p ∝ 1/r). En ambos casos, el nivel disminuye 6 dB cada vez que se duplica la distancia:

El factor de directividad Q vale 1 para una fuente en el espacio libre, 2 para una fuente sobre el piso (radiación hemisférica, que equivale a −8 dB en lugar de −11 dB), 4 en la unión de dos superficies y 8 en una esquina. Por eso una máquina colocada en una esquina "suena" más fuerte.

El sonido en una sala

En un recinto, el nivel en un punto es la suma del sonido directo y del sonido reverberante, formado por todas las reflexiones. Con la teoría estadística de salas:

donde S es la superficie interior total y ᾱ el coeficiente de absorción promedio. La distancia a la que ambos términos son iguales es el radio crítico r_c = √(QR/16π).

• Campo próximo (near field): a menos de una longitud de onda o de unas dos veces la dimensión mayor de la máquina, el nivel cambia mucho con pequeños desplazamientos. No se debe medir ahí para caracterizar la fuente.
• Campo libre (far field, dominado por el sonido directo): el nivel cae 6 dB por duplicación de distancia. Es la zona adecuada para medir la emisión de la fuente.
• Campo reverberante: más allá del radio crítico, el nivel es casi constante. Aquí se mide lo que recibe un trabajador o un oyente, no lo que emite la fuente.

Existen recintos especiales para lograr cada condición en forma ideal: la cámara anecoica (todas las superficies absorbentes, campo libre) y la cámara reverberante (superficies duras y no paralelas, campo difuso), usadas para medir potencia sonora y caracterizar productos (ISO 3744/3745, ISO 3741).

El micrófono de medición en el campo sonoro

A frecuencias altas, el propio micrófono perturba el campo que mide: un micrófono de ½″ (12.7 mm) es comparable a λ por encima de unos 5 kHz y produce una sobrepresión en su diafragma. Los micrófonos de medición se diseñan para compensar ese efecto según el tipo de campo:

Tabla 7. Respuestas de los micrófonos de medición. Muchos sonómetros incluyen una corrección electrónica o un adaptador para cambiar de campo libre a incidencia aleatoria.

Acústica de recintos y control de ruido

Cuando una onda incide sobre una superficie, su energía se divide en una parte reflejada, una absorbida (convertida en calor) y una transmitida al otro lado. De esa división salen los dos problemas clásicos de la acústica de edificios, que a menudo se confunden:

• Acondicionamiento acústico: controlar cómo suena el sonido dentro del recinto (reverberación, ecos, inteligibilidad). Se logra con materiales absorbentes (porosos: espumas, fibra de vidrio, lana mineral) y difusores.
• Aislamiento acústico: impedir que el sonido pase de un recinto a otro. Se logra con masa, hermeticidad y desacoplamiento (paredes dobles, soportes elásticos). Una espuma absorbente casi no aísla.

Tiempo de reverberación

El tiempo de reverberación T₆₀ es el tiempo que tarda el nivel en caer 60 dB después de apagar una fuente. Es el parámetro más importante de una sala. Para salas con absorción moderada se estima con la ecuación de Sabine:

Modos de sala y frecuencia de Schroeder

A baja frecuencia, una sala rectangular se comporta como un resonador con modos discretos. Los modos axiales, los más intensos, ocurren a f = n c/(2L) para cada dimensión L. En el salón del ejemplo, los primeros modos axiales están en 17, 21 y 57 Hz. Por debajo de la frecuencia de Schroeder, f_S ≈ 2000 √(T₆₀/V) (≈ 91 Hz en el ejemplo), la respuesta de la sala varía fuertemente de un punto a otro y la teoría estadística de la ecuación (11) deja de ser válida. Es la razón por la que los graves son el problema principal de los estudios y cuartos de control pequeños.

Aislamiento: la ley de masa

Para una pared simple, el índice de reducción sonora crece con la masa por unidad de área m′ (kg/m²) y con la frecuencia:

Duplicar la masa o la frecuencia aumenta el aislamiento unos 6 dB. Una placa de tablaroca de 12.5 mm (≈ 10 kg/m²) da unos 27 dB a 500 Hz. Las paredes reales se apartan de esta ley en la frecuencia de coincidencia y en la resonancia de las paredes dobles; además, una rendija mínima arruina el aislamiento de una pared masiva. El desempeño global se resume con índices de un solo número (R_w, STC).

