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Figura 3. Perdida de efectividad de la lTD a alta frecuencia par confusion de fase. El mecanismo no puede distinguir entre la locacion de las fuentes Fl y FZ si erniten a alta frecuencia

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Figura 6. Minima cambia de angulo perceptible (MAA) en funci6n de la frecuencia. El parametro variable es el azirnut El

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Figura 4. Calculo de la diferencia de recorrido entre las sefiales que llegan a ambos oidos

194

El cono,de confusion y los movimientos de la cabeza

\ Como la d iferencia interaural de tiempo depende de la diferencia de recorri­ do de las ondas entre ambos oidos, la linea que va de un tfrnpano al otro de­ fine un eje de simetria axial alrededor del cual se encuentran lugares

195

Batidos binaurales Arriba

Figura 7. Cono de confusion lateral

geo rnetricos co n el m ismo ITO. Ap arecen asf los de norninados cones de confu­ sion a cada lado de la cabeza tal como se aprec ia en la figura 7. Las arnbiguedades relacionadas con este co no de confusion, al igual q ue las vinc uladas co n el plano med io, puede n ser resueltas moviendo la cabeza. S i la ro­ tarnos 20° a la izquierda y la imagen aud itiva se desplaza 20° en su posicion late­ ral aparen te, en tonc es uno tiende a supo ne r que la fue n te se sinia en el plan o horizont al. S i, en carnbio, el movimi en to de la cabeza no es aco rnpariado por un cambio en la imagen percept ual, la fuen te de son ido se localiza directamente arr i­ ba 0 abajo del oyente . La vision y el sentido del equilibrio juegan un pape l im­ port ante en este proceso, pues ayudan a definir la posicion de la cabeza en el espacio. A n iveles elevados de procesa rnien to neural la represen tacion espac ial involucra la integracion de la inform acion proveni ente de d iferent es sent idos, Co mo resumen - y solarnen te pa ra sefiales sin uso idales-, es posible soste ­ ner que los dato s ffsicos apo rt ados po r la !DO son uti les a alms frecuencias, mien tras que los proveni en tes de la ITO 10 son para bajas frecu encias. Este re­ leva en los mecan ismos de pe rcepc ion espacia l rue denominado en 1907 teo­ na doble por Lord Rayleigh , pero no se verifica de rnan era aca bada para sefiales de espectro co mp lejo . Los umbr ales de ca mbio en la percep cio n de las d iferenc ias de t iempo son rnen ores cuand o la ITO es ce ra , co n la fuen te ubicad a en el plan o med ic . El umbral de variacio n para la [DO ta mbien es menor cuando la !DO es cera . En defin it iva, la resolucion espacial es mejor para sonidos qu e llegan de [rente 0 de sde algun lugar en el plano medi o, con 0° de azimu t. En algunos casos la loca lizacio n rnono aural es tan buen a co mo la binau­ ral, heche qu e sugiere el uso de algun mecanismo ad iciona l no co n te mplado en la [DO n i en la [TO, ta l co mo ve remos mas ade lan te .

196

Una notab le caracterfst ica de nu estra aud icion, en la q ue se com prue ba la sub­ sistencia de la informaci6n de fase mas alla de l sistema aud it ivo per iferico, se revela con la aparicion de batid os binaura les. Estos se manifiestan al presen­ tar dos sefiales sin usoidales de frecuencias apenas difere n tes (M < 20 Hz), un a en cada ofdo , La ex istenc ia de los batidos binaurales dep ende de la in terac­ cion de la informac ion de las sefiales qu e part en de ambos o fdos a n iveles su­ peri ores de procesarni ento neu ral. Pro veen una dernostracion irrefutable de que la descarga de las neuronas preserva la informac ion de fase del estirn ulo. Los batidos binaurales son menos ni t idos que los bat idos monoa urales, con las dos sin uso ides de l estirnulo presen tes en un solo ofdo. Se los per cibe solo por deb ajo de los 1,000 Hz, a diferen cia de los mon oaurales que se oven en tod o el rango de frec uenc ias audibles. Adernas, estos iilt imos se perciben mej or cuando las in tensidades de las dos sin usoides son sim ilares. Los bar idos binaurales, por el co n trario, se oyen aun co n grandes d iferenc ias de inten sidad entre los estimulos (Ia sensi bilidad a la fase ex iste den tro de un gran ran go de inten sidades), y un auto r bas ta sostuvo qu e un a de las sefiales puede qu edar par d ebajo del umbral de audibi lida d. Estudi os recien tes no han corroborado esra afirrnacio n .

2. LOCAUZACION DE SEN ALES NO SINUSO!DALES Los son idos reales, a d iferencia de las sin uso ides teori cas, tiene n co mienzo y fin. C omo sabe mos, tod o ca mbio te mpo ral en un a sefial ac iist ica va asociado a cambios en su espec tro , tan to mas profund os cuan to mas rapido ocurre la transicion temp oral. Precisarnente, estas irregularidad es espectrales apo rta n n ueva informac i6n ut il para localizar fuen res acusricas. EI sistem a aud itivo las aprovecha de dos mane ras diferentes: un primer mecanismo cornpara el espec­ tro presente a la en trada del siste ma aud it ive con espectros pre vios 0 con es­ pectros almacenados en la memoria de largo te rrnino . Co mo esta operac ion puede real izarse con un solo ofdo inv olucr a un proceso monoaural, EI segun­ do mecan ismo compara las ca racte rfsticas espec trales de las seriales qu e llegan a ambos o fdos y es, obvia rnen te , binaural.

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Localizacion monoaural: el rol del pab ell6n au ricular En 1969 Butle r sugiri6 qu e el pabellon auricular provee informacion sobre la localizacion vert ica l y sobre la d iscrirninacion entre los ca mpos acust icos an­

197

teri or y posterior. Es decir, permite loc alizar Fuentes ubicadas en el plan o me­ dio , impos ibles de resol ver co n la 110 y la ITO (Butl er, D., 1969) . Hoy est a aceptado que el pabellon auricular rnod ifica el espectro de l esti ­ mulo en funci6n del ang ulo de incidencia de la onda en relaci6n con el eje medio de la cab eza. La acc i6n del filtro se mide co mpa ran do el espectro del estfrnulo exterior co n el espe ctro de la serial en la entrada del canal auditive ex tern o. La razon , exp resada en dB, se conoce com o la funci6n de transferen ­ cia de la cabe za (HRTF)l y se puede apreciar en la figura 8. La informacion provista por el pabe llon au ricular, da do su tam afio - un os Z7 cm z- , es efec t iva a frecu en ci as por e nc ima de los 6 kH z. Entre 500 H z y 6 kHz la ca beza, ac t uan do co mo pantall a, fun ci ona de rnanera simila r. En experirnentos con ruido de ban da angosta, la ele vacion apa rente deri­ va de la coinciden cia entre los picos de la HRTF y la frec uen cia central del rui­ do. Por ejernplo , un ruid o di6tico centrado en 8 kHz se oye "arriba" al ma rgen de su ubicacion real, pues en esa posicion la func ion de transferencia posee un pico de am plitud .? Si el oyente desea hacer un uso efici ente de los dat os espectrales asoc ia­ dos co n la dir ecci6n de la Fuente ac ust ica, es n ecesario qu e distinga en tre los picos y valles rel acionados co n la direcci6n (fil tro s HRTF) y los propi os de la Fuente y de las reflexiones gen eradas en las superficies ce rca n as, Esto sign ifica que el conocim iento previo de la fuen te y de las condiciones acu sticas del am­ biente es rel evante. S in embargo , como cada pabe llon aur icular pro vee filtros diferentes y conocidos , se los puede separ ar de los datos espectrales ext ernos.I G. Plenge presento evid encia de que cu an do un sujeto no esta famili arizado con las car acterfst icas de la fuente y del am bien te acust ico la localiz aci6n rna­ noaural se deg rada (P lenge, G., 1974) . Pero en compensaci6n se req uieren mu y pocos segu ndos para en trar en la nu eva situa ci6n . Est a acomodm:i6n espa­ cial es de gran irnportan cia en la aud ic i6n y ejecuc i6n de rnusica en v ivo. Empleo de datos espectrales en la localizaci6n binaural En seriales de espectros de banda las di fer encias interaurales de ti empo pro­ veen informaci on pa ra localizar la fuente que no esta sujeta a las arnb igue -

Del Ingles Head related transfer functions. 2 C uando las sefia les q ue Ilegan a los dos o fdos son ide n ticas se dice q ue el esnrnulo es di6­ tico y cuando son d iferenr es se 10 llam a dic6rico. 3 Un ejercicio inr eresan te con sisre en "apl ast ar" los pabellones co n tra la cab eza y salir a dar una cam inata. Es no table co mo se altera nue srra perc epc i6n ac usrica del espaci o al rnodifi­ car levemenr e los filrros HRTF. I

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Frecuencia (kHz) Figura 8. Funciones de tran sferen ci a desde el campo extemo h ast a la entrada del canal aud itivo ex tem o (HRTF) con el angulo h orizontal e como paramerro

dad es de fase ti pic as de las sinu so ides. S i el espectro cu bre un gran range de frecuencias, las arnb iguedades de fase pu eden ser superadas a traves de cornp a­ raciones ent re los ca na les del filtro aud itivo involu cr ados. D. W. Grantham consider6 que la diferencia in teraural de tiempo debe definirse a partir de se­ fiales de espectro de banda y pro puso llamarla verdadera ITO (G ran th am, G., 1995 ). A continuaci6n men cion arnos algunos experimentos en los que se desta­ ca la aplicacion de datos espe ctrales en la localizaci6n bin aural.

