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Localización de Fuentes en el Espacio Auditivo

Para poder comprender el funcionamiento de los sistemas de sonido estereofónicos, es necesario entender como el ser humano localiza fuentes sonoras en el espacio auditivo, más específicamente en el eje horizontal o azimutal.
Son dos las principales características responsables de que el oído humano perciba una fuente en cierto punto del eje azimutal, se les llama Diferencias Interaurales de Tiempo y Diferencias Interaurales de Nivel (ITD e ILD por sus siglas en inglés). Cada una realiza una comparación de las señales independientes que llegan a los oídos .

Diferencias Interaurales de Tiempo

están basadas en la existencia de una diferencia temporal de arribo de la señal sonora, a un oído y luego al otro, es decir, si la señal proviene de una fuente sonora ubicada a la derecha del oyente, la señal sonora primero llegará a su oído derecho que a su oído izquierdo y por lo tanto, la diferencia entre los momentos en los que la señal llega a cada uno de los oídos, presenta una diferencia que permite al cerebro interpretarlo tal y como es percibido.

Diferencias Interaurales de Nivel

Las Diferencia Interaurales de Nivel (DIN en español), al igual que las ITD, se basan en la diferencia entre ambos oídos, con la salvedad, que el parámetro que a comparar es el Nivel de Presión Sonora (SPL por sus siglas en inglés), en vez de las diferencias de tiempo. Un ejemplo de este fenómeno puede representarse por medio de un oyente, al cual le llega una señal sonora proveniente de su izquierda, el hecho que la fuente sonora esté más cerca de su oído izquierdo asegura que el Nivel de Presión Sonora será mayor en este oído que en el derecho. Porque existirá una Diferencia Interaural de Nivel que le permitirá al cerebro determinar la posición de la fuente..

Paneo o Panorámica

Los sistemas de reproducción estéreo constan de 2 altavoces ubicados de manera equidistante al oyente y cuya distribución recomendada forma un triángulo equilátero, esto significa que la distancia desde la cabeza del oyente a cada altavoz es la misma distancia entre ambos altavoces.

El paneo o panorámica hace referencia a la distribución o las posiciones de fuentes fantasma, también llamadas imágenes sonoras, dentro del ángulo de reproducción del sistema, en ese orden de ideas existen tres grandes áreas panorámicas en una mezcla.

  • L: Extremo Izquierdo
  • C: Centro
  • R: Extremo Derecho

Ejemplo

Se reproducen tres sonidos, cada uno en una ubicación espacial diferente las ITD e ILD varían para cada una de las ubicaciones, lo cual hace fácil al cerebro determinar la proveniencia de la fuente.

Coherencia y Polaridad Relativa

Si bien en la actualidad se cuenta con sistemas de reproducción multicanal, existe un parámetro de gran importancia y utilidad para llevar un proceso de espacialidad estéreo a la mezcla, este parámetro se llama compatibilidad mono y existe una razón de peso, es por supuesto que en muchos casos, la reproducción se da en dispositivos monofónicos (radios, computadoras, etc.)

Cuando se realiza una degradación de audio estereofónico a audio monofónico, se suman los canales Izquierdo y Derecho (L y R por sus siglas en inglés), depende del contenido de cada señal que ocurra una interferencia destructiva que puede resultar en la cancelación de porciones significativas de la mezcla, en el caso en que la interferencia sea constructiva, se resaltarán instrumentos que afectarán el balance de la mezcla, lo cual tampoco es deseado.

Interferencia.

Cuando dos componentes senoidales poseen la misma frecuencia y su diferencia de fase es 0°, resultará en una suma de sus amplitudes. En caso contrario, es decir, cuando dos componentes senoidales posean la misma frecuencia pero su diferencia de fase sea 180°, entonces ocurrirá una cancelación de las oscilaciones, a esto se le llama Interferencia Destructiva.

Ejemplo

Se reproducirá un tono puro con una frecuencia de 100Hz con fase 0° (seno), posteriormente se sumará una señal a la misma frecuencia y fase, el oyente escuchará como la amplitud aumenta. A continuación, se cambiará paulatinamente la fase de una de las dos señales, el oyente escuchará como disminuye la amplitud hasta hacerse 0.