Evaluación con curvas NR y control del ruido

Cuando un ruido excede un criterio, se mide su espectro en bandas de octava y se compara con familias de curvas de evaluación, como las curvas NR (Noise Rating) o las NC y RC usadas en climatización. El índice es la curva más baja que no rebasa el espectro en ninguna banda.

Las medidas de control siguen siempre la misma jerarquía, de la más a la menos efectiva:

1. En la fuente: rediseño, mantenimiento, balanceo, cambio de proceso, velocidades menores, silenciadores en escapes.
2. En la trayectoria: encerramientos, barreras, tratamiento absorbente del local, aisladores de vibración, distancia.
3. Medidas administrativas: rotación de personal y programación de tareas ruidosas para reducir la dosis individual.
4. En el receptor: protección auditiva personal (tapones, orejeras). Es el último recurso, no la solución de fondo.

Del sonido a la señal: transductores y niveles

Una cadena de audio convierte el sonido en señal eléctrica, la procesa y la convierte de nuevo en sonido. En cada etapa la señal cambia de naturaleza y de nivel, y cada etapa agrega ruido y distorsión.

Transductores de entrada: micrófonos

La sensibilidad de un micrófono se especifica en mV/Pa o en dBV/Pa (dB respecto a 1 V con 94 dB SPL). Junto con el ruido propio (en dB(A) SPL equivalente) y el nivel máximo (para 0.5 % o 1 % de THD), define su rango dinámico.

Tabla 8. Tipos de micrófono. Además del principio de transducción, cada uno tiene un patrón polar: omnidireccional, cardioide, supercardioide o bidireccional (figura de 8).

Transductores de salida: altavoces

La sensibilidad de un altavoz es el nivel que produce a 1 m con 1 W (o con 2.83 V, que es 1 W en 8 Ω). Valores típicos: 85–90 dB en bocinas domésticas, 95–105 dB en sistemas profesionales. El nivel a 1 m con una potencia P es L = S + 10 log P: cada vez que se duplica la potencia se ganan solo 3 dB, y para ganar 10 dB se necesita 10 veces la potencia. La eficiencia de un altavoz de radiador directo suele ser menor al 1 %: casi toda la potencia eléctrica se convierte en calor en la bobina.

Niveles eléctricos

Tabla 9. Unidades de nivel eléctrico en audio. +4 dBu y −10 dBV difieren 11.8 dB.

Diagrama de niveles y estructura de ganancia

Cada equipo tiene un piso de ruido y un nivel de recorte (clipping). La señal debe viajar a un nivel nominal suficientemente alto para quedar lejos del ruido y suficientemente bajo para dejar margen a los picos (headroom). Ajustar la ganancia de cada etapa con ese criterio se llama estructura de ganancia (gain staging).

Audio digital

Para procesar, almacenar o transmitir audio digitalmente, la señal se muestrea a intervalos regulares T_s = 1/f_s y cada muestra se cuantiza con N bits. Estos fundamentos se desarrollan en el tema de Procesadores Digitales de Señal; aquí se resumen las consecuencias para el audio.

• Teorema de muestreo (Nyquist–Shannon): se debe cumplir f_s > 2 f_máx. Cualquier componente por encima de f_s/2 se "dobla" hacia abajo como alias. Por eso todo ADC lleva antes un filtro anti-aliasing; los convertidores sigma-delta modernos lo resuelven con sobremuestreo y filtrado digital.
• Cuantización: para una senoidal de escala completa y un cuantizador ideal, la relación señal a ruido de cuantización es:

Los 146 dB teóricos de 24 bits superan el ruido térmico de cualquier circuito analógico; un convertidor real de 24 bits logra entre 110 y 125 dB de rango dinámico. Los bits extra no "suenan mejor": dan margen para trabajar con headroom amplio sin acercarse al ruido.

• Dither: al reducir la resolución (de 24 a 16 bits, por ejemplo) se suma un ruido aleatorio de muy bajo nivel antes de recuantizar. Convierte la distorsión de cuantización, correlacionada con la señal y muy audible en pasajes suaves, en un ruido de fondo uniforme y menos molesto.
• Recorte digital: por encima de 0 dBFS no hay margen; la señal se recorta de forma abrupta y genera armónicos que, además, pueden producir alias.

Tabla 10. Frecuencias de muestreo y resoluciones habituales.