LocaliZCKi~ seiioies transitorias <.

Klump y Ead y rnidi eron los um brales para la discriminaci6n de la ITO para tres t ipos de estfrnulos co rtos. Fueron ne cesarios 9 us para detec ta r lin ca mb io en el ITO an te un estfrnul o de ruido de banda an gosta de 1,4 s de duraci6n; 11 us 199

para sinusoides de 1.000 Hz recortadas por una ventana rectangular de 1,4 s; y 28 !-1s para dics de 1 ms de duraci6n (tengase en cuenta que 10 us corres­ ponden a un desplazamiento lateral de 1°). Los umbrales de ITO para trenes de impulsos repetidos fueron del orden de los 10 us (Klumpp y Eady, 1956).

Localizaci6n en funci6n de la frecuencia La discriminaci6n de la posici6n lateral sobre la base de los retardos tempera­ les entre los dos oidos depende principalmente del contenido de baja frecuen­ cia de sefiales de banda ancha, por ejernplo clics, Por debajo de 1.500 Hz las fases de las oscilaciones de decaimiento en la onda de los dos oidos pueden compararse, proveyendo informaci6n sobre los tiempos de llegada relativos de los clics. Para frecuencias por encima de 1.500 Hz la informaci6n de la estruc­ tura fina del decaimiento se pierde. S610 queda la referida a la envoivente de decaimiento.

Importancia de las disparidades en el cuerpo de la serial Las disparidades en el cuerpo de una serial compleja (que implican la percep­ ci6n de la diferencia entre fases) son mas importantes que las del ataque, aun para puis os de 10 us de duracion, S610 para impulsos muy cortos prevalece la disparidad del ataque (que en este caso es la unica disponible, pues el cuerpo queda enmascarado bajo el ruido de banda ancha provocado por la interven­ ci6n del principio de indeterminaci6n acustico).

Correspondencia tiempo-intensidad Si se presentan dics identicos por medio de auriculares, la imagen se percibe "en el centro" de la cabeza, Si a continuaci6n se retarda el clic del ofdo dere­ cho, por ejemplo 100 1-lS, la imagen se desplaza hacia la izquierda. Pero si la in­ tensidad de la serial en el ofdo derecho aumenta, es posible colocar la imagen nuevamente en el centro de la cabeza. La cantidad de tiempo necesario para compensar 1 dB de diferencia interaural se denomina razOO de correspondencia. Este fen6meno apoya la teorfa que establece que las diferencias en tiempo y en intensidad son codificadas en el sistema nervioso de manera similar, y es de gran importancia para la implementaci6n de sistemas virtuales de espacializaci6n.

Adaptaci6nbinaural

tren de pulsos. Los dics luego del primero aportan poca informaci6n para la localizaci6n. E. R. Hatter present6 evidencia de que un disparo adecuado -un pulso de ruido de baja intensidad 0 un hueco (gap) en el tren de clics- puede desactivar la adaptacion binaural. En su experimento los clics que aparecen luego de la perturbaci6n son mas efectivos que los anteriores -adaptados- pa­ ra localizar espacialmente la fuente. Hafter y Buell dicen: "[...] El sistema au­ ditivo se vuelve insensible a los datos interaurales luego del ataque, a la vez que monitorea el entomo a la espera de nuevas condiciones. Cuando algo inesperado ocurre, el entomo espacial es nuevamente examinado" (Hafter y Buell, 1990).

Interferencia binaural Los ruidos de baja frecuencia degradan fuertemente la lateralizaci6n de las se­ fiales de alta frecuencia, mientras que la recfproca no es cierta. Una interpre­ tacion de la interferencia binaural establece que esta resulta de la fusi6n de la serial y del ruido en una imagen auditiva unica, no jerarquizada.

3. MODELOS DE PROCESAMIENTO ESPACIAL Se han propuesto gran cantidad de modelos que intentan dar cuenta de la multiplicidad de mecanismos presentes en la percepci6n espacial. En la Figura 9 se puede apreciar el esquema de Blauert, que incluye todos los bloques que aparecen en los modelos mas detallados (Blauert, J., 1997). En cuanto a los modelos de aplicacion, uno de los mas interesantes es el propuesto por Yoichi Ando a fines de la decada de 1980. Su esquema se pue­ de ver en la Figura 33 del capitulo l. El modelo de Ando postula la existencia de un mecanismo precortical de extracci6n de la autocorrelaci6n de las sefiales que provienen de ambos of­ dos, la posterior correlaci6n cruzada interaural entre las vias derecha e iz­ quierda, y la especializaci6n de los hemisferios cerebrales para el proceso de factores espaciales 0 temporales. Para ciertas tareas complejas (como la pro­ pia del efecto "cocktail party") es necesaria la interacci6n de ambos hernisfe­ rios: el izq~~do -temporal- tiene a su cargo el procesamiento de la palabra, mientras que elderecho -espacial- procesa la localizaci6n de las fuentes. Es­ te modelo fue utilizado con exito en el disefio de salas para musica no arnpli­ ficada, entre elias el celebre auditorio de Kirishima, en Jap6n.

El sistema auditivo binaural parece procesar s610 el ataque del conjunto en un

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~. Figura 9. Modelo esquerna tico de Blauert para la audicion espacial

4. EL EFECTO DE PRECEDENCIA Sa bemos que el sent ido de la aud icion, a diferenc ia de la vista, se co nce ntra en las fuentes ac ust icas antes que en las reflexiones provocadas por los obje­ tos de l entorno. U n ejemplo cotidian o ocu rre al localizar la ub icacion de una fu ente ac ust ica en un a sala reverberan te donde la mayor part e de la ene rgia proviene de reflexi on es. Wallach (1949) y Ha s.') (1951) in vesti garon este fe­ nom en o co n dos sefiales asincron icas y los result ados pueden sinteti zarse en las siguientes reglas. • Dos son idos sucesivos se perciben como uno solo si el in tervalo te mpo­ ral entre ellos es 10 suficienternen re corto. EI limite superior es de 5 ms para clics y de 40 ms para sonid os de carac ter co mplejo, como palabr a y musica.

202

• C uando ocur re 10 ante rior, la locac ion de la fuente esta det erm inada por la de l primer soni do. Este fen ornen o se den om ina eiecto de precedencia, 0

.

• EI efecto de preced encia aparece solo para sonidos de caracter d iscon ­ tinuo 0 transito rio. • EI segundo estfrnulo puede te ne r alguna influencia en la localizacion de la fuente (su maxim o aporte es un ca rnbio de 7° en la loca lizaci6n aparen te). • S i el interv ale entre est imulos es de 1 ms 0 menor, el efecto de pre ­ cedencia no actiia : se obt iene a lgun tip o de co mpro m iso entre las ubicac io­ nes espacia les de las dos fuentes, Este hecho se denom ina suma de lacaciones (Blauert,]., 1997 ). • Si el estfrnu lo retr asado es 10 suficiente intense, entre 10 y 15 dB po r encima de l prime ro, el efecto no oc urre. • Se asume co rriente rnen te qu e el efecto trabaja mas efectivamente cuan­ do ambo s estirnulos se pare cen . P. Divenyi dern ostro, sin embargo, que las di ­ ferencias espectrales no cuen ta n si se man t iene la envo Ivente temporal (Di venyi, P., 1992 ). Esta co ncl usi6n es razona ble, pue s las reflex iones pueden mod ificar el espectro de la sefial por disto rsion arm6 n ica. • EI efecto es mas not orio en el plan o horizontal , aunq ue tarnbien apar e­ ce en el plan o medi o. • EI efecto de preceden cia puede tornar algun tiempo en aparecer (muy , importante en grandes salas e iglesias) . • C iert as modific acion es en las co ndiciones aciist icas de l arnbiente pue­ den destruir temp orariamente el efecto de precedencia. • La h abilidad para detectar carnbi os en e l intervale te mporal del estfrnu ­ 10 retras ado puede mej orar no tableme n te con la practica. EI efecto de prec edencia no involuc ra un a cornplet a supresi6n de la infer ­ ma ci6n de los "ecos". EI oyente puede distin guir cualita t ivamente cua lquier cambio en el patron temporal de los esn rnulos. Es mas, este pa tr6 n aporta in­ formaci on sobre la sala y la posicion de los objetos y paredes en ella. EI efec ­ to de precedencia segur arnente aparece en un nivel relati varnen te alto del proceso cogn it ivo. Parece que los posib le "ecos" son suprim idos despues de h a­ ber sido evaluados co mo con sisten tes COil las exp ectati vas del oyen te en rela­ ci6\ con la fuente aciistica y al arnbien te. Cu ando oc urre un carnb io inesperado la mascara del efecto de precedencia puede ret irarse momentanea­ mente . En el grafico de la figura 10 se puede ver con claridad la regi6n de va­ lidez del efect o de preced encia. En la region super ior las reflexion es super an los lim ites del efecto de pre ­ cedencia y se las percibe co mo ecos aislados, en la parte intermedia las refle­ xiones aportan informa ci6n espac ial del ento rno aciist ico, y en la region

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Figura 10. Region de validez del efecto de precedencia

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inferior las reflexiones se vuelven inaudibles, Cuando las reflexiones poseen retardos iguales 0 menores a Lrns aparece el fen6meno de fi/era en peine, que se oye como una especie de coloraci6n espectral."

