UD 01.2 Acustica_fisica

Cont. U.D. 1
ACÚSTICA FÍSICA
Transformada Rápida de Fourier
A finales del siglo VXIII un matemático francés ,Jean Bautista Fourier, realizo una investigación
sobre series trigonométricas infinitas. Dicha investigación demostró que cualquier forma de onda
puede descomponerse en la suma de una serie de ondas senoidales individuales, de
frecuencia,amplitud y fase individual..
La Transformada de Fourier convierte amplitud vs tiempo en amplitud vz frecuencia.
Las aplicaciones en audio de la FFT, es que podemos realizar medicciones de amplitud frente a
frecuencia y de amplitud vs tiempo que nos permita detectar problemas de fase.
Los actuales analizadores FFT permiten extraer la función de transferencia comparando la
señal de referencia y la señal bajo medicción.
La diferencia entre la señal de prueba y el objeto bajo medicción permite obtener la respuesta de
amplitud contra frecuencia y tiempo frente a frecuencia
Graudio Producciones de Sonido. C/ Estocolmo, 13. 28440 Mejorada del Campo, Madrid. Telf: 91 679 47 85. E-mail: [email protected] www.graudio.es
ACÚSTICA FÍSICA
Transformada Rápida de Fourier.
Configuración de la medida
Señal de entrada
(ruido rosa,señal
musical)
Ecualizador
entrada
A
salida
B
microfono
C
AnalizadorFFTcon función de
transferencia
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Configuración de la medida
Señal de entrada
(ruido rosa,señal
musical)
Ecualizador
A
B
C
El analizador va comparando las
diferentes señales para obtener
la función de transferencia
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Transformada Rápida de Fourier
A
B
C
32
63
125
250
500
1k
2k
4k
8k
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La respuesta se puede
mejorar aplicando
ecualización
correctiva
Transformada Rápida de Fourier
La gráfica C representa la respuesta en frecuencia (frecuencia vs amplitud) resultante
de sumar la señal de 2 altavoces con una diferencia de trayectorias de 0,35
milisegundos. La resolución del analizador es de 1/24 de octava, lo que permite
localizar las cancelaciones producidas ó filtros de peine.
En baja frecuencia se obtienen 6 decibelios de suma,porcentaje que disminuye con el
aumento de la frecuencia.
La gráfica B nos muestra la respuesta en frecuencia de cada uno de los altavoces en
la posición de escucha. La pérdida de frecuencias agudas se hace más notable en un
altavoz que en otro debido a las caracteristicas de directividad propias de la alta
frecuencia.
La primera cancelación aparece en torno a 1,5 khz ( gráfica D) y se van incrementando
a medida que aumenta la frecuencia donde las diferencias de fase son mayores.
Si aplicamos ecualización correctiva gran parte del problema podrá ser corregido y
minimizaremos el efecto peine provocado por las diferencias de fase a determinadas
frecuencias. Únicamente el margen de alta frecuencia (cancelación de baja amplitud)
será fácilmente ecualizable
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Transformada Rápida de Fourier
A
B
C
dificilmente ecualizable
32
63
125
250
500
1k
2k
4k
8k
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La respuesta se
puede mejorar
aplicando
ecualización
ACÚSTICA FÍSICA
Potencia sonora y presión sonora
Una fuente sonora puntual radia su potencia sonora de forma omnidireccional y por igual en
todas direcciones. La potencia medida en vatios se distribuye gradualmente sobre un área
extensa que va aumentando a medida que el frente de onda se aleja de la fuente.
De esta manera la cantidad de potencia por metro cuadrado va disminuyendo conforme
aumenta la distancia. La ley Cuadrática inversa determina la pérdida de 6db cada vez que se
dobla la distancia a la fuente.
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ACÚSTICA FÍSICA
Potencia sonora y presión sonora
Es importante no confundir la potencia acústica con la potencia de salida de un
amplificador que se utiliza para alimentar un altavoz.
Un altavoz sólo transforma en potencia acústica una pequeña parte de la potencia
eléctrica que recibe, llegando al 1% aproximadamente. Esto se debe a que los altavoces
disipan gran parte de la potencia eléctrica que reciben para convertirlo en potencia
acústica.
Nivel de Presión Sonora ( Sound Pressure Level)
Otro concepto es la presión sonora. Haciendo una analogía térmica, la potencia de sonido
equivale a la energía calorífica generada por un radiador en una habitación, mientras la
presión sonora equivale a la temperatura del aire en la habitación. El nivel de presión
sonora SPL (Sound pressure Level) se mide en Newtons por metro cuadrado. Aunque lo
más normal es utilizar una escala logarítmica de decibelios donde la referencia es 0db
como el umbral de audición para 1Khz.
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ACÚSTICA FÍSICA
Potencia sonora y presión sonora
El término SPL es muy empleado por los técnicos de sonido quieren medir la sensibilidad
de un altavoz ó el nivel de SPL que se desea conseguir en un recinto. La sensibilidad de
un altavoz viene expresada en db SPL ,medida a 1 metro y con 1 watio de potencia.
Si la sensibilidad de un altavoz es de 93 db significa que con un amplificador de 128 watios
tendremos una SPL de 114 db ( aumentar 3db en potencia supone un aumento del doble).
Estos 114 db SPL es la medida a 1 metro de distancia del altavoz. Según la ley Cuadrática
Inversa nos encontraríamos un SPL de 96 db a una distancia de 8 metros.
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ACÚSTICA FÍSICA
Potencia sonora y presión sonora
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ACÚSTICA FÍSICA
El Decibelio
El decibelio es una unidad logarítmica que nos permite representar de una manera
cómoda diferenets valores muy dispares entre si. Por otro lado el oído humano se
comporta frente a los estímulos de forma logarítmica y no lineal .
El decibelio es una comparación entre 2 magnitudes:
-la magnitud a evaluar
-la referencia para evaluar la magnitud
Si la magnitud que deseamos expresar es Potencia :
dbw: 10 log W / W
Si la magnitud que deseamos expresar es Voltaje:
dbv: 20 log V / V
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ACÚSTICA FÍSICA
El Decibelio
De la fórmula anterior deducimos que bajar 3 db en potencia supone disminuir la potencia
a la mitad.
Al tratarse de una relación 2:1 la fórmula sería la siguiente:
dbw= 10 log 2/1= 3db
En el caso del voltaje, la disminución a la mitad supone una pérdida de 6 db
db v= 20 log 2/1= 6db
Ejemplo:
Si una etapa de potencia trabaja a 200w y otra a 400w la primera proporciona 3db más
Ejemplo: ¿ Cuántos db de diferencia hay entre 2 amplificadores que entregan 325 watios
a 4 Ohmios y 650w a 4 Ohmios?
dbw= 10 log 325w = 25,1
dbw= 10 log 650w= 28,1
La diferencia es de tan solo 3 db
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