DESCRIPCIÓN

El oído humano constituye el último eslabón de la cadena sonora: convierte las ondas sonoras en señales eléctricas que se transmiten por el nervio acústico hasta el cerebro, en donde el sonido es interpretado.

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Funcionamiento del oído interno

El vestíbulo posee dos orificios (ventanas oval y redonda) tapados por sendas membranas. La ventana oval está unida al estribo y recibe de él sus vibraciones. La cóclea se divide longitudinalmente por la membrana basilar, sobre la que se asientan los filamentos terminales del nervio auditivo. Cuando el estribo empuja la ventana oval, se produce una sobrepresión en la parte superior de la cóclea que obliga a circular el fluido linfático hacia la cavidad inferior a través del helicotrema, mientras que la membrana basilar se deforma hacia abajo. Finalmente, la membrana elástica que cierra la ventana redonda cede hacia afuera.

Cuando el estribo se mueve hacia la izquierda y la derecha, aumentando y disminuyendo la presión del líquido contenido encima de la membrana basilar, aparece una onda que se desplaza de izquierda a derecha a lo largo de la membrana. Esta onda puede visualizarse como un movimiento de traslación hacia arriba y hacia abajo de la membrana. Su velocidad de avance depende de la frecuencia y de las características de la membrana basilar. En algún punto de la cóclea la velocidad es cero. Cerca de ese punto, la membrana oscila hacia arriba y hacia abajo con mayor fuerza y absorbe la energía de la onda. Cada punto de la membrana basilar responde así a una determinada frecuencia.

Cuando el oído recibe un sonido con varias frecuencias, cada una de ellas excita un punto en la membrana basilar, de modo que el cerebro puede interpretar además de la altura del sonido su timbre, sin más que discernir qué terminaciones nerviosas fueron excitadas y con cuánta intensidad. Es decir, el oído interno funciona como un analizador de sonidos. 

EJEMPLOS Y SIMULACIONES

Esquema de funcionamiento del oído

DESCRIPCIÓN

Cuando las oscilaciones de presión que alcanzan nuestro oído se encuentran en un determinado rango de frecuencias y de intensidad, se produce la sensación de oír. El intervalo de frecuencias audibles está entre 16 Hz y 20000 Hz aproximadamente.

El oído humano puede acomodarse a intervalos de presiones e intensidades sonoras bastante grandes: entre 2x10^-5 y 20 N/m² para la amplitud de la presión y desde 10^-12 hasta 1 w/m² para la intensidad. El valor más bajo en ambos casos se toma como umbral de audición, mientras que el más alto, que produce sensación dolorosa en la mayoría de las personas, es el umbral de dolor. Debido a este gran intervalo al que resulta sensible el oído se utilizan escalas logarítmicas para describir los niveles de presión y de intensidad de una onda sonora.

Contornos de igual sensación de intensidad

Aunque, normalmente, las fuentes con mayores niveles de presión o intensidad sonoras son percibidas como más sonoras, no siempre ocurre esto. La sensibilidad del oído varía con la frecuencia y el tipo de sonido. 

En 1933, Fletcher y Munsen determinaron las curvas de igual nivel de sensación para tonos puros. Medidas realizadas en un gran número de oyentes han permitido determinar que el oído es más sensible a las frecuencias comprendidas entre 2000 y 5000 Hz, decreciendo la sensibilidad para el resto de frecuencias audibles. Además se sabe que la sensibilidad auditiva es menor en la zona de frecuencias bajas.

A bajas frecuencias los contornos de igual sensación de intensidad sonora están bastante juntos, lo que indica que un pequeño cambio en el nivel de presión sonora provoca un cambio mayor en el nivel de sensación que en una zona de frecuencias más agudas: aumentar el nivel de presión sonora de 60 dB a 90 dB a 50 Hz supone un aumento en el nivel de sensación sonora desde 25 fones hasta 70 fones aproximadamente, mientras que a 1000 Hz sólo se pasa de 60 fones a 90 fones.

El umbral de audición representa el nivel en el que comienza la sensación auditiva y varía con muchos factores. Es diferente de una persona a otra, y más aún para una misma persona varía de día a día e incluso por los estados de ánimo. Después de la exposición a un ruido, se produce una reducción temporal de la sensibilidad del oído, es decir el umbral de audición se desplaza hacia arriba. Si la exposición al ruido es continua, se puede producir una reducción permanente de la sensibilidad.

El umbral de dolor representa el nivel al que la sensación auditiva cambia convirtiéndose en una sensación dolorosa. Antes de que se alcance este nivel, el oído medio pone en marcha un mecanismo de defensa (stapedius reflex) que protege al oído interno, reduciendo la transferencia de sonido. Por debajo de este umbral, existe una región que tampoco resulta agradable, el umbral de molestia, que indica qué niveles sonoros no deberían sobrepasarse.