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Tiempo de recepci6n (ms)

Refuerzo electroacustico en grandes espacios El. efecto de precedencia se emplea para preservar la localizaci6n espacial de la fuente fisica cuando se emplean varios altavoces separados por distancias significativas, Por ejemplo, en el sistema de dos fuentes electroacusticas de la figura 11, el oyente percibiria antes y con mayor intensidad al altavoz 2. El al­ tavoz 1, cercano a la fuente fisica, se manifestarta como un eco. La secuencia temporal que le llega al oyente se aprecia e la figura 12. Es evidente que percibira como fuente acustica primaria al altavoz 2. La soluci6n a este problema consiste en retardar la serial del segundo al­ tavoz hasta ubicarla dentro del limite de Hass. El esquema del dispositivo se muestra en la figura 13. El resultado final se puede evaluar en el grafico temporal de la figura 14. Ahora se recibe primero la sefial del altavoz 1. La serial del altavoz 2 ocu­ pa una posici6n que cae dentro de los lfrnites establecidos por el efecto de pre­ cedencia. Para el oyente la locaci6n de la fuente queda establecida por el primer sonido que le llega, que es el que emite el altavoz 1. 4 Comb filter

204

en ingles (Basso, 200Ia).

Figura 12. Diagrama temporal en el punto de recepcion a partir del sistema de refuerzo electroacustico con dos fuenres

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Figura 13. Aplicacion del efecto de precedencia a un sistema de refuerzo electroacusrico

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Figura 14. Diagrama tem po ral en el punro de recepc ion luego de insralar el d isposi rivo de rerardo

5. PERCEPCION

DE LA DISTANC IA

Figura 15 . Co nsta nc ia visual de tarnafio. La ca beza mas cerca na al observador tien e el m ismo tam afio que la "gran cabeza" alejada

H asta ahora ana lizamos los rneca nis mos empleados para de term in ar la d irec­

cion de llegada de las ondas ac ust icas desde una fuente externa. N os qu ed a po r ver de q ue rnane ra eva lua mos la distanc ia a la q ue se encuen tra d icha fue nte . En e l sis te ma de coordenadas esfericas de la figura 1, al comienzo de este ca­ pi t ulo, nos fa ltar ia deterrninar la di st anci a r a la que se encuen tr a la fuen te.

Pe rspectiva auditiva La perspec ti va ac ust ica , al igual q ue su co n traparte visual, es un a imp or tan te fue n te de in for m ac ion ambien ta l. Las imageries acu sticas de gran desarroll o en azim ut se red ucen a un pun to a gra n des d istanc ias, Por ejemp lo , e l an cho actis­ tico aparente de un a o rques ta sin fon ica , m uy gran de en las prim eras butacas de la platea, d ism in uye a unos poco s grado s al o frla en un parq ue a 300 m de d is­ ta nc ia.! El efec to es eq uivalen te al de las lin eas paralel as q ue co nvergen en e l in fini te. S i contin uarn os d esarr o llando la an alogia con el sent ido de la vista, se pod rfa dec ir q ue la son o ridad d ism in uye co n la d istanc ia ta l como oc urre co n e l ta rnafio apa rente de los ob jeto s y que la defin ic ion t fmbrica se ateruia de modo sim ila r al grad ien te de co lor en la v ision. 6 Aunqu e no siem pre estu­

5 El pararn etro subjer ivo emp lead o en acust ica de salas se den om in a "anch o apar enre de la fuente" (AWS), bien co rrelac ion ado con el fact or objetivo de espacialidad (I -IACC). 6 La ana logfa co n el sentido de la vista , aunque inexact a, resulra ut il pa ra eje mp lificar los diferentes aspecro s irnp licados en la percepc i6n de la pe rspecti va auditiv e.

206

d iad a en de talle, la d istancia apa rente de la fuente ac ustica que defin e la pers­ pectiva auditiva cornp one una impo rtante d ime nsion psicoac ustica . Los in ves­ t igad ores que desarroll an d isposit ivos acust icos para el ci n e y siste m as multimed ia ha n conc cntrado gra n pa rte de su in teres en el perfecc ion amien­ to de mod elos vi rt ua les de perspectiva auditiva. La sonor id ad, cuan do inte rv ien e co mo un pa rarnetro de en trada pa ra ev a­ luar la d istanc ia de las fuen tes ac iist icas , deja de ser un correlato un idi mens io­ n al de la in tensid ad fisica pa ra co n vc rtirse en un rasgo co mplejo que in vo lucra m as de un a di mension. Los objetos en e l mundo son, en gen eral, de tarnafio constance, pe ro la im agen de un o bje to en la retin a c rec e y decrece cu ando es­ te se acerca 0 se aleja de n oso tros. Este heche es co nocido co mo constancia de tamano. En la figura 15 se puede aprec iar un a ilust rac ion c lasica de la constan ­ c ia visua l de tarnafio. En e l dorn in io de la audicion la constancia de fa sonoridad funciona de mo­ do ana logo a la co ns ta ncia de tarnafio pa ra e l sen t ido de la vista . S i un a fuen­ te acu stic a de in te n sidad cons ta n te se aleja de n oso t ros a campo libre, la inten sidad ffsica que nos llega d ism inuye prop orc ion a lmen te con el cu adrado de la d istanc ia. N o de be sorprendernos en to nces q ue un a fuente cuya intensi­ dad decrece parezca aleja rse. Es dec ir, tarnbien podemos exp erimen tar la sen­ sac ion de ofr una fue n te aciistica que d ismi nuy e de in tens idad sin alejarse - un in str urnen to m usical en decrescendo-, cuyo eq uiva len te en el ca mpo v isua l po­ d rfa ser un globo que se de sinfl a. 207

............

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Imaginemos un experimento: un oyente observa a dos cantantes, una cerca­ na y la otra alejada. La cantante "cercana produce un son ido pp, mientras que la otra ernite el mismo son ido pero en ff. Los sonidos poseen la misma altura ton al y dur acion. Si al oyente se le pide que evalue la son oridad de amb as cantan tes, dira que la mas alejada supera a la cercana. Supon iendo que la intensidad del pp sea 1/128 de la intensidad del ff, y que por estar a 50 m la intensidad de la can­ tante alejada llega con 1/2.500 (l/d 2 = 1/50 2) de la emit ida, la onda cercana po­ see alrededor de 20 veces mas energia que la alejada. Sin embargo, el oyente insistira con su afirmacion. En la figura 16 se puede ver este experirn ento. El experimento anterior muestra que ex isten otros datos no to mados en cuenta, diferentes de la son or idad , que nos aportan informacion sobre la in­ ten sidad fisica y la distan cia de las fuentes acust icas. H asta aquf no to mamos en cuen ta el ca mbio espe ctral operado en las sefiales de las cantan tes en fun­ cion del esfuerzo vocal. En gene ral, la en volvente espect ral cambia de forma -para favorecer a los armonicos mas agudos- a medida que la inten sidad y el esfuerzo vocal aume nta n, La figura 17 sinte t iza los trabajos de John Chowning en una can tidad de experimentos sim ilares al expu esto (Chowning, J., 1999). Represents una ge­ neralizacion del cambio de la cornposicion espectral en funcion de la altura tonal, la dinarnica y la distan cia, A cau sa de la gran ca ntidad de dimensiones necesarias para describir los datos ffsicos se han incluido espacios bidimensio­ nales (espectros de potencia) de n tro de un espacio tridimensional cerrado . Es posible ahora comprender al oyente del experimento: no juzgaba la dis­ tancia y la sonorid ad de la fuente unicamente a partir de la int ensidad que per­ cibia. En la figura 18 se esquematiza una situac ion simetri ca a la de la figura 16. Una fuente de inform acion ad iciona l la proporciona la reverberad6n del recinto. La relacion entre la in tensidad de la reverberacion y la onda directa es interpretada por el oyente como un indice de distancia, En un espacio ce­ rrad o tlpi co la in tensidad del ca mpo reverberante no varia co n la distan cia a la fuente, mientras que el son ido directo sf 10 hace . Sabemos, por experiencias previas, que el n ivel del cam po reverberan te depende de la intensidad de la fuente que 10 excita y usamos este conocimiento para evalu ar la intensidad y distan cia de las fuen tes acust icas en recintos cerrados. En la figura 19 se comparan dos sena les inrner sas en el mismo ca mpo re­ verb erante. La serial A se ubica a cinco unidades de distancia del oyente y po­ see un a intensidad relativa seis veces menor que la serial B, a una distancia de dos un idades. Ambas llegan al pun to de recepcion con la misma intensidad di­ rect a. S in emb argo, la relaci on co n el cam po reverberante aporta la inform a­ cion necesaria para ev irar la confusion de distanc ias sin ne cesidad de apelar a diferencias espectrales. 208

i-Cual de ellos se percibe con mayor intensidad ?

Figura 16. Co nstancia de sonoridad

I.Ja intensid ad decrece cuand o la distancia aument aO IJI cambia de la envalvente espectral es minim a

if "' 0

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E '"

"'" CUi::>

o ~

pp

Oltura

Menos parciales y cambios en la envolvente espectral debidos al cambro de altura

Figura 17. Espacio disranc ia-inrensidad-frecuencia segun Chowning

209

Debe cantar muy fuerte para producir la misma intensida~

Canta

Figura 18. Pcrccpci6n de la d istancia: los son idos de ambas can tan tes poseen para el oyen re la rn isma in tens idad, pero la composici6n especrralle perm ite al oyen re saber que la mas alejada canta en ff

Si amplifica mos seis vec es

la serial a 5 m, obtene mos

el mism o nivel qu e a 2 m

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'0

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Selia ! directa

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2

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3

4

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6. PERCEPCl6 N DEL MOVIMIENTO .

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B '0

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Pero la reverb eraci6n ha aum ent ado su nivel seis vece s, indicando que si la se iia l es mas intensa , no por eso la fuente es mas ce rcana

J

...­ 5

Reverb eraci6n ....

