Percepción de la Frecuencia, Intensidad y Sonoridad

La frecuencia y la intensidad son las dos dimensiones físicas primarias de un sonido simple, y se correlacionan, de manera imperfecta, con las dimensiones perceptivas del tono y la sonoridad. Este tema aborda la precisión con la que los oyentes pueden discriminar cambios en la frecuencia y el nivel, cómo la sonoridad aumenta con la intensidad física, y cómo la sonoridad percibida depende conjuntamente de la frecuencia y de la distribución de la energía a través de la cóclea. Estas relaciones son fundamentales para la audiometría y para la forma en que los audífonos modelan el sonido.

Definition

La percepción de la frecuencia, la intensidad y la sonoridad es el estudio de cómo la frecuencia física y la amplitud de un sonido determinan la percepción del oyente de su altura tonal y su sonoridad, incluyendo los umbrales para detectar y discriminar estas cantidades.

Scope

El tema aborda la discriminación de frecuencia e intensidad, el rango audible y el umbral absoluto, el aumento de la sonoridad con el nivel, la suma de sonoridad a través de la banda crítica, y la dependencia de la sonoridad con la frecuencia, expresada en contornos de igual sonoridad. Es material de referencia y educativo sobre medición perceptual, no una guía clínica.

Core questions

• ¿Cuál es el cambio más pequeño detectable en frecuencia o intensidad?
• ¿Cómo aumenta la sonoridad a medida que la intensidad física se incrementa?
• ¿Por qué un sonido de nivel físico fijo parece más fuerte en algunas frecuencias que en otras?
• ¿Cómo el distribuir la energía a través de la frecuencia cambia la sonoridad percibida?

Key concepts

• Umbral absoluto y el rango audible
• Umbral diferencial para frecuencia e intensidad
• Tono como el correlato perceptual de la frecuencia
• Sonoridad y la escala de sonios (sone)
• Nivel de sonoridad y el fon
• Contornos de igual sonoridad
• Banda crítica y suma de sonoridad

Key theories

Escalamiento de la sonoridad según la ley de potencia (sonios)

La sonoridad puede cuantificarse en una escala de razón, la escala de sonios (sone), en la que la sonoridad percibida crece aproximadamente como una función de potencia de la intensidad del sonido, de modo que la sonoridad se duplica aproximadamente por cada aumento de 10 dB en el nivel en gran parte del rango.

Suma de sonoridad de banda crítica

Cuando la energía de un sonido se extiende más allá de una banda crítica, la sonoridad total aumenta incluso cuando la energía global se mantiene constante, lo que demuestra que el sistema auditivo integra la sonoridad dentro de las bandas de frecuencia establecidas por el filtrado coclear.

Mechanisms

La frecuencia se codifica por el lugar de máxima excitación a lo largo de la membrana basilar y, a frecuencias más bajas, por la sincronización neural en fase (phase-locked neural timing); esto favorece una discriminación fina de la frecuencia. La intensidad se señala por la tasa de disparo de las fibras del nervio auditivo y por el reclutamiento de fibras adicionales a medida que el nivel aumenta, pero el mecanismo activo de la cóclea comprime un amplio rango de niveles físicos en un rango más estrecho de respuesta neural. Por lo tanto, la sonoridad crece de forma compresiva con la intensidad y se suma a través de los filtros auditivos, de modo que un sonido que abarca más bandas críticas es más fuerte que un sonido tonal de igual energía. Debido a que la sensibilidad coclear varía con la frecuencia, niveles físicos iguales producen sonoridades diferentes, lo cual se capta mediante los contornos de igual sonoridad.

Clinical relevance

La pérdida auditiva coclear suele reducir la selectividad de frecuencia y acentuar el crecimiento de la sonoridad, un fenómeno conocido como reclutamiento de sonoridad, en el que la sonoridad aumenta de forma anormalmente rápida por encima del umbral. Esto ayuda a explicar por qué la amplificación debe restaurar la audibilidad sin hacer que los sonidos moderados sean incómodamente fuertes, y por qué los audífonos aplican compresión con forma de frecuencia. Estos puntos describen las consecuencias perceptivas de la pérdida auditiva y no son instrucciones de adaptación o tratamiento individualizadas.

Evidence & guidelines

Las relaciones de sonoridad y de igual sonoridad fueron cuantificadas por primera vez por Fletcher y Munson (1933) y ahora están estandarizadas internacionalmente como contornos de nivel de igual sonoridad en la norma ISO 226:2003, que define el fon y la relación de referencia entre frecuencia, nivel y sonoridad para oyentes con audición normal. La escala de sonoridad en sonios se deriva del trabajo de escalamiento de razón en la tradición de Stevens, y la suma de banda crítica está documentada en estudios psicofísicos clásicos.

History

Las mediciones de Fletcher y Munson de 1933 en los Laboratorios Bell produjeron los primeros contornos sistemáticos de igual sonoridad y el concepto de nivel de sonoridad. Stevens y sus colegas desarrollaron el escalamiento de razón de la sonoridad y el tono en la década de 1930, dando lugar a las escalas de sonios (sone) y mels (mel). El trabajo de Zwicker a mediados de siglo sobre la banda crítica vinculó la suma de sonoridad y el enmascaramiento con el análisis de frecuencia coclear, y la relación de igual sonoridad fue posteriormente refinada y estandarizada.

Debates

¿Cómo debe escalarse exactamente la sonoridad con la intensidad?

La simple ley de potencia capta el crecimiento de la sonoridad en gran parte del rango, pero la función se aplana cerca del umbral y varía entre oyentes y con la pérdida auditiva, por lo que un único exponente es una aproximación más que una ley exacta.

Key figures

• Harvey Fletcher
• Wilden Munson
• Stanley Smith Stevens
• Eberhard Zwicker

Seminal works

• fletcher-munson-1933
• stevens-1937
• zwicker-1957

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre intensidad y sonoridad?

La intensidad es una cantidad física, la energía transportada por un sonido, mientras que la sonoridad es la magnitud subjetiva que percibe un oyente. La sonoridad depende de la intensidad, pero también de la frecuencia, el ancho de banda y la audición del oyente, por lo que intensidades iguales no siempre suenan igual de fuertes.

¿Qué es un fon y qué es un sonio (sone)?

Un fon es una unidad de nivel de sonoridad: un sonido tiene un nivel de sonoridad de N fones si se juzga tan fuerte como un tono de 1 kHz de N decibelios. Un sonio (sone) es una unidad de sonoridad en una escala de razón, definida de modo que duplicar el número de sonios corresponde a duplicar la sonoridad percibida.