TONO
El tono es la propiedad de los sonidos que los caracteriza como más agudos o más graves, en función de su frecuencia. Un tono puro corresponde a una onda senoidal, es decir, una función del tipo f(t) = A sen(2 π f t), donde A es la amplitud, t es el tiempo y f la frecuencia. En el mundo real no existen tonos puros, pero cualquier onda periódica se puede expresar como suma de tonos puros de distintas frecuencias. Existiría una frecuencia fundamental y varias frecuencias múltiplos de la fundamental, llamados armónicos. Las frecuencias de estos armónicos son un múltiplo entero de la principal. Cuando a un tono se le aplica el análisis de Fourier, se obtiene una serie de componentes llamados parciales armónicos (o armónicos, a secas), de los cuales el primero o fundamental y los que tienen un número de orden que es una potencia de 2 (2, 4, 8...) tienen alguna similar sensación de tono que el primero por sí solo (ya que al estar a distancia de octava, el oído humano suele percibirlas como "las mismas notas pero más agudas"). El resto de parciales armónicos se perciben como otros sonidos distintos del fundamental, lo que enriquece el sonido. De esta forma, los sonidos cuyos armónicos potencias de 2 son algo más sonoros que el resto, son percibidos como sonidos con un timbre más nasal, hueco o brillante, mientras que los sonidos donde son algo más sonoros otros parciales armónicos, son percibidos como sonidos con un timbre más lleno o completo, redondo u oscuro. Todos los parciales armónicos, en su conjunto determinan el timbre musical. La forma en que es percibido el tono es lo que se conoce como altura del sonido, que determina cómo de bajo o alto es ese sonido, aunque es normal que se utilice tono como sinónimo de altura.
Umbral De Audición
El Umbral de Audición, para la media de los humanos, se fija en 20 µPa (20 micro pascales = 0.000002 pascales), para frecuencias entre 2KHz y 4KHz.
Por encima y por debajo de estas frecuencias, la presión requerida para excitar el oído es mayor. Esto significa que nuestro oído no responde igual a todas las frecuencias (tiene una respuesta en frecuencia desigual).
Un tono puro, a la frecuencia de 125 Hz y con 15 dB de nivel, sería prácticamente inaudible, mientras que si aumentamos la frecuencia, hasta 500 Hz, sin variar el nivel de presión, se obtendría un tono claramente audible.
Las líneas discontinuas marcan los niveles de presión necesarios a cada frecuencia, para que el oído detecte (subjetivamente) la misma sonoridad en todas. Esto quiere decir que si reproducimos un tono de 31.5 Hz a 100 dB (NPS), luego otro de 63 Hz a 90 dB y otro de 125 Hz a 80 dB, el oyente dirá que todos sonaban al mismo volúmen.
En 2 KHz el umbral de audición se fija en 0 dB y a 4 KHz es incluso menor de 0 dB, ya que a 3600 Hz se encuentra la frecuencia de resonancia del oído humano.
Por debajo de 2000 Hz y según se va bajando en frecuencia, el oído se vuelve menos sensible. Los umbrales de audición para frecuencias menores de 2 KHz son: 5 dB a 1 KHz, 7 dB a 500 Hz, 11 dB a 250 Hz, 21 dB a 125 Hz, 35 dB a 63 Hz, 55 dB a 31 Hz. Estos son dB de nivel de presión.
Por encima de los 4 KHz, el oído es menos sensible, pero no tanto como en bajas frecuencias. Sin embargo, se producen fluctuaciones a frecuencias cercanas, debido a las perturbaciones que produce la cabeza del oyente en el campo sonoro. Los umbrales de audición son: 15 dB a 8 KHz y 20 dB a 16 KHz
Todos los receptores de sonido, tienen un comportamiento que varía con la frecuencia. En el caso del oído humano, sucede lo mismo, ya que se trata el receptor más complicado y eficiente que existe.
El umbral de audición define la mínima presión requerida para excitar el oído. El límite del nivel de presión sonora se sitúa generalmente alrededor de 130 dB, coincidiendo con el umbral del dolor (molestias en el oído). La pérdida de audición de manera súbita, por daños mecánicos (en el oído medio) se produce a niveles mucho mayores. La exposición suficientemente prolongada a niveles superiores a 130 dB produce pérdida de audición permanente y otros daños.
En acústica, las frecuencias siempre se tratan de manera logarítmica: representaciones, gráficas y demás. El motivo principal es que el oído humano interpreta las frecuencias de manera casi logarítmica. En el eje de frecuencias de cualquier gráfica de las vistas hasta ahora, las marcas pasan de una frecuencia (p. ej. 1000 Hz) al doble (2000 Hz). La apreciación subjetiva de un oyente será que hay la misma distancia entre un tono de 200 Hz y otro de 400, que entre uno de 1000 Hz y otro de 2000 Hz. Sin embargo la "distancia" en frecuencia en el primer caso es de 200 Hz y en el segundo de 1000 Hz.
Umbral del Dolor
El umbral del dolor se define como la intensidad mínima de un estímulo que despierta la sensación de dolor. Intensidad mínima a partir de la cual un estímulo se percibe como doloroso. Se refiere a factores fisiológicos.
Un golpe en el dedo gordo del pie que obliga a una persona a dar brincos y aullidos puede hacer que otra simplemente se sobe el dedo un momento y siga caminando. La diferencia entre estas dos reacciones puede deberse a que la segunda persona tenga el umbral del dolor más alto que la primera o a que su tolerancia al dolor sea mayor.
El umbral del dolor se define como la intensidad mínima de un estímulo (la fuerza más leve de un golpe o el contacto más breve con la fresa del dentista) que despierta la sensación de dolor. Los estudios hechos en el laboratorio con diferentes tipos de personas: esquimales, pieles rojas y caucásicos, por ejemplo, indican que casi todo el mundo tiene, sobre poco más o menos, el mismo umbral del dolor. Usando una lámpara de rayos infrarrojos para elevar paulatinamente la temperatura de la piel se ha visto que la mayoría de la gente comienza a sentir dolor cuando el calor llega a los 45° (lo que no es de extrañar, pues a esa temperatura es cuando el calor empieza a dañar los tejidos), y prácticamente todos se quejan de dolor antes de que la temperatura llegue a los 47 grados.
En lo que sí difieren unas personas de otras es en sus reacciones ante el dolor; lo que para una resulta intolerable, no altera a otra, aunque las dos sientan dolor. Hay dolores que producen angustia, depresión, náuseas y lágrimas en cierta gente pero no en otra. La tolerancia al dolor puede variar en una misma persona según las circunstancias y el estado psíquico. Si nos damos un golpe en el dedo gordo del pie al huir de un perro fiero o de un asaltante, probablemente no sintamos ningún dolor. El personal de los hospitales ha descubierto que la preparación psicológica suele reducir el dolor postoperatorio. Un paciente al que se le explica antes de operarlo cómo se va a sentir después, cuánto le va a doler y cuánto tiempo le durará el dolor, generalmente necesita menos analgésicos después de la cirugía que el paciente que no está preparado.