~ 6

Oistancia de la fuente

Figura 19. Raz6n serial direcra/carnpo reverberante en funci6n de la distancia

2 10

A unque la analogfa co n el sent ido de la vista nos ha resultad o ut il hasta ahora, deb e serialarse qu e la co ns ta nc ia de sono ridad es mas compleja qu e la co nstanc ia de caman o: pocos obje tos visuales varian de ta rnafio ante nuestros ojos (com o en el ejemplo de un globe qu e se desinfla), pero las fuentes acus­ ticas varian norrn almenr e de int ensidad en lapsos muy bre ves, espec ialmente en miisica. Por eso quiza el mecan ismo de percepcion asociado a la constan­ cia de son orid ad necesite informacion relacion ada co n indices espectrales y con la interpret acion de la relacion sefial direct a/senal reverberant e, La eva­ luacion aislada de la inten sidad parece no alcanzar. En gen eral, los juicios audit ivos sob re la distancia a la que se encuen tra una fuente aciistica son relati varnen te imp recisos, y los erro res con relac ion a la d istancia ffsica son del orden del 20 % en situaciones normales . Es in teresan te descri bir 10 que ocurre cuando los oyentes son pri vados de alguno s de los dat os men cionados. Por ejernplo , en el campo libre no acnia el sistema de eva luacion de la pe rspec tiva relacionado co n la reverbe raci on y la precision de los juicios con relacion a la d istan cia se reduce sign ifica tiva men ­ te o Estas sit uac iones se han estud iado en exp erienc ias de laborarorio , co n fuentes sin usoidales ubicadas en ca rnaras ane coicas, en las se preserva sola­ men te la informacion relacion ada co n la in ten sidad ffsica.

La habilidad para percibi r e l mov imiento lateral de una fuente aciistica se mi­ de em pleando el mfnima cingula de mavimienta audible (MAMA). Los experimen­ tos han mostr ado que el sistema audit ivo es poco sensi ble al rnovirniento de las fuentes aciis t icas, aunq ue se co rnporta mejor ante movimientos len ros. Pa­ ra desp lazami en tos angulares del orden de los 15°/s, el MAMA es de 5°. Pero pa­ ra movimi entos angulares veloces, del orde n de los 900/s, el MAMA crece hast a llegar a 21 0. El eJecta Doppler, responsabl e del cambio de altura en las siren as de las ambulancias cuando pasan a nu estr o lado, es una importante fuente de infor ­ maci on sobre el carnbio en el sen tido del movimien to relati ve entre el emi sor acustico y el oyen te. Es un fen orneno ffsico que hace qu e la frecuen cia aparen­ te en el punto de recep cion aurnen te si este se acerca a la fuente y que dismi­ nuya si se aleja de ella. En la figura 20 se ilustra el caso con una fuen te aciistica en movimiento hacia un receptor en reposo. S i la fuente se encuen tra qu ieta la onda acustica llen ara la distan c ia FR que la sepa ra de l receptor en un tiempo ~t == FRIc. con c com o la veloci dad del sonido en el aire. La longitud de onda en este caso es A = FR / J~t. Pero 21 1

.......

Espac io acustico virtual

si la Fuente se desplaza hacia el receptor a velocidad VF la onda aciis tica reco­ rrera en el mismo tiemp o un a disran c ia menor F'R. La Fuente se h abra movi­ do en ese lapso un a d istancia F'R - FR = VF 6.t y la nueva longitud de onda sera 'A ' = F'R / I 6.t. Tom ando en cuen ta la relaci6n general v = 'AI y luego de algu­ nas operac iones algebra icas senc illas se tiene que :

f'=

c - VF

c-

I

Fuentes acusticas \\

~"~~"

En la ecuac i6n anterior I es la frecuencia de la seria l emitida por la Fuente y i' es la frecuen cia aparen te en el punto de recepc ion . S i se cons idera tam bien la posibilid ad de movimi ent o de l receptor a veloc idad VR la ecu aci6n se modifi­ ca levernente:

~

f' = ~ 1 c - VR EI efect o Dopp ler se emplea desde h ace tiempo en rnusic a elec troac ust ica a part ir de modu le s espec fficos de proce sarnie nto. Casi no es necesario co rnen­ tar la impor tan c ia que tiene un a buen a simulaci6n Doppler en el caso de los efec ros espec iales para c ine y multimedia. En cuan to a la percepcion del efecro, se reduce a la percep cion de una va ­ riaci6 n co n ti n ua de frecue nc ia, qu e ya examinamos en el capitulo Il l.

7. CAMPOS A CUST ICOS VIRTU A LES En un ca mpo ac iistico habitual, con el oye n te inmerso en su interi or, la in ­ formacion espacial depende de los con ocidos datos espec t rales, tem por ales

F

D \/\/\ R V C~V I I

)

~f\

v, F'

f\

f\

V\J\J\J R

reales

Espacio acustico real

F igur a 2 1. Camp os acusticos definidos por un sistema estereofo nico bicanal

(ITO) Y de inten sidad (lID) que apo rt an las seriales qu e Ie llegan a ambos of­ dos . En un sistem a elec troac iist ico de reproducci6n, sin embargo, a la infor ­ mac ion anterior se suman las referencias espac iales cod ificadas en la serial grabada. Por ejemp lo, el registr o de un co nc ierto en un gran audito rio contiene in­ formaci6n sobre la reverb eraci6n y las ca rac terfst icas espectro-ternporales de la sala. A simismo , es funcion de los vfnc ulos espac iales entre cada insrrumen­ to y cad a uno de los microfon os ut ilizados. C uando esta grabac ion se reprodu­ ce en otro recin to a traves de un sistema estereofon ico bican al, el campo acustico qu e pe rcibe el oye n te se desdob la en tre: a) un campo acUstico real, que es en el que esta inmerso y qu e detect a a partir de los son idos que el mismo pro duce -com o voz hab lada, ruidos de pisadas, etc .- y b) un campo (U;ustico vir­ tual generado por la Fue nt e elec troac ust ica a part ir de las referencias cod ifica­ das en el registro origina l. En la Figura 21 se puede ver un esquema que ilustr a d icha situ acion.? Por supuesto qu e el ter rnino "real" esta cmpleado aqu f co mo una euqueta pracuca, sin connotaciones episte rnologicas. En cierto scnt ido, por supuesto, ambos campos aciisticos son "reales" a su rnane ra. 7

Figura 20. Efecto Doppl er con una fuente Fen rnovimien to a velocid ad ceptor R en reposo

212

VF

hacia un re­

213

La situac ion ideal serta q ue el ca mpo acu st ico real no in te rfiriese negat i­ varnen te co n el espac io ac ustico vi rt ual q ue defin e la grabacion . Pero esto ocurre po r 10 gene ra l en salas de aud ic ion cuidad osam ente diseriadas, por eje mp lo un a sala de co ntrol de un estu d io de grabaci6n . Lo h ab itu al es que el camp o acust ico de la sala real degrad e la informacion espaci al que con t ienen las senales elec t roaciisticas . Aunque en el ejemplo n os referimos a un siste ma este reofon ico bicanal, 10 m ismo oc urre ca n los de mas sistemas de espacializa­ ci6 n elect roacust icos que ex iste n en el mercado, tales com o las diferentes ve r­ sione s co nocidas co mo surround 0 las que se derivan de la codifi cacion Blumlei n

Capitulo VI n Percepci6n de objetos auditivos

original.'

8. RESUMEN N uest ra habilidad pa ra local izar sonidos es muy buena en el plano hori zontal , algo men or en el p lano vert ica l (elevacion ) y regul ar para la d istan cia, La locali zacion espacial es el res ultado del procesam iento comb ina do de da to s. Para Fuentes acus t icas co rrien tes los dat os descrip tos en este capitulo son accesibles simul ta nea rnente, al menos en circun stan cias no rrn ales. Es esta riq ueza de informacion, muchas veces redu nd ant e y refo rzada par da tos visua­ les, 10 q ue hace la local izacion mas prec isa y co nfi ab le. Un capitulo apa rte po d na dedica rse al disefio de ca mpos ac iist icos vi rtua­ les. Todos los irnplernenrados h asta ah ora , de sde los disposit ivos rnonofon icos h ast a los ac tua les algoritmos de espa cializacion para cine y mu lti med ia, pasan­ do pa r la estereofonla bica na l, h acen usa de las citadas capac idades aud itivas . En algunos casas , la contrad icc ion entre datos de entrada (p ar eje rnp lo, un a [[ 0 q ue corresponde a una Fue n te a la izquierda del oyen te con un a de ITO re­ lacion ada can la rnisrna Fuen te ubicada a la izquie rda) puede degrad ar e inclu­ so destruir la loca lizacion audi t iva .

Desde A rist6t eles, la pe rcepci6n se ent iende co mo el proceso a traves del cual util izamos la informacion provista par nu estros sentidos para ar mar represen ta­ ciones me ntales del mundo q ue nos rodea. En gen era l, desde una per spec tiva realista (la de Aristoteles 10 era ) la tarea de la percepc i6n es tamar los da tos de los sentidos y ded ucir de ellos un a representacion util del arnbien te exteri or. En la vida di aria n o percib imos los rasgos del son ido - alt ura, sonorida d, ti mbre, dura cion- de modo aislado , sin o q ue los in tegra mos en la representaci on de Fuentes acu sticas u obje tos audi tivos . U na pa rte importante en el proceso es decid ir q ue partes de la est irnulac ion sensorial co rrespo nden al mismo objeto a even to ambien ta l. La for ma final de ca da represen taci on mental de un ob­ jew - visual 0 aud it ivo- for mado a part ir de un cie rto agrupa m ien to de da tos senso riales, es un a propieda d eme rgen te . Esta pro p iedad n o corresp onde a n in ­ guno de los dato s to rnados de manera individu al y surg e a partir de nu estr a capacidad de organ izaci6n psiquica de los datos. La c ita de Helmholtz repro­ ducida en el capitu lo [[ ("[...] esta mos muy bien entrena dos para evaluar los objetos q ue n os ro dea n , pero fallamos com p let arnente cuan do interitarnos ob­ servar las sensaciones per se [...]") alcanza aquf p lena signi ficacion .

