Psicoacústica

Características da sonoridade

Limiar auditivo
 Chamamos limiar auditivo da audição ao nível mínimo de pressão acústica eficaz necessária para provocar uma sensação auditiva, num ambiente silencioso. O limiar varia para cada ouvinte e para cada frequência.

Limiar de desconforto
 Para cada frequência, limiar de desconforto corresponde ao nível mínimo de pressão acústica eficaz necessária para produzir uma sensação de desconforto auditivo.

Limiares normais
 O limiar normal (absoluto e de desconforto) corresponde ao valor médio dos limiares (absolutos e de desconforto) dum grande número de indivíduos normouvintes.

Campo auditivo

Nas frequências audíveis, a área delimitada pelas curvas do limiar auditivo e do limiar de desconforto define o campo auditivo, zona de sensação auditiva ou área de audição. A dinâmica do campo auditivo é a diferença entre as duas curvas dos limiares.

O campo auditivo humano está compreendido entre uma pressão acústica de 0,02 mPa (0 dB SPL) e 20 Pa (120 dB SPL). Estes valores do campo auditivo aplicam-se apenas para as frequências compreendidas entre 0,5 e 8 kHz, onde a sensibilidade do ouvido é melhor. Para frequências inferiores e superiores é necessária uma pressão acústica muito superior para atingir o limiar auditivo.

Nota: Por antropomorfismo, designamos por infrassons todas as frequências inferiores a 20 Hz, mesmo que sejam audíveis para o ouvido de certos animais (ex: toupeira) em que a gama de perceção auditiva se estende a mais uma ou duas oitavas nos graves. Da mesma forma, designamos ultrassons a todos os sons acima de 20 kHz, apesar do cão ouvir até aos 40 kHz e o morcego até aos 160 kHz, ou seja respetivamente uma e três oitavas mais que o homem, nos agudos.

Curvas de iguais intensidades sonoras ou curvas isossónicas.

Uma curva isossónica representa o conjunto de sons puros que produzem a mesma sensação de intensidade, a mesma sonoridade, em função da frequência ( de acordo com a norma iso 206 e 2003).

O gráfico representa as curvas isossónicas médias de 50 indivíduos jovens normouvintes, obtidas numa câmara anecóica, em audição binaural e em campo livre. A unidade para caracterizar uma curva isossónica é o fone. Corresponde ao nível sonoro expresso em dB SPL a 1000 Hz. Por exemplo um som puro da frequência de 1000 Hz emitido a 20 dB SPL é igual a 20 fones, tal como um som puro da frequência de 100 Hz emitido a 43 dB SPL.
Nota: O fone é igual ao dB SPL unicamente para um som da frequência de 1000Hz.

O Sone

Não sendo o fone um índice de sensação mas sim de igualdade de sensações,foi criada uma segunda unidade: O sone. Para níveis superiores a 40 fones e para as frequências médias, o sone está ligado ao fone pela relação:

sone = 2^(fone-40)/10. Assim a 1000Hz, um som de 40 fones valerá 2^(40-40)/10= 1 sonio

A sonoridade varia de forma diferente em função da frequência. Em comparação com sons de 1 e 8 kHz, a sonoridade dum som de 0,1 kHz aumenta muito mais rapidamente. Isto reflete que a dinâmica auditiva a esta frequência é inferior à dinâmica auditiva para um som de frequência de 1 kHz ou 8kHz (ver acima, campo auditivo).

Limiar diferencial absoluto de intensidade.

É a mais pequena variação de intensidade física que provoca uma variação de sonoridade. Depende quer do nível de intensidade quer da frequência. Nas intensidades mais fortes, o ouvido é capaz de distinguir diferenças de intensidades de apenas 0,4dB. Estima-se em 150 o número de escalões de sonoridade.

Sonoridade e bandas críticas do ouvido

Se apresentarmos ao mesmo ouvido um som complexo composto de dois sons puros de frequências diferentes mas próximas, a sonoridade mantem-se a mesma desde que a diferença entre as 2 frequências seja inferior à largura da banda crítica; Se ultrapassa a largura da banda crítica, a sonoridade aumenta.

As bandas críticas podem ser comparadas com um conjunto de filtros de passa-banda justapostos em que as frequências de corte não são fixas ao longo da cóclea mas sim em função da composição frequencial do som que é apresentado.

Efeito de máscara (mascaramento)

A perceção dos diversos componentes dum som complexo não se faz de forma independente. Com efeito, por razões fisiológicas, a perceção de certas frequências impede a perceção doutros componentes: é o efeito de máscara.

Esta figura mostra os limiares auditivos obtidos sem mascaramento em verde, e com mascaramento por uma banda de ruido (1100 a 1300Hz) a diferentes níveis de intensidade.

A vermelho, podemos verificar a modificação dos limiares auditivos obtidos para um nível de ruido de 60 dB SPL. Por exemplo, um som puro de 1000 Hz só será percebido a uma intensidade de 45 dB SPL em vez de 3dB SPL na ausência de ruido.

Este gráfico mostra igualmente que o efeito do mascaramento aumenta com a intensidade e é mais pronunciado nas frequências agudas. Dito doutra forma, as frequências graves mascaram mais facilmente as altas frequências que o inverso.

Existe também um mascaramento central, isto é, uma modificação da perceção da intensidade do som teste, a nível central e não periférico. Por exemplo, quando se estimula um ouvido com um som puro e o outro com um ruido, a influência do mascaramento do ruido sobre os centros vai modificar a sonoridade do som puro. Portanto, cria-se um mascaramento sem atuar sobre o ouvido em estudo.

Outros fatores que influenciam a sonoridade

O efeito da duração
 A sonoridade aumenta até um valor crítico compreendido entre 50 e 400 ms e depois diminui ligeiramente.

A previsibilidade do sinal
 Quando um ouvinte espera um som de forte intensidade, a sonoridade que este provoca é menor do que se não o esperasse.

Reflexo estapediano
 Este reflexo atua essencialmente sobre sons breves de frequências médias e intensidades superiores a 80 dB.  Ele atua tornando mais rígida a cadeia tímpano-ossicular, o que se traduz numa diminuição da vibração sonora e por consequência numa diminuição da sonoridade. No entanto, este reflexo é fatigável.

Fadiga auditiva
 Depois da exposição do ouvido a um ruido muito intenso, observa-se a elevação dos limiares auditivos devido à fadiga das fibras nervosas. Podemos perceber este fenómeno quando saimos duma discoteca ou depois de usar um leitor de MP3.