Medición en la práctica

Medición de equipos de audio

Los equipos electrónicos de audio (preamplificadores, mezcladoras, amplificadores, interfaces) se caracterizan con un generador de bajo ruido y distorsión y un analizador de audio, siguiendo procedimientos como AES17 (equipos digitales) o IEC 60268-3 (amplificadores):

Tabla 11. Parámetros básicos de un equipo de audio. Siempre deben indicarse las condiciones: nivel, carga, ancho de banda de medición y ponderación.

Para sistemas acústicos completos (altavoces, salas) se mide la respuesta al impulso excitando con un barrido senoidal exponencial o una secuencia de máxima longitud (MLS). De ella se obtienen la respuesta en frecuencia, la fase, el tiempo de reverberación y los parámetros de inteligibilidad.

Procedimiento de medición acústica

1. Identificar la norma o el procedimiento aplicable y los requisitos del instrumento (clase, ponderaciones, análisis en bandas).
2. Verificar baterías del sonómetro y del calibrador, y la vigencia de su calibración de laboratorio.
3. Calibrar en campo antes de empezar y registrar la lectura.
4. Hacer un croquis del lugar y mediciones de orientación antes de las definitivas; si la fuente no es evidente, escuchar con audífonos conectados a la salida AC del instrumento.
5. Elegir la ponderación (normalmente A, y C para pico) y el parámetro (L_Aeq, L_AFmax, L_Cpeak, espectro).
6. Posicionar y orientar el micrófono según el tipo de campo; usar pantalla antiviento y alejarse de superficies reflectoras.
7. Medir el ruido de fondo con la fuente apagada y aplicar la corrección de la ecuación (6) si corresponde.
8. Verificar la calibración al terminar y documentar todo en el informe.

Resumen

• El sonido es una variación de presión que se propaga a ≈ 343 m/s en el aire; λ = c/f va de 17 m a 1.7 cm en el rango audible.
• El nivel de presión sonora es L_p = 20 log(p/20 µPa); 1 Pa = 94 dB SPL. Los niveles de fuentes incoherentes se suman por energía: dos fuentes iguales dan +3 dB.
• El oído es más sensible entre 2 y 5 kHz y poco sensible en graves; las curvas de igual sonoridad (ISO 226) explican la ponderación A.
• Un sonómetro (IEC 61672) se configura con ponderación frecuencial (A, C, Z) y temporal (F, S) y se calibra antes y después de medir. El ruido impulsivo se evalúa con L_Cpeak.
• La exposición se resume con L_Aeq y la dosis; en México, NOM-011-STPS-2001: 90 dB(A) en 8 h con intercambio de 3 dB.
• En campo libre el nivel cae 6 dB al duplicar la distancia; en una sala, más allá del radio crítico, domina el campo reverberante.
• El tiempo de reverberación (T₆₀ = 0.161 V/A) es el parámetro clave de un recinto. Absorber no es lo mismo que aislar: el aislamiento depende de la masa y la hermeticidad.
• En la cadena de audio, los niveles se expresan en dB SPL, dBu, dBV y dBFS; el rango dinámico es la suma de headroom y SNR, y la ganancia se da lo antes posible.
• El audio digital requiere f_s > 2 f_máx con filtro anti-aliasing; cada bit aporta ≈ 6 dB de rango dinámico teórico.

Glosario ES / EN

Presión sonorasound pressure

Variación de presión respecto a la atmosférica producida por una onda sonora.

Nivel de presión sonorasound pressure level, SPL

20 log(p/20 µPa), en dB.

Nivel de potencia sonorasound power level, SWL

Potencia acústica de una fuente en dB re 1 pW; no depende del entorno.

Longitud de ondawavelength

Distancia que recorre la onda durante un ciclo, λ = c/f.

Ruido rosapink noise

Ruido con igual energía por octava; señal de prueba de salas y sistemas.

Curvas de igual sonoridadequal-loudness contours

Niveles que se perciben igual de fuertes a distintas frecuencias (ISO 226).

Fon / sonphon / sone

Unidades de nivel de sonoridad y de sonoridad percibida.

Enmascaramientomasking

Reducción de la audibilidad de un sonido por la presencia de otro.

Sonómetrosound level meter, SLM

Instrumento normalizado para medir niveles sonoros (IEC 61672).