1. ECOLOGiA ACUST ICA Y ANA uSIS AUDlTIVO DEL ENTORNO

8

Pa r eje mplo, Do lby-Surround, Dolbv-Digira l, T HX, Ambisoni cs y muchos orros.

A lbert Bregman llama aruilisis awlitivo de escenas al proceso q ue pe rm ite reu­ n ir en una un idad perceptiva el co n jun to de datos provenientes de un a fuen­ te aciistica ex tern a (Bregman, A. , 1994 ). Estric tarnen te , ca da oido no recoge mas que los camb ios temporales de la pres ion ac ustica en el timpano que le corresponde. U n agregado awlitivo es, segiin Bregman, la asoc iacion de las par­ tes del espectr ograma ne uronal (conjunto de dat os senso riales) que parecen pertenec er a un mismo evento pe rceptual. U na Fuen te ac iistica es una entid ad ffsica que gene ra o nda s en el aire. Un agrega do auditivo es un percepto ca u­ 215

214

->:

--sado por un grupo de elemen tos sonoros que se exp erimenta como un to do y que parece em an ar de una unica Fuente ac ust ica ext erna.! Normalmente, las propiedade s em ergentes que definen cada agregado estan co rrelac ion adas con las propiedade s de los obje tos fisicos asoc iados. En vision se pued e describir el probl em a del analisis opti co del am biente en terrninos del co rrec to agrupa mien to de las regiones estimuladas en la ima­ gen retinian a. En nu est ro caso [que elem entos se deben agrupa r para ensa m­ blar un son ido 0 , me jor aun , un obje to ac ust ico? N o es pos ible co mpa rar las estrategias de agrupam iento de ambos sen tidos pu es existe un a diferencia cru­ cial en el modo en que usam os la energia ac ustica y la lumfn ica para obten er informacion del mundo ex terior. En audicion, h acemos uso de la energfa erni­ tida por los objetos (las Fuentes acusticas) y cas i n o to rnamos en cuenta la energfa reflej ada en otros objetos fisicos. Se podrla afirma r que existen al me­ nos tantas Fuentes ac ust icas co mo objetos sonoros en una situacion normal. Las reflexiones - qu e carnbian en funcion del contexto espac ial- degradan la informacion que n os llega de cada una de las Fuentes. En co nsec uenc ia, ne ce­ sita rnos aten uar la informacion que llega por reflexi6n y co locar en primer pla­ no la qu e nos llega dir ectamente (en una sala de co nc ierros situ arnos a ud it ivame nte el piano en el escenario , aun cuan do gran parte de su energfa n os llega por reflex ion desde las paredes y el c ielo rraso de la sala ). Por el con­ trario, la informaci6n visu al esta causada princip almente por la reflexi6n de la luz en los objetos de in teres. Encendemos un a larnpara n o porque nos intere­ se mirada, sin o para ver por reflex ion los objetos de la sala. A diferencia de la gran cantidad de Fuentes ac iist icas que nos aco rnpafian desde siempre, hubo una sola Fuente de luz a la vez a 10 largo de gran par te de nues tro recorrido evo­ lutivo, En resum en, los dat os auditivos y visuales son dife re n tes y se comple­ mentan para brindarnos un pan or ama ve ros irnil del mundo ex terior.

z. lNFORMACl6 N UTILlZA DA PARA SEPARAR LOS OBJETOS AUDlTlVOS La fusion 0 fision simu ltanea de la informaci6n aud it iva y la co nstrucc i6n de agregados son ejemplos de organ izacion perceptual. A partir de ellos analiza­ mos el entomo ac ust ico al distribuir los datos sensoriales entre los diferentes objetos auditivos po ten ciales. Podemos ilustrar la distinci6n en tre los concep­ tos de Fuente ac ustica y de agregado acustico a part ir de las sefiales de la Figura 1. En ella se yen varias on das aciisticas aisladas que se h an reunido en el ulti Es una rraducci6n (q uiza no muy feliz) de auditory stream ("corrien te", "flujo ''} , C reernos, sin embargo, que el terrnino "agregado" describe acepra blernenre la idea de Bregman . I

mo grafico. Es mu y diftcil distinguir cada compone nte en la mezcla fina l, pero realizam os esta operaci6n inmediatamente con el ofdo (si pud ierarnos rep rodu ­ cir las sefiales en un equipo de audio) grac ias al proceso de agrupamiento per­ cept ual. Cada un a de las Fuentes co rresponde a un solo agregado ac iist ico. Pare ce hab er di ferentes mecanismos de segregac i6n audit iva qu e respon­ den en func i6n de la tarea a realizar. C uan do los oyentes intentan mantener int egrada en un solo agregado una secuenc ia de sonidos, la segre gaci6n es in ­ voluntaria y opuest a a sus intenciones. Pero cu ando los sujetos se esfuerzan en separar los sonidos la segregaci6n apare ce co mo un proceso de sele cci 6n pr o­ vocado po r la ate n cion . La existencia de estos dos mecanismos explica los di­ ferentes resultados que se obtienen en las pru ebas experimentales cuand o se vari a alguna ca rac te rfstica aciistica en la sefia l de entrada. Las diferenc ias ti m­ bric as entre son idos musicales, por ejernplo, faci liran mucho la segregac i6n . Pero si la sec uenc ia se basa en otro facto r de agru pam ien to d ifere n te, co mo puede ser la vari aci 6n de la altura to na l, las diferencias tirnbricas no provocan necesari am ente la segregac i6n. El sistema aud itivo emplea diferentes datos para separar los obje tos aud iti­ vos. En 10 que sigue describiremos los masdestacados. Debe tenerse en cuenta que n o siemp re se util izan todos los datos en todos los casos: el agrup amien to per cep tu al n o es un proceso a "todo 0 n ada". En un a situacion complej a se ob ­ serva con frecuencia que el dato saliente en masca ra y oscurece a los menos acentuados, mecanismo que nos permite man tener la eficiencia perceptual aiin cuando no este presente toda la informacion esperada . En el caso del t imbre, que depende de un a gran cantidad de entr adas audit ivas co n currentes, el con ­ texto juega un papel determin ante a la h ora de dec idir cual dat o es sign ificat i­ vo , y cual no 10 es. El "efecto de cafete ria" (0 "cockta il part y") pon e de rnanifiesto la eficac ia de nu estra capac ida d para separa r los di ferentes obje tos aud it ivos , Podemos manten er una co nve rsacion sin in convenientes en un arnb ienre co n gran con­ tarninacion por ruido . Si n embargo, si registrarnos con un microfono di ch a conversaci6n y la reproducimos mas tard e h ab rem os perdido algunos dato s esenciales para sep arar la Figura acustica del fondo de ruido y el discurso se vuelve ininteligibl e. A conti n uaci6n describiremos los rasgos de la in for mac i6n acustica q ue permiten agrupa r 0 separar los diferentes objetos ac iisticos entre sf.

Armonicidad y fr ecuencia fundamental Un co njun to de parc iales perfectamente arm6n icos t ienden a fusionarse en un so lo artefac to perceptu al, pues com part en la misma altura tonal , defini da por

Z17

216

->

~

1

~2

Voz humana

1 -6 ~

III

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-12 ~9

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I 0,005 0001 0 0,015 0,020 0.025

co»

0.Q:l5 O,CMO 0.00 Qt.6:] 0,lY.:6 O.ettl 0,((6 O.G1O

o.o ~

O,CfI)

coes

O,COO 0.(9$ 0.,

Tiempo (segu ndos)

la componente fund am ental de la ser ie. De acuerdo con este criterio, si dos es­ tfmul os sirnultaneos de espectros perfe ctarnente arrnonicos tien en diferentes frecuencias fund amenrales, se ove n separa dos.! U na desafin acion del 3% es suficiente para que un arrnonico se perc iba segregado del co mplejo (siernpre que su dur acion exce da los 400 ms), Para el sonido co mplejo restante, el efec­ to de la desafin ac ion del arrnon ico es sim ilar al que oc urre cuando se reduce el ni vel del arrnon ico en cuestion hasta vo lverlo ina ud ible. La fusion par ar­ monicidad fue uti lizada desde el med ioevo para combinar los registros de or­ gano y constituye un recurso clasico en orquestacion .

