Tonalidad
¿Qué es la tonalidad?
La tonalidad es una medida de la calidad del sonido que se correlaciona con la forma en que los humanos perciben los componentes tonales del sonido. El análisis de la tonalidad identifica y mide los tonos en un determinado espectro de ruido. En acústica, la tonalidad es un tema de la psicoacústica, que estudia la correlación entre los estímulos acústicos y las sensaciones auditivas.
¿Qué es un espectro de frecuencias?
El espectro sonoro o un espectrograma es el resultado del proceso de análisis frecuencial de un sonido. El análisis de frecuencias divide el sonido complejo en octavas o terceras octavas.
¿Qué es la banda de octava?
Una banda de 1/1 de octava es una banda de frecuencias en la que la frecuencia más alta es el doble de la más baja. En la banda de 1/3 de octava, la frecuencia más alta es 1,26 veces menor que la frecuencia más baja.
Ejemplo de tonalidad de 1/3 de octava
El color amarillo en el ejemplo de tonalidad de la izquierda muestra el tono más pronunciado. El color naranja muestra los tonos adicionales que son 1/3 del ancho de banda del tono más alto. La línea roja es el contorno del nivel de sonoridad según la norma ISO 226:2003 que corresponde al tono más alto.
¿Qué es la frecuencia del sonido?
La frecuencia del sonido se define como el número de variaciones de presión por segundo y se expresa en hercios (Hz). Así, un silbido tiene una frecuencia alta mientras que un trueno lejano tiene una frecuencia baja. La frecuencia del sonido produce un tono sonoro.
¿Qué es un tono puro?
Un tono puro es un sonido que tiene una sola frecuencia. En realidad, no es habitual escuchar tonos puros, y la mayoría de los sonidos están compuestos por una variedad de frecuencias (ruido de banda ancha). Por ejemplo, incluso una sola nota en el piano tiene una forma de onda complicada.
¿Qué frecuencia es el ruido de banda ancha?
El ruido de banda ancha incluye una gama de frecuencias. Un ejemplo de ruido de banda ancha es el ruido blanco, que se asemeja al agua corriente, y se define como un ruido que se distribuye uniformemente por todo el espectro auditivo.
¿Cuál es el alcance de la audición?
El rango auditivo humano va de 0 dB a 130 dB en la gama de frecuencias de 20 Hz a 20.000 Hz (20 kHz). Aunque en física un aumento de 6 dB duplica la presión sonora, en la práctica se necesita un aumento de 10 dB para que el sonido se perciba como el doble de fuerte.
¿Qué son los contornos de igual sonoridad?
Los contornos de igualdad de sonoridad indican el nivel de dB necesario en cualquier frecuencia para dar la misma sonoridad aparente que un tono de 1 kHz. El oído humano no es igual de sensible a todas las frecuencias. Es más sensible a los sonidos entre 2 kHz y 5 kHz, y menos sensible a las frecuencias más altas y más bajas. Por ejemplo, un tono de 50 Hz debe ser 15 dB más alto que un tono de 1 kHz a un nivel de 70 dB para dar la misma sonoridad subjetiva.
¿Cómo detecta el oído la frecuencia del sonido?
El tímpano vibra con las frecuencias del sonido que recoge el oído externo. Tres pequeños huesos transmiten la vibración al oído interno. La membrana basilar tiene cientos de células ciliadas sensibles en su superficie. Cuando estas células ciliadas se deforman, se convierten en impulsos nerviosos que se envían al cerebro.
Tonalidad del ruido ambiental
¿Qué es la tonalidad del ruido?
Según la norma ISO/PAS 20065:2016 la tonalidad es la presencia de un tono en el ruido, cuyo nivel es inferior al de los restantes componentes de ruido en la banda crítica sobre la frecuencia del tono en menos del valor del índice de enmascaramiento, av.
¿Qué es el ruido tonal?
El ruido tonal es una característica del ruido en la ubicación del receptor que incluye tonos audibles. El ruido tonal se mide y analiza con un método de ingeniería o de encuesta según la norma ISO 1996-2.
¿Cuáles son los efectos de la molestia por tonalidad?
El ruido ambiental con una característica tonal (por ejemplo, el sonido de una sirena o el ruido del aire acondicionado) puede provocar molestias por ruido. Por lo tanto, la experiencia prolongada del ruido tonal puede provocar efectos negativos para la salud, como la alteración del sueño inducida por el ruido.
¿Qué es una frecuencia de tono?
La frecuencia de tono es una frecuencia de la línea espectral (o la frecuencia de la banda media del filtro de banda estrecha), a cuyo nivel el tono contribuye con más fuerza.
¿Qué es la audibilidad del tono?
La audibilidad del tono es la diferencia entre el nivel del tono y el umbral de enmascaramiento.
¿Qué es un ruido de enmascaramiento?
El ruido de enmascaramiento es el sonido que no pertenece al tono y que limita (enmascara) la audibilidad del tono. En el espectro, sólo afecta a la audibilidad el sonido que se encuentra dentro de un determinado rango de frecuencias alrededor del tono. Este rango se denomina banda crítica.
¿Qué es la banda crítica?
La banda crítica es un rango de frecuencias con un ancho de banda dentro del cual está centrado el tono. Si una banda crítica contiene varios tonos, se realiza una suma energética de los niveles de estos tonos. Los tonos que se encuentran fuera de la banda crítica sólo contribuyen en menor medida a la audibilidad dentro de la banda crítica.