Ponderación frecuencialfrequency weighting

Filtro normalizado A, C o Z aplicado a la señal del micrófono.

Ponderación temporaltime weighting

Constante de tiempo del detector: F, S o I.

Nivel continuo equivalenteequivalent continuous level, Leq

Nivel constante con la misma energía que el nivel variable en el mismo tiempo.

Nivel de exposición sonorasound exposure level, SEL

Energía de un evento normalizada a 1 s.

Dosímetronoise dosimeter

Sonómetro integrador portátil para la exposición personal.

Tasa de intercambioexchange rate

Aumento de nivel que reduce a la mitad el tiempo permisible.

Campo libre / difusofree field / diffuse field

Campo sin reflexiones / con energía uniforme en todas direcciones.

Radio críticocritical distance

Distancia a la que el sonido directo y el reverberante son iguales.

Tiempo de reverberaciónreverberation time, T60

Tiempo para que el nivel caiga 60 dB tras apagar la fuente.

Coeficiente de absorciónabsorption coefficient

Fracción de la energía incidente que no se refleja.

Índice de reducción sonorasound reduction index, R / TL

Aislamiento de una partición, 10 log(1/τ).

Margen de sobrecargaheadroom

Diferencia entre el nivel nominal y el nivel de recorte.

Estructura de gananciagain staging

Distribución de ganancias para optimizar SNR y headroom en la cadena.

Escala completa digitaldB full scale, dBFS

Nivel relativo al máximo representable por un convertidor.

Submuestreo con aliasaliasing

Aparición de frecuencias falsas al muestrear por debajo de Nyquist.

Distorsión armónica total más ruidoTHD+N

Todo lo que no es la señal de prueba, respecto a ella.

Bibliografía

Libros y guías

1. Brüel & Kjær. Measuring Sound. Nærum, Dinamarca, revisión de septiembre de 1984.
2. Brüel & Kjær. Noise Control: Principles and Practice, 1982.
3. Kinsler, L. E., Frey, A. R., Coppens, A. B., y Sanders, J. V. Fundamentals of Acoustics, 4.ª ed. Wiley, 2000.
4. Beranek, L. L., y Mellow, T. J. Acoustics: Sound Fields, Transducers and Vibration, 2.ª ed. Academic Press, 2019.
5. Everest, F. A., y Pohlmann, K. C. Master Handbook of Acoustics, 6.ª ed. McGraw-Hill, 2015.
6. Bies, D. A., Hansen, C. H., y Howard, C. Q. Engineering Noise Control, 5.ª ed. CRC Press, 2017.
7. Kuttruff, H. Room Acoustics, 6.ª ed. CRC Press, 2016.
8. Fastl, H., y Zwicker, E. Psychoacoustics: Facts and Models, 3.ª ed. Springer, 2007.
9. Davis, D., y Patronis, E. Sound System Engineering, 3.ª ed. Focal Press, 2006.
10. Pohlmann, K. C. Principles of Digital Audio, 6.ª ed. McGraw-Hill, 2011.

Normas

1. IEC 61672-1:2013. Electroacoustics — Sound level meters — Part 1: Specifications.
2. IEC 60942. Electroacoustics — Sound calibrators.
3. IEC 61260-1:2014. Electroacoustics — Octave-band and fractional-octave-band filters.
4. ISO 226. Acoustics — Normal equal-loudness-level contours (las curvas de este tema se calcularon con la edición 2003; existe una revisión de 2023).
5. ISO 1996-1:2016 e ISO 1996-2:2017. Description, measurement and assessment of environmental noise.
6. ISO 9612:2009. Determination of occupational noise exposure — Engineering method.
7. ISO 1999:2013. Estimation of noise-induced hearing loss.
8. ISO 3744 / ISO 3746. Determinación del nivel de potencia sonora de fuentes de ruido.
9. ISO 3382-1:2009. Medición de parámetros acústicos de recintos.
10. NOM-011-STPS-2001. Condiciones de seguridad e higiene en los centros de trabajo donde se genere ruido. Diario Oficial de la Federación, México.
11. NOM-081-SEMARNAT-1994. Límites máximos permisibles de emisión de ruido de fuentes fijas.
12. Directiva 2003/10/CE del Parlamento Europeo, sobre la exposición de los trabajadores al ruido.
13. AES17. AES standard method for digital audio engineering — Measurement of digital audio equipment.