I

~

~2

Disparidades en el ataque

Impresora

1 -6

i

iD E


~~i~ I'V~~,'V\~"14r/1'~V~

WW'\;l_l" \i\f/\t.h~ft"W/VWV

-12 ~9

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1 0.005 0.010 0,015 0,020 0 .025 0030

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0.045 0.050 o.CC6 0.000 O.o:l> 0,011,)

O,07~

0,00(1 0,065

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0.095

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Tiemp o (seg undos) ~

1

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Alarma

1 -6

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I 0,005 0,010 0,015 0,020 0.0250,0300,035 O.G«l

O .~5

0,1%'0 0,0500,00J 0,1:65 0,070 0,075

o .~

0,085

o,COJ

0005

0,1

Tiernpo (seg undos) ~

1

~2

Rasch investigo la h abilidad para ofr un sonido complejo en presencia de otro semejante (Rasch, R . A., 1978). Cu and o la unic a diferencia entre ambos es la frecuencia fund amental, la serial debe estar por enc ima de los -20 dB respec­ to del sonido enmascarante . Pero si la sefial com ienza 30 ms antes del enrnas­ ca rante, se la percibe aun cuand o su n iveillega a apenas -60 dB (figura 2). La serial puede seguir percibiendose aunque cese de inmed iato despues del ataque del son ido enmasca ran te (este efecto se relacion a con el fen orne no de conti­ nuidad que veremos mas adelan te).' El valor de 30 ms corresponde aprox ima­ damente a las imprecisiones de ataque que se enc uen tran co n frecuencia en la musica instrumental. Esta capac idad de agrupamiento par disparidad en el ataque refuerza la idea trad icional de que las asinc ron fas son un factor irnpor­ tante en la percepcion separada de las voces en la musica polifonica. En un expe rimento relacionado co n las dispar idades temporales en el ata ­ que , Robert s y Moore dernostraron que sin usoides ex trafias agregadas a un a vocal puede n influir en su calidad t frnbrica, pero que esta influencia se redu ­ ce not ab lemen te si el elemen to extrafio apa rece ant es 0 despues del inicio de la vocal - se segrega de ella (Moore, B., 1997).

Mezcla

1

i~· ~~NW~N~~','~~"

Contraste con sonidos prcvios La percepcion de un est fmul o es afectada por los estirnulos inmediatamente precedentes. En gene ra l, al nue vo est fmulo se le resta algo asf como el "nega­ tivo espectral" de los an teriores.

-4

~ 3

~2

~1~~~. 0.005 O()1()

O.O1 ~

c.~

O,uz. O.DX

1:~

QOW O,().l5 O.D50 0.056 a,ClEO OJ1i5 0,010 o,OTS O.OOCI o.e:a-- O]:J JJ 0);1..e

Tiernpo (segundos)

Figura 1. C uatro sefiales separadas reun idas en eI ultimo grafico

218

(),1

Las relaciones entre espectro arrnon ico , period icid ad y ton icid ad se exponen en el Apendi ce 1.

J Alg unos cantantes 10 util izan para co nseguir pianissimos sorprende nres (y, estrictarnen te

hablando, inaudibles a no ser por el mecan isme cirado).

Z

219

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Enmascarante "0

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E

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Enmascarante

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:

Frecuencia

: Senal Tiempo

Figura 3 . Espectro de poren c ia de dos sen a tes sucesivas. EI tercer grafico representa

Fi gura 2. Expe rirnen ro de Rasch

especrro percibid o por el oyen re

Tarnbi en se verifica un efect o sim ilar cuando ocurre un ca mb io en el est i­ mu lo, que puede ser interpret ado com o que el esrfrnulo de part ida se sustra e del estfrnulo fin al. El rasgo modificado se separa percep tualmente del resto y la par ­ te del est fmulo q ue perrn anece estab le se reduc e h asta su niv el de adap tac ion , U n ejemp lo n ot ab le de 10 an terior se da al ofr un est irnulo co n un a estruc­ tu ra espec tra l part icular, segu ido inmed iatarnente por ruid o b lanco (espectro p lan o) . El ruido blanco aislado puede ser descrito com o "n o co loreado ", Sin embargo , en la secuen cia comp leta se oye un a estructura espectral "co lore a­ da", que corresponde al espectro de la primera serial invertido (figur a 3 ).

Localizaci on de la fu ente

Correlac ion de los ca mbios en amplitud y fr ecu en cia Ra sch tarnbi en noto qu e , aun cuando do s sin usoides com iencen en sinc ron ia, es posible ac recen ta r la sepa racion perc ep tu al modu lando en frecuen cia la mas aguda (Rasch, R. A., 1978) . Este proced irniento permite reduc ir el umbral de pe rcepcion de 1a serial de mayor frecuenc ia en 17 dB . En real idad , el expe ri­ menta de Rasch no es mas q ue un caso particular de un a caract erfst ica gen e­ ral de la percepc i6n a udi tiva: los son idos que presentan camb ios "co here n tes" tienden a fusionarse per ceptualmen te , mientras los que presentan variac ion es in coh eren tes ent re sf t iend en a segregarse.

220

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M uchas veces las diferen cias espac iales jue gan un papel importante en el an a­ lisis auditivo de l entomo al fac ilitar 0 dificu ltar la segregac ion basada en otros factores." Sabem os, por ejemp lo, que un a serial se detecta co n mayor fac ilidad cua ndo su ubic aci 6n espaci al difiere de la de l ruido enrnascarante. Shackleton y sus co legas in vesti garon la h abi lidad para identificar cada vocal en un conjunto de dos voca les concurrentes. Encontraron que una dife­ rencia de frec uen c ia fund am ental entre las dos mejora la identificacion en un 22% , mientras que un retard o de 400 us-correspond ienees a un a d iferencia en azim ut de 45°-la mejo ra s610 7% (Shack leton, T. M. et al., 1992). En resum en, el mecani smo de segregac i6n espectral parece scr mas poderoso que el espaci al. La preg unea es, en to nc es, !po r que los humanos no le dan pr ioridad absoluta al ind ice espac ial? Y la respuesta se enc uentra en la base de n uestra estr at egia au­ d it iva , centrada en la percepci6n de fuentes y no de reflex ion es acu sticas. Las sen ales provenientes de la fuente pueden h aber sido reflejados muchas veces en Recordemos que la localizacion de la fuente se refiere al rnundo fisico mientras que la la­ ter alizacion de l son ido pertenece at un iverse de las represenracion es men tales (ve ase el ca­ pftulo vu).

4

221

fari zar parte de la in formaci on c uando e l co n texto - 0 la tare a impuest a- se 10 demanda. En a lguna s ocas iones la local izac ion (0 la lar eral izacion) del so n ido ocupa un lugar fund am enta l en la seg regacion de los o bjeto s audi ti vos. U n buen ejernplo 10 brinda n uestra ca pacida d pa ra rnan te n er una conve rsacion en amb ien tes mu y ruid osos.?

Periodicidad y fusion perc eptual

Directo Prim eras reflexiones

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Figura 4. Patron de ref1e xiones en una sala median a y grafico te mporal de la ener gfa que

llega a un secto r de la platea

e l amb ien te , 0 pu eden haber sido at enuados por la presencia de un o bje to ce r­ cano, hechos que deforman la informacion relativa a su posic io n . En la Figura 4 se ilust ra esta a paren te co n fusion de Fuen tes rea les y v irtua les. El eiecio de precedencia (0 efec to H ass) nace de la n ecesidad de locali zar un fvocam ente cad a Fuente ac ustica a un en pre senc ia de un gran mirn e ro de re­ flex ion es ternpran as.l En e l experimen ro de S h ackle ton y M ed d is las refle­ x ion es n o mo d ific an la frecu encia fund amenta l n i las relaci ones arrno n icas de cada voca l. De heche , en un con tex te normal las sefiales no arm on icas y de banda anc ha son las q ue ap ort an la ma yor parte de la in formaci on espa c ia l. A unq ue la n ecesidad de a te n uar e l efec to de las reflexiones ex pliq ue la menor importan cia relat iva de los dat os espaci ales frente a o tros mas es tables, es n e­ ces ario recor dar la ca pa c ida d q ue pose e el sistem a audi tivo pa ra aren ua r 0 en ­

Un pa tron tem por a l perfec tamente regular, qu e repite ex ac tarne n te igual en tiempos iguales, es peri6dica, mi entras qu e uno que pr esen ta pequefi as va ria ­ c iones en su perfod o 0 arnplitud se defin e co mo cuasi peviodico. En la Figur a 5 se apreci an las d ifer enc ias en sus co rrespond ien res graficos temporales. Las sefiales q ue se ernplean en los ex peri men tos psicoac iisticos rradicio­ n ale s son, a los efec tos practicos, razonablernente period icas. Est an gene radas por medios elec tr on icos y es practicam en te im posible h all arl as en la n aturale ­ za 0 en las o ndas de los ins trurne n to s de rnusica no elec tron icos, Las se riales cu asi pe riodi ca s, por o tra par te, so n tfpi cas en estos ultirn os casos.? El sistema aud it ivo es muy sens ible a las sefia les cuasi pe riodi cas a l se r ca paz de de tect ar pequefi as varia c iones de l o rden de un a fraccion de periodo . Est as va riac ione s so n impuest as po r las a lin ea lida des de las Fuen tes acustic as. En el caso de la rmisica, apa rec en ta nto en el inst rum ento co mo e n su ejecuc ion y a veces se las ag rega intenc ionalmen te en la for ma de vibra to 0 tr em olo . El sistema au­ ditivo ernplea de mane ra pro vechosa las pequ efias aperiodic idades menc ion a ­ das par a fun d ir pe rceptual mente los es tirnulos q ue le llegan . C uando recib e pequefias variac io n es sin cro n izadas en para lelo tien de a o irlas co mo si estuv ie­ ran ori ginad as en la mi sma fuenre, feno me no rel acionad o co n la ley de destina comun de la te o rfa de la Ges ta lt. Tomemos por eje mplo la ernisio n vocal en un can tante . Si empre existen peq uefias irregu laridade s en e l flujo de a ire q ue llega desde los pul mones; hay vibraciones no co n rro ladas en los mu scul os de las cue rdas vocales; aparec en turbule ncias no lin eales en el tract o voca l y co nc urren desaju stes en la ada pra­ cion de imped an c ias en tre el co mplejo buc on asal y el ex te rio r. C omo con se­ cu en c ia de este s facto res e l con jun to de a rrnon icos es modulado irregularm en te en frecue nc ia ("jitter") ye n arnp lirud ("sh immer"). A l aplicarse ambas mod u­ laciones al total de la serial, el efec ro fin al es la pe rcepc ion de un solo objeto aud itive , la voz de tal 0 cu al ca n ran te en part icula r, Tal es el caso del "efecro de cafeter fa" C'cockratl party") .

