La percepción del sonido por el oído humano es un mecanismo complejo pero esta determinada por cuatro cualidades que definen un sonido.
Intensidad. Tono. Timbre. Evolución temporal.
Intensidad
Desde un punto de vista objetivo esta relacionado con la amplitud de la onda sonora y con la cantidad de energía transportada, que es lo medible del sonido (intensidad de un sonido), desde un punto de vista subjetivo (nos dice si el sonido es "muy alto o si suena bajito"), determina la Sonoridad del ruido.
Intensidad de un sonido:
Hay tres conceptos íntimamente ligados con la parte energética medible de la onda sonora:
Potencia sonora: Es la emisión de energía acústica de la fuente por unidad de tiempo para una banda determinada. Se mide en watios (w)..
Por tanto, podemos hablar de Potencia Instantánea, que es la tasa a la que es radiada la energía en cualquier instante de tiempo; Potencia Máxima, que es el valor máximo de potencia en cualquier instante de tiempo y Potencia Media, que es el valor integrado de potencia en un intervalo de tiempo determinado. Esta última suele ser mucho menor que la Potencia Máxima, puesto que el valor de potencia fluctúa en el intervalo del tiempo de medida.
Presión sonora: No sólo depende de la potencia de la fuente, sino también de la distancia a esta y de lascaracterísticas acústicas del espacio que la rodea. La unidad de medida es el Pascal.
Intensidad sonora:La intensidad del sonido (I) en una dirección específica deun punto del campo sonoro, se define como el flujo de energía sonora a través de una unidad de área en ese punto, siendo dicha unidad de área perpendicular a la dirección especificada.
Relación entre intensidad y presión sonora.
En general, la intensidad del sonido puede representarse como "I = u * p * cos q" donde "u" es la velocidad RMS de las partículas de la onda, "p" la presión sonora RMS y "q" la diferencia de fase entre la presión sonora y la velocidad de las partículas. En un campo libre para ondas planas o esféricas, la presión sonora y la velocidad de las partículas están en fase, siendo el coseno igual a uno. En este caso, la magnitud de la intensidad en la dirección de propagación de las ondas del sonido será: "I = p2 / r *c" donde "r" es la densidad del aire y "c" la velocidad del sonido en el aire.
Se denomina impedancia característica del medio a "r *c". En el aire, a una presión de 1 atmósfera y temperatura de 22ºC, toma un valor de "r *c = 406 Newton*segundo/m3".
La respuesta del oído no es lineal, esto es la respuesta no es proporcional al valor absoluto del estímulo, sino que lo es a la relación entre el estimulo y un valor umbral. Debido a esto y a los amplios márgenes de potencia (1 a 10-12) que se manejan en las ondas sonoras, se usan escalas logarítmicas se definen como:
Nivel de potencia sonora,como la potencia sonora expresada mediante la expresión:
Lw (dB) = 10 * log (W/Wo)
siendo Wo la potencia de referencia, 10-12 watios, quedando la expresión: Lw (dB) = 10 * log W + 120.
Nivel de presión sonora,expresado en dB se define como:
Lp (dB) = 10 * log (P/Po)2 = 20 * log (P/Po),
siendo "Po" la presión sonora de referencia, de valor habitual
20 m Pa=2*10-5 Nw/m2.
Nivel de intensidad del sonido,en dB, es igual a 10 veces la razón entre la intensidad de un sonido (I) y la intensidad sonora de referencia (Io):
LI (dB) = 10 * log (I/ Io).
Donde
Io =10-12 w/m2.
En el aire
LI (dB) = 10 * log (I/ Io)=10*log(p2/rc*10-12)=20*log(p/2*10-5)= Lp (dB).
Es decir el nivel de intensidad objetiva y el nivel de presión sonora vienen dados (aproximadamente) por el mismo número.
