Volumen

El volumen de sonido (loudness en inglés), es un término subjetivo que describe la efectividad del oído en la percepción del sonido. Esta intimamente relacionado con la intensidad del sonido, pero de ninguna manera puede ser considerado idéntico a la intensidad. La intensidad del sonido debe ser ponderada por la sensibilidad del oído a las frecuencias particulares contenidas en el sonido. Este es el tipo de información contenida en las curvas isofónicas del oído humano. También se debe considerar que la respuesta del oído al aumento de la intensidad de sonido, es una "potencia de diez" o relación logarítmica. Esta es una de las motivaciones para el uso de la escala de decibelio en la medición de la intensidad del sonido. Una "regla de oro" general para el volumen es que para sonar dos veces mas fuerte, la potencia debe ser aumentada por un factor de diez. Para evaluar de manera más realista el volumen del sonido, se deben ponderar las curvas de sensibilidad del oído, para producir una escala de fonios del volumen. Posteriormente se puede usar el factor de diez de la regla de oro para producir la escala de sonio del volumen. En la medición del nivel de sonido práctica, se usan los filtros de contornos tales como los de contornos A, B, y C, para hacer que el instrumento de medición esté mas próximo a la sensibilidad del oído humano.

"Regla de Oro" del Volumen

Una "regla de oro" ampliamente usada para el volumen de un sonido particular, es que el sonido debe aumentarse en intensidad por un factor de diez, para percibirlo el doble de fuerte. Una manera común de decirlo es que se necesitan 10 violines para que suenen dos veces más fuerte que un solo violín. Otra forma de enunciar la regla es decir que el volumen se duplica por cada aumento de 10 fonios en el nivel de intensidad del sonido. Aunque esta regla es ampliamente utilizada, se debe enfatizar que es una instrucción casi general, basada en una gran cantidad de investigación de la audición humana normal, pero no debe ser tomada como una regla fija.

¿Por qué la duplicación de la intensidad del sonido en el oído, no produce un aumento drástico en el volumen? No podemos dar respuestas con total confianza, pero parece que hay efectos de saturación. Las células nerviosas tienen tasas máximas a las que se pueden activar, y parece que la duplicación de la energía del sonido sobre la sensibilidad del oído interno, no duplica la fuerza de la señal nerviosa al cerebro. Esto es sólo un modelo, pero parece que se correlaciona con las observaciones generales que sugieren, que se requiere algo así como diez veces la intensidad, para duplicar la señal en el oído interno.

Una de las dificultades con esta "regla de oro" para el volumen, es que sólo es aplicable a la adición del volumen de sonidos idénticos. Si un segundo sonido está ampliamente separado en frecuencia para estar fuera de la banda crítica de la primera, esta regla no se aplica en absoluto.

Aunque no es una regla precisa incluso para el aumento del mismo sonido, cuando se juzga la importancia de los cambios en el nivel de sonido, la regla junto con la diferencia apenas perceptible en la intensidad del sonido, tiene una utilidad considerable.

Suma de Volúmenes

Cuando se produce un sonido y se añade otro, el aumento en la percepción del volumen depende de la relación de su frecuencia respecto al primer sonido. La comprensión de este concepto se puede obtener a partir de la teoría del lugar en la percepción del tono. Si el segundo sonido está ampliamente separado en tono del primero, entonces ellos no compiten por las mismas terminaciones nerviosas de la membrana basilar del oído interno. La adición de un segundo sonido de igual volumen, lleva a un sonido total dos veces de fuerte. Pero si los dos sonidos están próximos en frecuencia, dentro de una banda crítica, entonces, el efecto de saturación en el órgano de Corti es tal que el volumen combinado percibido es solo ligeramente superior al de cualquiera de los sonidos en solitario. Esta es la condición que nos lleva a la comúnmente utilizada regla de oro para la suma de volúmenes.

Banda Crítica

Cuando dos sonidos de igual volumen que sonando separadamente están muy próximos en el tono, su volumen combinado cuando suenan juntos, será solamente, ligeramente mas alto que uno de ellos en solitario. Se dice que están en la misma banda crítica, donde están compitiendo por las mismas terminaciones nerviosas de la membrana basilar del oído interno. De acuerdo con la teoría del lugar para la percepción del tono, los sonidos de una determinada frecuencia, excitarán las células nerviosas del órgano de Corti, de solamente unas localizaciones específicas. Los receptores disponibles muestran efectos de saturación que lleva a la regla práctica general del volumen, limitando el aumento de la respuesta neuronal.

Si dos sonidos están ampliamente separados en tono, el volumen percibido de los tonos combinados será considerablemente mayor porque no se superponen en la membrana basilar y no compiten por las mismas células ciliadas. El fenómeno de la banda crítica se ha investigado considerablemente.

Backus informa que esta banda crítica tiene alrededor de 90 Hz de ancho para los sonidos por debajo de 200 Hz, y aumenta a unos 900 Hz para frecuencias alrededor de 5000 Hercios. Se sugiere que esto corresponde a una longitud aproximadamente constante en la membrana basilar, de alrededor de 1,2 mm e involucra a unas 1300 células ciliadas. Si los tonos están muy separados en frecuencia (no dentro de una banda crítica), el sonido combinado puede ser percibido como dos veces tan alto que el de uno solo.

Medición de la Banda Crítica

En las bajas frecuencias, la banda crítica tiene unos 90 Hz de ancho. Para frecuencias mas altas, está entre 1 tono completo y 1/3 de octava de ancho.

Frecuencia central (Hz) Ancho de banda crítico (Hz) 100 90 200 90 500 110 1000 150 2000 280 5000 700 10000 1200 Rossing 2ª Ed. p74