En la ac rualidad se sabe q ue poseen un co rnportamien to caotico y no esrocastico, como

se erda hace un riernpo.

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Tema desarro llado en el capitu lo

VII.

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Figura 5. Comparaci6n ent re una serial periodica y una serial cuasi periodica

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Es muy sencillo realizar el siguiente experimento: se gen eran digitalmen­ te tres series arm 6n icas con la misma fundamental, qu e se funden perceptual­ mente en un solo objeto ac ustico -se oven como si est uvieran origina das en la misma fuente. Si a cada serie arm6 n ica se le agregan peq uefias fluctuaciones no co rrelac iona das (que pueden ser tres v ibratos diferentes), cada serie se se­ par a de las restantes y se las oye co mo si provinieran de tres fuentes distintas em it iendo en unisono. Los sistemas aud itivo y visua l parecen trat ar la period icidad y la sime trfa de una manera simi lar, pero con diferente grado de resoluc i6n . Por ejemplo, la vista no det ect a co n faci lidad la aperiod ic idad de la segunda serial de la fi­ gura 6, al no contar con la ayuda de las lIneas que ind ican los perfodos que aparecfan en la figur a 5. Tampoco nos percatamos inmedi at amen te de que tres de los edificios son rnen os simetricos respecto del eje cen tral q ue los otros dos. El sistema auditivo, en co n trapa rt ida , detecta inmediat amente un grado simi­ lar de disparidad, Tanto el sistema visua l co mo el audit ivo pierden parte de su capac idad de ate nc i6n - se podrfa decir que se "desco nectan"- cuando apa rece n simetrfas 0 periodicidades perfect as, aun duran te un tiempo breve, y fallan al intentar ex­ traerl es informaci6n relevanre.

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Figura 6. Percepcion visual de la periodicidad y de la simetria . Las ondas son las mismas que en 1afigura 5, pew sin llneas de referend a

224

P ercepci6n de secuencias ritmicas N umerosas experiencias co mprobaron que la fusion y fision perc eptual de eve ntos repetitivos dep enden del intervalo de tiempo qu e media en tre cada oc urrencia. En una escala temp oral media, del orden de las decimas de segun­ do, se habla de secuencias n tmicas. En un contexte aciist ico cotidiano much as sec uenc ias de sonidos son rftmicas, y es de esper ar que exis tan mecan ismos pe rce ptua les espectficos que las conternplen. Par ejemplo, si un patron auditi­ vo es rftmico, entonces ciertos aspectos del mismo resultan temporalm en te re­ dundantes. Una vez qu e los eleme n tos tempran os que defin en el patron so n adve rt idos, los subsiguien tes pueden ser an t icipados . Handel dernostro , en se­ cuenc ias repetit ivas segmentadas po r pausas, que el principio de agr upa rnien ­ to perc eptual predominante se basa en la estru ctura temporal ; otros parametres, como la altu ra to na l, pasan a segundo plano (H andel , S ., 1989). En otras palabras, la est ructura temporal -Handel la llam6 timing- de los ele­ mentos es mas importante para det erminar el ritmo subj etivo qu e la estruct u­ ra interna de cada grup o. Por el contrario, cuando ofmos sec uencias rapidas (m as de 10 eve n tos par segundo) los son idos no se agrupan de acuerdo con su ar den tem poral ffsico, sino de ac uerdo con c iertas carac te risticas co munes co mo la altura tona l 0 el

225

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timbre. S, I, secuenc ia se percibe como un todo se produ ce [",iOn ,ilm'ca, y c uando aparec e dividida en vario s patrones dife rentes se produce fisi6n rftmi­ ca. Bregman sugi ri6 que ca da agruparnien to produc ido por la fision rit rnica co­ rre sp ond e a un ob je to a ud it ive d iferenre. Dow ling de m ostr6 qu e la segregaci6n oc urre ta mbi en cuando las sefiales sucesivas difieren en intensi­ dad 0 en ubicac i6n espac ial.f A lgun os co mposito res - no tablemente Bach- han apr ovech ad o la segre ­ gaci6n pro d uc ida en sonidos muy sep ar ad os en frecuenc ia - po r ejemplo en las partitas para v iolin so lo- , 0 la fusi6n de los so n idos de dos inst rumentos en un a so la me lodia (p ara qu e e l efecto tenga luga r los instrumentos deb en ten er ti m­ bres y locac ion es simi lares) . P e rcepci6 n del orden temporal Pue de ser dift cil est abl ecer e l o rden tempora l de son ido s q ue parecen provenir de diferentes fuent es aciist icas. Las person as no entrenad as necesit an du raci o­ ne s de 200 ms par a esta blec er e l orden de cua t ro eventos no rel acionad os y mu y d iferentes, Este resul tad o qu iza pr o venga de la segregaci6n en diferen tes corrientes aud it ivas, do nde los so nidos pare cen flo ta r un os co n respec to a o tros en el tiemp o subjetivo . Giovann i Vica rio demost ro q ue no es pos ible orderiar ternpora lrnen te d os co rrientes de so n idos de a lta y baja frecuencia cu ando la sepa rac ion excede las tre s oc tavas.? En su ex per irnento, c uan do los sonidos suces ivo s se unieron co n glisados en frecu en c ia la tendencia a sep ar arse en d iferentes co rrientes se re­ du jo, a un c ua ndo los glisados no fuer an co rnp letos. La co n tin uidad perfecta ent re tonos no es ne ce sar ia pa ra reduc ir la fision entre las dos sec ue nc ias: si un ca mbio en frecuenc ia "apunta" hacia e l proximo sonido, e l oye n te pu ed e se­ guir el pat ro n de co nt in uidad mas facilmente. Las transiciones bruscas ta m­ bien ayuda n a ev ita r la segregac io n en difere n tes co rr ientes a ud itivas e intervienen co ns ide rab lerne n te en la percepcion de la palabr a,

Regularidad en los datos fisicos Los te 6ri cos qu e proponen el modelo frsi co para describir la representacion mental de un objeto aud itivo , co mo C laude Cadoz, sost ierien qu e aprovecha­ mos c iertas ca rac terf sticas de las fuentes ffsicas pa ra co mpo n er e l ana lisis au­ ditivo de esc enas (C ad oz, C. et al., 1993). Este mec anismo serla luego 8 9

Dowling (I 968), en Moore, B. (I 997) .

Vease este terna en el punt a 4 del capitulo

226

IV.

I

intern ali zado y ope rarfa aun si el a ud ito r no esta familiari zado con la seria l fi­ sica en un caso par ticul ar. Q ue e l siste ma aud it ive interpreta una transforrn a­ c i6n subita de las pro p iedad es ac ust icas co mo e l ini c io de una nu eva seria l, 0 que haber o ido previa me nte un sc ni do potencia la pe rce pc i6n de su OCU1Ten­ c ia fu tura, son h echos qu e n adie c uest iona, Aunque n oso tro s nos in cl in am os po r el modelo acustico, la pr opu est a de Cadoz n o dej a de tene r c ierto atrac tiv o. Las regularidades ffsicas h an sido corrobo radas experirne n ta lmen te y son una buena gu fa pra ctica , a unq ue q uizas no de riven de una corn pren sion perceptu al profunda de la n atura leza de los procesos ftsicos inv o luc rados. De ac ue rdo co n el modelo ffsico , las regu larid ade s qu e pueden emplearse pa ra agrupar e leme ntos en un unico o bje to a ud itivo so n : • Regula ridad 1: es ext rernada rne n te raro que dos so n idos, que co rnien ­ cen y rer rnine n e xac ta rne n te a l mism o tie mp o , no posean a lguna relacion en ­ tre sf. • Regularidad 2: progresion de un a tr an sforrn acion: a ) las pr opiedades de un sonido a islado ti enden a rnodificarse de rnanera co n t in ua y lenta: b) las prop iedades de un a sec uencia de sonidos to rnados de la m isma fuente tienden a m od ificarse lentamen re . • Re gul aridad 3 : cuan do un c uerpo vibra pe riod ica men te, sus vibrac ion es dan nac imi ento a un patron ac ust ico donde las frecu en cias de las co rnponen ­ tes son mu ltip les de un a misma frecu enc ia fund amen tal. • R egul aridad 4: la rnayor ia de las mod ific ac ion es qu e afec tan a un a fuen­ te ac ust ica afec ta a todos los cornpone ntes del so n ido resultante, de rnane ra ide ntica y sirnultanea. El fen 6rn en o de red ucc ion de l e n rnasca rarnien to po r co mo d ula c ion co ns­ tit uye un bu en eje rnplo de regu laridad del tip o 4 . 10 En e l experirnento c lasico de Donald H all se emite una seria l sin uso ida l supe rp uesta a un ruid o de ban­ das mu ltiples. S i e l ruido se manriene esta t ico el son ido de prueba es en rnas­ carado, pe ro si e l ruido e nrnasc aran te flucni a sin cron ica rnen te en arnplit ud, la percepcion de la seria l se rest abl ece. El oyente agrupa a las d iferentes bandas de ru ido en un so lo obje to aud it ivo a part ir de su mo vim ien to co rmin . El so­ n ido de prueba , estatic o , se segrega de l resro. Redundancia de la in fo r macio n C omo hemos v ista , exi st en rnuch as est ra teg ias de agrupa rnien to e interpreta­ c ion de los da tos se nso riales. Est a mu lt ipli cid ad es necesaria porque cada un a 10 Vease

este terna en el punt a 5 del capitulo 111.