¿Qué es un ajuste tonal?
La norma ISO 1996-1:2016 indica que debe añadirse un ajuste (penalización) al nivel de presión sonora medido de 3 dB a 6 dB si el tono es prominente. El ajuste depende de la audibilidad de un tono. El objetivo de añadir una penalización a un ruido tonal es expresar su molestia.
¿Cómo se mide la tonalidad?
Para el análisis de las frecuencias, debe establecerse el nivel de presión sonora continuo equivalente ponderado A, LAeq, basándose en las respectivas líneas espectrales. Si el espectro no está ponderado (lineal), debe corregirse a la ponderación A utilizando la norma IEC 61672-1. La evaluación de la tonalidad según la norma ISO 1996-2:2017 requiere la determinación del nivel del tono y del nivel del ruido de enmascaramiento en una banda crítica alrededor de la frecuencia del tono. Si una banda crítica contiene varios tonos, se realiza una suma energética de los niveles de estos tonos.
¿Cuáles son los métodos de evaluación de la tonalidad?
Hay dos métodos principales de medición de la tonalidad a los que se refiere la norma ISO 1996-2: el método FFT y el método de 1/3 de octava. El método FFT se describe en la norma ISO/PAS 20065:2016 y en el método nórdico conjunto. El método de 1/3 de octava se utiliza, por ejemplo, en el Reino Unido (BS 7445) e Italia (Ley italiana 447/95).
¿Cuál es la diferencia entre el método FFT y el de 1/3 de octava?
El método de tonalidad FFT es más preciso y se aplica a los sonidos complejos, como el ruido de las turbinas eólicas. El de 1/3 de octava no se recomienda cuando la frecuencia de interés es inferior a 500 Hz.
¿Qué es un método de sondeo?
Según la norma ISO 1996-2, el método de estudio de la tonalidad compara el nivel de presión sonora en la banda de 1/3 de octava con los valores de las dos bandas adyacentes de un tercio de octava. Si el nivel de presión sonora en la banda de 1/3 de octava supera el nivel en las dos bandas adyacentes, el tono es prominente. El nivel de diferencia varía con la frecuencia: 15 dB en las bandas de un tercio de octava de baja frecuencia (25 Hz a 125 Hz), 8 dB en las bandas de frecuencia media (160 Hz a 400 Hz) y 5 dB en las bandas de alta frecuencia (500 Hz a 10 000 Hz).
¿Qué instrumentos se utilizan para medir la tonalidad del ruido?
Para las mediciones de tonalidad se utilizarán sonómetros que cumplan los requisitos de la clase 1 de la norma IEC 61672-1.
¿Cuáles son las aplicaciones de la tonalidad?
Ejemplos de mediciones de tonalidad: Equipos eléctricos médicos: Equipo de terapia de la apnea del sueño (ISO 80601-2-70: 2015); Aparatos accionados por motor (domésticos y comerciales (CSA C22.2 NO 68); Acústica – Paisajes sonoros (ISO / TS 12913-2: 2018); ISO 3095: 2013 – Acústica – Aplicaciones ferroviarias. Para la evaluación de la tonalidad de los parques eólicos se utilizan las normas internacionales ISO 1996-2:2017 e ISO/PAS 20065:2016
e IEC 61400-11:2012.
Ejemplos de tonalidad FFT
Los ejemplos de tonalidad se basan en el análisis espectral de 3 segundos:
Ejemplo 1
Tonos encontrados: 7
- Banda crítica: 203 Hz – 306 Hz;
- Nivel de tono, LT: 50,4 dB;
- Nivel de ruido, LG: 25,3 dB;
- Audibilidad, L: 43,1 dB
- Ajuste tonal, Kt: 6,0 dB;
- Media L: 56,8 dB;
- U90%, incertidumbre ampliada: 2,5 dB
Ejemplo 2
Tonos encontrados: 6
- Banda crítica: 443 Hz – 559 Hz;
- Nivel de tono, LT: 66,1 dB;
- Nivel de ruido, LG: 21,3 dB;
- Audibilidad, L: 31,2 dB
- Ajuste tonal, Kt: 6,0 dB;
- Media L: 56,8 dB;
- U90%, incertidumbre ampliada: 2,5 dB
Ejemplo 3
Tonos encontrados: 17
- Banda crítica: 921 Hz – 1,08 kHz;
- Nivel de tono, LT: 85,5 dB;
- Nivel de ruido, LG: 27,8 dB;
- Audibilidad, L: 60,5 dB
- Ajuste tonal, Kt: 6,0 dB;
- Media L: 56,8 dB;
- U90%, incertidumbre ampliada: 2,5 dB
Tonalidad psicoacústica
¿Cuáles son las propiedades psicométricas del ruido?
La sonoridad, el ruido y la molestia son las tres propiedades psicométricas del ruido.
¿Por qué medir la tonalidad?
El objetivo de la evaluación de la tonalidad es calificar la molestia de los tonos. Si el ruido incluye un tono audible, esto hará que el ruido sea más molesto que lo indicado por el LAeq. La molestia adicional causada por el tono se tiene en cuenta añadiendo un ajuste al LAeq.
¿Cuál es la aplicación de la tonalidad psicoacústica?
La molestia del sonido tonal es uno de los factores más importantes para los automóviles y vehículos eléctricos u otros productos que emiten sonidos tonales. Otro ejemplo de aplicación es el ruido emitido por equipos de telecomunicaciones (ECMA-74).