Continuidad Espacial

Se refiere a la continuidad y balance entre la imagen desde un altavoz hacía el otro. Un sistema estéreo ideal debe conservar las características de nivel y de frecuencia en todas las imágenes sonoras y su balance respecto al área Izquierda y al área Derecha debe mantenerse. Esto quiere decir que un buen sistema estéreo debe poder extender de manera uniforme el sonido desde la Izquierda hacia la Derecha y viceversa.

Ejemplo

Se reproducirá música desde el lado izquierdo, el sonido se irá desplazando hacia el lado derecho de manera continua.

Influencia del Campo Reverberante

En muchas ocasiones, la dificultad para localizar una fuente sonora depende de factores externos como la reverberación, cuando el oyente se encuentra en un recinto en el cual el tiempo de reverberación es muy alto (ej. Una iglesia), localizar la proveniencia de una fuente le representará mayor dificultad que localizar la misma fuente en un espacio acústicamente más controlado.

La explicación es que en un espacio reverberante las múltiples reflexiones que se producen en el recinto, generan confusión en el sistema auditivo relacionadas con las ITD e ILD.

Ejemplo

Se reproduce un sonido en un punto del espacio auditivo sin ningún tipo de reverberación. Enseguida se reproduce el mismo sonido con una reverberación superior a un segundo (1s), de modo que será más difícil localizar de donde proviene.

Matriz Mid-Side

Este concepto presentado por Michael Gerzon a mediados de los 70’s, explicaba desde la matemática como mejorar y re-balancear los componentes correlacionados y no correlacionados de una señal. Las técnicas sugeridas por Gerzon resultaron ser útiles para el entrenamiento auditivo técnico porque ayuda en el análisis y deconstrucción de una grabación trayendo progresivamente componentes de una imagen sonora, que de otro modo no podría ser escuchada.

Esta técnica toma su nombre de la técnica de grabación estéreo mid-side, esto implica que cualquier grabación estéreo puede ser procesada para convertir los canales izquierdo y derecho a mid (M) y side (S) sin importar la mezcla o la técnica de microfonía utilizada.

El componente mid es la suma de los canales izquierdo y derecho, representa todos los componentes de una mezcla estéreo que no presentan polaridad opuesta entre los dos canales, es decir, algo que es común en los dos canales o solamente presente a un lado (M = L + R).

El componente side es la sustracción que se aplica al canal izquierdo del derecho (S = L – R). Cualquier cosa que sea común entre L y R será cancelada y no formará parte del componente. Cualquier señal paneada al centro también será cancelada.

Ejemplo

Se reproducirá una mezcla estéreo, luego la misma mezcla procesada a Matriz Mid-Side, a continuación se reproducirán cada uno de los componentes uno a uno como se listan a continuación: L, R, Mid, Side.

Resumen

  • Localización de Fuentes en el Espacio Auditivo: Explica como a partir de las DIT (Diferencias Interaurales de Tiempo) y las DIN (Diferencias Interaurales de Nivel), el cerebro humano es capaz de determinar la localización de una fuente sonora.
  • Paneo o panorámica: Hace referencia a la posición del sonido entre las tres grandes áreas panorámicas: Izquierda, Centro y Derecha.
  • Coherencia y Polaridad Relativa: La coherencia se refiere a la correlación entre la señal de un canal respecto al otro, la polaridad se relaciona con las diferencias de fase entre los dos canales.
  • Continuidad Espacial: Es la capacidad de un sistema de sonido de extender uniformemente el sonido desde un canal hacia otro, sin diferencias de frecuencia o nivel.
  • Influencia del Campo Reverberante en la Localización de Fuentes Sonoras: La reverberación influye en la localización de fuentes sonoras debido a las reflexiones que inciden en los oídos, cuando el RT (Reverberation Time en inglés) es alto, las reflexiones que llegan a los oídos del auditor provenientes de diferentes superficies reflectantes, confunden al cerebro en cuanto a su procedencia.
  • Matriz Mid-Side: Concepto presentado por Michael Gerzon, en el que se dice que cualquier señal estéreo puede ser procesada para obtener la información común entre los dos canales, mid, o la cancelación de esta en los mismos, side.