domingo, 4 de octubre de 2009

Experiencia: Grabar señales y analizar su espectro

En la página 129 del libro de 4º de ESO viene una experiencia para grabar señales y analizar su espectro. Se trata de analizar varios tipos de sonidos, por ejemplo el del diapasón que genera un sonido puro y el sonido de la voz humana.

Vamos a ver el resultado de la experiencia analizando un tono puro de 1khz, la voz de un tenor y la de una soprano.

Tono de 1khz de frecuencia


Se observa cómo el sonido es prácticamente periódico y en el análisis de su espectro en frecuencias vemos que la mayor parte del sonido se concentra alrededor de la frecuencia de 1 khz. El hecho de que aparezcan componentes en otras frecuencias es debido a que el tono puro de 1khz utilizado para el análisis no es completamente perfecto.

Voz de soprano



En este caso la señal tiene un carácter aleatorio, tanto en amplitud como en frecuencia. En su espectro vemos cómo la voz está compuesta de un amplio rango de frecuencias. Obsérvese que la soprano cuya voz se ha analizado, no supera los 15000 Hz de frecuencia. Se considera que el oido humano es capaz de percibir un rango comprendido entre los 20 hz y los 20000 hz aproximadamente.

A continuación se muestra la señal y el espectro obtenido de una voz de tenor, sobre la que se pueden hacer consideraciones similares.

Voz de tenor



Se puede realizar esta experiencia fácilmente con un ordenador que disponga de micrófono y un programa capaz de grabar sonidos y analizar espectros.

En este caso se ha utilizado el editor de audio libre Audacity. Si no se dispone de diapasón y no se conoce a ningún tenor o soprano, se pueden descargar sonidos de un banco de imágenes y sonidos del instituto de tecnologías educativas, en la sección colecciones.

Como ejercicio, se puede analizar el espectro de un tono de 10 khz.

ACTUALIZACIÓN:

Circula por internet la información sobre un tono de sonido inaudible para los adultos utilizado, parece ser, por dueños de tiendas en Londres como herramienta para alejar a adolescentes molestos de sus tiendas. El tono en cuestión se puede descargar y oir de aquí .

Si lo analizamos con Audacity, podemos observar la siguiente imagen:


En el análisis en frecuencia del tono en cuestión vemos cómo se trata básicamente de un sonido de 15khz de frecuencia, es decir, un tono bastante agudo y cercano al límite del oido humano. Se considera que el oido humano es capaz de percibir sonidos comprendidos entre 20 hz y 20000 hz en el mejor de los casos. De todas formas, esto depende de ciertos factores como la edad del individuo.
Al parecer, el oido humano pierde sensibilidad a las altas frecuencias con la edad y en esto consiste la idea de utilizar un sonido "molesto" como este que se supone que sólo son capaces de oirlo los adolescentes.

Por último, si el sonido descargado no se oye puede ser bien porque el oido es incapaz de percibir esa frecuencia (por la edad, por ejemplo) o bien porque los altavoces no pueden reproducir esa frecuencia.

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