Bioacustică și optică biologică

1.1. Sunetul

1.1.1. Notiuni introductive

Din punct de vedere fiziologic, sunetul constituie senzatia produsa asupra organului auditiv de catre vibratiile materiale ale corpurilor si transmise pe calea undelor acustice. Urechea umana este sensibila la vibratii ale aerului cu frecvente intre 20 Hz si 20 kHz, cu un maxim de sensibilitate auditiva in jur de 3500 Hz. Acest interval depinde mult de amplitudinea vibratiei si de varsta si starea de sanatate a individului. Sub amplitudinea de 20 μPa vibratiile nu mai pot fi percepute. Odata cu varsta intervalul de sensibilitate se micsoreaza, in special frecventele inalte devin inaudibile.

Din punct de vedere fizic, sunetul are o definitie mai larga, el nefiind legat de senzatia auditiva: orice perturbatie (energie mecanica) propagata printr-un mediu material sub forma unei unde se numeste sunet. In aceasta definitie se includ si vibratii la frecvente din afara domeniului de sensibilitate al urechii: infrasunete (sub 20 Hz) si ultrasunete (peste 20 kHz) .

Sunetul fundamental are frecventa egala cu frecventa fundamentala a sursei (cea mai coborata dintre frecventele proprii). Armonica este sunetul care are frecventa egala cu un multiplu intreg al frecventei fundamentale.

Potrivit compozitiei spectrale, sunetele se pot clasifica in :

- sunete simple (pure) - sunt produse de o oscilatie armonica (sinusoidala) si au in spectrul acustic o singura linie;

- sunete complexe (compuse) - sunt produse de oscilatii complexe si contin un numar de sunete simple. Spectrul armonic respectiv este caracterizat de un numar de linii, care corespund recventei fundamentale si armonicelor respective. 3

- zgomote - sunt un amestec de sunete de orice fel, fara componente bine definite, produse de oscilatii complexe, caracterizate de un spectru de frecvente continuu, cel putin intr-o anumita banda.

1.1.2. Caracteristicile sunetului

• Frecventa sau tonul – muzical ii corespunde inaltimea (masuratain Hz).

Frecventa vibratiilor da tonalitatea sunetului.

Tonurile pure sunt simple unde sinusoidale. Acestea sunt rar intalnite in realitate de zi cu zi.

Tonurile emise in mod usual de instrumente, vocea umana sunt un amestec de sunete cu frecvente diferite:

– Frecventele cele mai joase constitue tonalitatea vocii

– Frecventele cele mai inalte constitue timbrul vocii

• Un amestec de frecvente fara legatura intre ele cum ar fi amplitudinea sau/si periodicitatea

acestora se numeste zgomote

Fig.1 Tonuri pure Fig.2 Amestec de sunete Fig.3 Zgomot

• Intenstatea sau amplitudinea

Prin intensitate sonora (in sens fiziologic) se intelege senzatia pe care o produce asupra organului nostru auditiv amplitudinea unei vibratii sonore, altfel spus, volumul vibratiei. Cu cat amplitudinea vibratiilor este mai mare, cu atat creste si intensitatea sunetului rezultat, si invers. Aceasta se masoara prin unitatile denumite in fizica foni sau decibeli (1fon = 1 decibel).

Amplitudinea unei vibratii depinde de urmatorii factori:

*cantitatea de energie ce se imprima miscarii vibratorii si se transmite mediului ambiant;

*distanta la care se afla corpul vibrator fata de aparatul auditiv receptor;

*calitatea mediului in care se propaga

• Durata ‐ se calculeaza din momentul impactului pana la disparitia ultimei vibratii percepute.

• Timbrul sau culoarea reprezinta calitatea sunetelor complexe de intensitati si frecvente egale de a putea fi diferentiate subiectiv in functie de compozitia lor spectrala.

Timbrul este rezultatul suprapunerii unui sunet fundamental cu armonicele lui.Cu cat numarul armonicelor este mai mare,cu atat timbrul este mai bogat,mai rotund,mai plin.

Timbrul permite identificarea sursei sonore si i se mai poate spune “culoarea” sunetului