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Esta sección es una presentación preliminar de los conceptos básicos de acústica tal como se usan en la investigación fonética.
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Este
es el tema central en fonética acústica. Es imprescindible
una buena comprensión de las nociones básicas relacionadas
con el concepto físico de onda.
Puedes
revisar los enlaces en Wikipedia referidos a onda
y, específicamente, a onda
sonora.
Recomiendo leer detenidamente, en cada caso, el párrafo inicial
que corresponde propiamente a la definición.
En primer lugar, recomiendo ver este interesantes video. Enlace.
En este enlace de Zona Land (elaborada por Edward A. Zobel) aparece un gráfico con una onda a la que le puedes modificar la amplitud, la longitud de la onda [wavelength] y la fase (dado que la fase de una onda no es demasiado relevante para la percepción del habla, puedes no considerar este aspecto). El efecto es puramente gráfico, y sirve para ver cómo cambia la forma de la onda en la medida en que modificas alguna de sus propiedades.
En este enlace de Zona Land (elaborada por Edward A. Zobel) aparece un gráfico con una onda a la que le puedes modificar la amplitud, la longitud de la onda [wavelength] y la fase (dado que la fase de una onda no es demasiado relevante para la percepción del habla, puedes no considerar este aspecto). El efecto es puramente gráfico, y sirve para ver cómo cambia la forma de la onda en la medida en que modificas alguna de sus propiedades.
Dada una onda,
| a. ¿cómo se modificará su gráfico de forma de onda si aumenta al doble su amplitud? |
| b. ¿cómo se modificará el gráfico de la forma de onda si la frecuencia disminuye a la mitad? |
| Para profundizar en esta materia puedes revisar este enlace |
En
el siguiente enlace (creado por Walter Fendt y traducido por J. Muñoz)
puedes ver una simulación de un resorte que oscila. Tienes la posibilidad
de manipular muchas variables que afectan la forma de la onda resultante.
Selecciona
Elongación para observar el movimiento del resorte. Lo importante
de la observación de esta página es que veas la relación
causal entre el movimiento vertical del peso sostenido por el resorte
y el dibujo de la forma de la onda.
| Audición de ondas | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Ejercicio de audición de ondas Nº 1. Aquí puedes escuchar ondas de diferentes Hz, todas de la misma amplitud: | ||||||||||||||||||||||||||||||
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Ejercicio
de audición de ondas Nº 2. Aquí tienes varias
ondas de 500 Hz pero de diferente amplitud (la segunda es la mitad
de la primera; la tercera es la mitad de la segunda y la cuarta
es la la mitad de la tecera. |
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1
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1/2
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1/4
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1/8
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Términos
que debes manejar: onda, Hz, ciclo, período, amplitud, frecuencia,
oscilograma. |
Las
ondas simples son ondas sinusoidales, como las que has revisado y escuchado
en los puntos anteriores y el oscilograma que las representa tiene la
forma típica como esta:
Figura:
onda simple o sinusoidal (un ciclo)
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Puedes escuchar una onda periódica compuesta cuyos componentes tienen todos diferente amplitud y sus frecuencias son:
250
Hz |
500
Hz |
750
Hz |
1000
Hz |
Ciclo
de la onda resultante (En negro e intermitente la onda resultante y en
colores los componentes sinusoidales).
¿Cómo
se suman las ondas simples?
Se toma un punto temporal común a todas las ondas simples que vas a sumar y simplemente sumas los valores de amplitud que en ese punto tiene cada una. En ese punto, algunas ondas tendrán valores positivos, otras tendrán valores negativos. El resultado de la suma es el valor de amplitud de la onda resultante.
Se toma un punto temporal común a todas las ondas simples que vas a sumar y simplemente sumas los valores de amplitud que en ese punto tiene cada una. En ese punto, algunas ondas tendrán valores positivos, otras tendrán valores negativos. El resultado de la suma es el valor de amplitud de la onda resultante.
La
diferencia en Hz que hay entre los armónicos de una onda periódica
compuesta se denomina frecuencia
fundamental o f0.
Muchas veces coincide con el primer componente.
Términos
que debes manejar : onda períodica, onda compleja o compuesta,
armónicos, frecuencia fundamental. |
Una
onda aperiódica es una onda compuesta cuyos componentes no tienen
relación matemática entre sí. Por lo mismo, no presentan
ciclos en su forma.
Sonido
y ruido. Técnicamente hablando, solo las ondas periódicas
constituyen sonido.
Las ondas aperiódicas constituyen ruidos.
Debes
ser capaz de diferenciar los oscilogramas de ruidos y sonidos
Debes ser capaz de identificar al oído ruidos y sonidos.
Debes ser capaz de identificar al oído ruidos y sonidos.
| Audición Nº 3 |
Escuchas
los casos siguientes e identifica cuáles son ruidos (señales
aperiódicas) y cuáles son sonidos (señales
periódicas). |
Caso
1
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Caso
2
|
Caso
3
|
Caso
4
|
Caso
5
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Observa
la definición que se da en Wikipedia
(en el primer párrafo) y estudia la animación con que se
ejemplifica este concepto.
La
frecuencia es el número de ciclos que se producen en un segundo.
El símbolo Hz (hercio) significa justamente eso, ciclos en un segundo.
Observa
el siguiente gráfico de una onda sinusoidal en el que la flecha
roja señala el valor de amplitud en un punto de máxima elongación.
Se
aplica la fórmula frecuencia = 1/T; en otras palabras, si sabes
la duración de T siempre puedes calcular la frecuencia.
| Ejercicios |
| Determina la frecuencia para los siguientes períodos: |
0,025
s |
0,015
s |
0,005
s |
Oscilograma
(tiempo y amplitud)
Es
una representación del análisis frecuencial de un momento
de la señal. Para construir un espectro se toma una porción
de la señal y se la analiza.
- Con bastante precisión frecuencial
- Con poca definición frecuencial
Si
se observan los dos gráficos de espectro superpuestos, se puede
ver la relación entre los componentes finos y las más gruesas
concentraciones de energía en la señal.
Evidentemente,
solo en el de mayor definición frecuencial se pueden apreciar los
armónicos de un sonido periódico.
Es
una representación espectral que incluye la dimensión temporal.
O sea, una serie de espectros sucesivos dispuestos a través del
eje temporal.
En
este interesantísimo tutorial
de fonética del Laboratorio de fonética de la Universidad
de los Andes, hay que seguir la secuencia de páginas desde Definición
general hasta Espectrogramas
usados en el análisis del habla inclusive.
El
espectrograma de banda ancha es uno que está hecho en base a espectros
de poca precisión frecuencial, por lo mismo, permite apreciar mejor
las relativamente amplias zonas de frecuencias que tienen mayor energía.
El
espectrograma de banda estrecha, al contrario, tiene mejor definición
frecuencial y por lo mismo, permite apreciar los detalles de los componentes,
por ejemplo, los armónicos en una señal periódica.
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Figura.
Espectrogramas de banda ancha y de banda estrecha del mismo sonido, una
vocal [a] pronunciada muy larga.
El
tipo de espectrograma que más se utiliza en el análisis
del habla es el llamado de banda ancha.
Un
tipo particular de análisis permite seguir la frecuencia fundamental
(correlato acústico de la melodía del habla) a lo largo
de una señal.
Figura.
Gráfico de frecuencia fundamental.
El
seguimiento de la amplitud de la señal se puede convertir en un
gráfico de intensidad del sonido al convertir la medida de presión
en decibeles.
Figura:
Oscilograma y gráfico de intensidad