EJEMPLOS Y SIMULACIONES

• Para determinar la capacidad auditiva y sus alteraciones, se efectúa una audiometría. Existen dos tipos de audiometría: la tonal que investiga la respuesta del oído a sonidos puros y la vocal que se ocupa de estímulos más complejos como logotomos, palabras o frases (curvas de inteligibilidad).

• Existe una disminución de la audición de altas frecuencias a partir de los 30 años, denominada presbiacusia. Otras anomalías más acusadas, se denominan sordera. Existen muchos tipos de sordera cuyo efecto puede ser entre otros de pérdida del poder de localización de la fuente, percepción de sonidos mejor en ambientes ruidosos que en ambientes silenciosos, etc. La International Standard Organization (ISO) recomienda evaluar la pérdida de audición a las frecuencias normalizadas de 500, 1000 y 2000 Hz y estima que la capacidad del oído está deteriorada cuando el umbral de audición sobrepasa los 25 dB comparado con un oído normal.

• El sonido orquestal cubre una gama de niveles de intensidad de 40 a 100 dB aproximadamente. Tradicionalmente se han dividido los niveles de sonoridad que podemos percibir en pianissimo (pp), piano (p), mezzopiano (mp), mezzoforte (mf), forte (f) y fortissimo (ff).

DESCRIPCIÓN

Cuando se oyen simultáneamente dos tonos puros, el menos intenso puede resultar inaudible aunque su nivel de intensidad esté por encima del umbral de audición. Se dice que queda enmascarado por el otro sonido. El efecto se nota más para frecuencias cercanas al sonido enmascarador.

EJEMPLOS Y SIMULACIONES

Esquema de la cóclea (desenrollada) y de la detección aproximada de frecuencias en la membrana basilar

Cuando dos sonidos tienen frecuencias similares, la presencia de uno de ellos enmascara al otro, y para percibir el segundo necesitamos un nivel de intensidad sonora grande. Si estos dos sonidos están suficientemente alejados en frecuencia, el nivel de intensidad sonora necesario no es tan alto ya que estamos hablando de movimientos en puntos diferentes de la membrana basilar. A la hora de utilizar este fenómeno en la composición,  es sabido que la manera de que un solo (violín, voz humana) sea escuchado por encima de una orquesta que suena a la vez, es que la parte solista difiera lo suficiente en tono o en timbre para asegurar que se recoge en una zona de la membrana basilar que no está siendo excitada por la música de la orquesta.

DESCRIPCIÓN

El oído humano percibe sonidos que llegan desde cualquier dirección, pero existe cierta dependencia de la intensidad percibida con la dirección de incidencia del sonido. La razón principal es la posición de los oídos que quedan ensombrecidos por la cabeza. Además hay que añadir el efecto que produce la forma de la oreja en la presión sonora que llega al tímpano.

EJEMPLOS Y SIMULACIONES

Sensibilidad a los cambios de dirección para sonidos frontales y laterales

DESCRIPCIÓN

Podemos intentar determinar el tono de un sonido de varias formas. Una de ellas es determinar el tono absoluto, es decir decidir cual es el tono de un sonido o cantar una nota sin referencia externa. Una segunda posibilidad es determinar la separación en frecuencia entre dos tonos, es decir el tamaño del intervalo. La tercera posibilidad es la determinación comparativa de un tono respecto a otro, es decir después de oír dos tonos decidir cual de ellos es más agudo que el otro. Esta tercera posibilidad, que es la más sencilla, es a la que nos vamos a referir.

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Bandas críticas

Algunos experimentos psicoacústicos dan diferente resultado si los estímulos recibidos al escuchar son cercanos en frecuencia o no. Dos sonidos con frecuencias parecidas excitan casi el mismo punto de la membrana basilar, mientras que cuando la diferencia aumenta se estimulan dos regiones independientes de la membrana. El rango de frecuencias cuyas curvas de respuesta se solapan se denomina banda crítica. 

EJEMPLOS Y SIMULACIONES

Sensación sonora

Producida por dos ondas senoidales una de frecuencia fija f₁ y otra que aumenta linealmente f₂. En la zona central de la banda crítica se producen batidos audibles y en las laterales disonancia. Fuera de la banda crítica los dos sonidos se perciben separados.

DESCRIPCIÓN

En 1714, el violinista Tartini se dio cuenta que cuando dos notas suenen a la vez, en algunas ocasiones percibimos una tercera nota, cuya frecuencia es la resta de las dos originales. La presencia de este tono se puede explicar por la existencia de fenómenos no lineales que crean distorsión. El aire no contribuye significativamente a la presencia de la distorsión, por lo que su origen debemos buscarlo en el funcionamiento del propio oído. La existencia de fenómenos no lineales en el oído está ampliamente aceptada. Sin embargo la contribución de cada una de sus partes (oído externo, medio e interno) no está del todo clara, y es todavía hoy objeto de discusión.

La distorsión puede producir otras combinaciones de tonos además del tono diferencia, por ejemplo el tono suma. Sin embargo suelen resultar más difíciles de oír porque son más fáciles de enmascarar.

EJEMPLOS Y SIMULACIONES

Combinación de tonos