227

.......

de elias, par sepa rado, esta sujeta al erro r. Por ejemp]o, la estra teg ia que agru­ pa los soni dos por su o rigen espacia l puede ser ineficaz en arnbien tes muy re­ verb erantes. La q ue se basa en re lacion es arrnonicas puede fallar si se enc uen tra co n son idos inarrnonicos 0 ruidos de banda. Las qu e buscan sim ili­ tud es sec uenc iales pueden ser burl adas an te sonidos d iscontinuos 0 ca rnbian­ res. La utilizac ion en para lelo de varias relaciones de agruparniento co nst ituye habitualmente un a prot eccion co n tra e l fallo de una de e lias. C uando la in ­ form aci6n que rec ibe es co n trad icto ria, e l audit or sirnplernen te se puede de­ c larar incapaz de penetra r los co mplejos sono ros. La extrema rareza de tales casos testim onia la pot en cia de ana lisis de l sistema aud it ivo humano.

3. PRl NCIPIOS GENERALF.5 DE ORGAN IZA CI6 N

PERCEPTU A L

Y T EORfA DE LA GESTALT

Junto a sus descubrim ien tos fund acionales en ffsica y fisio logfa de la pe rcep­ c ion , H elmh o ltz es co nocido tam bien co mo un precursor de la psicologfa cog­ ni ti va. Forrnu lo el princ ipio de la inferencia inconsciente, que esta blece que nu est ro siste ma visual "construye" obje tos trid imension ales a partir de los da­ tos presen tes en el espac io bid imens iona l de la reti na. A part ir del principio de H elmho ltz se desa rro llo la teorfa de la Gestalt. Esta se in icia en 1912 con un artic ulo de Max W ertheim er sob re el rnovim iento aparen te , que exp lica la ilu­ sion que posibil ita la ex istenc ia del cine. El auto r deduj o que la percepci6n de un todo (el mov irnien ro) era radicalmenre difererite de la percepci6n de sus co mpo ne ntes (las imageries esta t icas), La teoria tu vo un gran desarro llo du ­ ran te los siguien tes 50 afios. Sin embargo , aunque la descripci6n de los fen o­ men os per ceptu ales pos tulada por los gestaltist as no ofrecfa rep ar os importan tes, la argumen tacion te6ri ca se mos tr6 insufi cienre para funda rnen­ tar sus leyes y la esc uela cay6 en c ierto de scredito en la decada de 1970. En la ac tua lidad, se han ret ornado sus princ ipios generales de organ izac ion percep­ tu al, que descr iben a grandes rasgos las caracterist icas de la percepcion, pero se han dejado de lado los modelos exp lica tivos originales. Cas i todos los psi­ co logos especializados en la percepci6n aceptan hoy la ope rativi dad de las le­ yes de la Ges ta lt, aunque las justifican a part ir de procesos y mecan ismos diferentes, Los gesta ltistas, a d iferenc ia de los estructuralisras, entendfan q ue la per­ ce pc ion no pod fa redu cirse a un a mer a suma 0 serie de sensaciones, sino que respond fa a la configurac ion tot al de la que aq uellas form an part e. "El to do es distinto que la suma de sus part es" sin tet iza uno de sus axio mas basicos, en el qu e las pro pieda des ernergen tes ilustr an el concepto gesta lt ico de organ izacion

228

ne cesario para ex plica r por q ue los se res human os ve mos el mundo co rnpues­ to de obje tos d isrinros, La ca pacidad de pe rcibi r obje tos - piedras, arboles, la­ dr idos 0 vien rc-- deb la esta r o rigina da en o perac iones efectuadas po r el siste ma ne rvioso centra l. A dve rt ir qu e la percepcion de objetos se parados no es s610 prod ucro de las sensa c iones periferi cas fue una de las mas importantes con tri­ buciones d e la esc uela de la Ges ta lt. Segun la teori a de la Ges ta lt los hechos psfquicos son forrn as, un idades or­ gan icas q ue se indi vidu alizan en e l ca mpo espac ial y te mpo ral de pe rcepc i6n o de represenracion. Las form as dependen , en e l caso de la percep c i6n, de un conj unt o de fac tor es senso riales obje tivos. La pe rcepci6n de las dife rent es c la­ ses de elem entos y de las d iferenres clases de relaciones co rresponde a dete r­ minados modos de organizaci6 n de un to do , qu e depende a la vez de condicion es objerivas y subje rivas. La co rresponde ncia qu e se puede estab le­ cer entre las part es de un red o artic ulado y ciertos eleme n tos objetivos no se mantiene, en gene ra l, cu and o esos mismos elementos perten ecen a otro con ­ junto obje tivo. En ot ras palabras, un a part e en un todo es algo d ist into a esa part e a islada 0 en o tro to do, a causa de las propiedades q ue debe a su lugar y funci on en cada uno de ellos. El ca mbio de una cond icion objet iva puede pro­ duc ir un ca mbio local en la for ma perc ibida, 0 traduci rse en un cambio rad i­ cal de la form a eme rgen ce. El objet ivo in ic ial de la teorfa de la Ges ta lt cons iste en esta blecer, por med io de la expe rienc ia, un conj un ro de cond iciones de ex istenc ia de las for­ mas perceptuales y de leyes de tran sforrn acion de dich as formas. Para que es­ tas se mue str en eficaces no es necesar io q ue exis ta una correspondencia rigurosa entre los elemen tos del estfrnulo objet ivo y los eleme ntos de la forma - de heche, la co rrespo nde nc ia direct a gene ralmen te n o existe y, en tod os los casos, no se man t iene co nsta n te. Los te6ricos de la escue la afirma ron que el proceso fisio logico que resulra de un co n jun to de exci tac ione s tien de a organ izarse espo n ta neamen te si­ guiendo cie rtas leyes de estructura, independ ien tes en prin cipio de las sign ifi­ cac iones agregadas por la educaci6n. En la act ualidad ex isten teorias sobre la percepc ion que co n tradice n tal afirrnac ion . Se ran comentadas mas adela n te . Los tr ab ajos de los psicologos gesta ltis tas lIevaron a en un c iar ci nco le­ yes y dos princi pios gene ra les q ue pe rrnite n agrupar los estfmu los que pro ­ v ienen de un a mi sm a fuen te , y seg rega r los q ue no 10 h ace n , En gene ral, un a regia a islada no sie mpre perm ite la fusi6n 0 fision perceptua l y varias de eli as d eb en act ua r juntas pa ra que e me rja la forma final (Kohle r, Koffk a y S ander, 1962). En 10 que sigue describirernos brevernente las leyes y los princ ipios gene­ rales de organ izacio n q ue propon e la teo rfa de la Ges ta lt.

229

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III Leyes de la Gestalt 1111

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Los psicologos de la Ge stalt centraron sus estudios en el sen tido de la vista . Co n algun as ada pta cion es, sus cinco leyes y dos principios de organizac i6n sc aplican tarnbien a la audicion.!'

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Ley de proximidad La ley de proximidad expresa que los elemen tos ce rca nos tienden a percibirse como un a unid ad . En la Figura 7 se aprec ian pares de c irculos agrupados por proximidad cspac ial. En audici6n la proximidad pued e darse en diferentes di mensiones . Los so­ n idos se agrupan po r pro ximidad de altu ra, de tiem po, de timbre a de espacio.

Circulos no ag rupados

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Clrculos agrupados por proximidad

F igura 9. Agrupa mienr o de son idos par pro xim idad temp oral

Ley de semejanza La ley de semejanza esta blece que elem entos iden ticos a semeja ntes (en color, tarnafio 0 forma para el sentido de la vista) t ienden a percibirse agrupad os. En aud ic i6n , la semej anza implica sim ilitud de timbre, altu ra, sono ridad 0 locali­ zaci6n espac ial. EI rasgo que determina la agrupacion percep tual por semejan­ za depende de l co ntex te 0 de la rarea impuesta al oyen te. Van No orden demostr6 que la sirnilitud de timbre puede impone rse a la similitud de alt ura tonal, al men os bajo ciertas circunstancias (Van N oorden, L., 1975) . En la Figura 10 se observa la ley de semeja nza aplicada a la vista y en la fi­ gura 11 se puede ver el espectrogram a de dos corrientes perc eptuales agrupa ­ das par semejanza tfmbrica.

Figura 7. Ley de prox imidad Agrupa miento por seme janza

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El o rde n y aun el ruirnero de leyes varfa segun el aura r q ue se consulre. El que ex pon e­ mos aq ul es el mas frecuenre en la lit eratura so bre el terna. II

230

F igura 11. A grupam ienro de sonidos par se rnejanza de tim bre

231

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Ley de cierre La ley de cierre esta blece que las figur as incornpletas tienden a cornpletarse y a ser percibidas como una unidad cerra da. En la Figura 12 se ve un a serie de rect angulos. Bajo ciertas condiciones un son ido enmascarado puede oirse como si fue­ ra continuo aun sin serl o (en to do caso, no existe evidenci a senso rial de su co ntin uidad), Se 10 sigue "oyen do" aiin cuando ha cesado. En la Figura 13a per cibim os que la serial de banda an gosta no pr esenta ninguna solucion de continuidad . Puede ocurr ir, sin embargo, que result e disc ontinua en los tr am os en mascarados (figur a 13b) .

Ley de continuidnd 0 de buena [onna La ley de co n tin uida d esta blece que los elementos que forman parte de un pa­ tr on co ntin uo tienden a percib irse co mo una unidad . En la Figura 14 ve mos dos line as qu e se cru zan , aunque son posibl es ot ras con figurac iones. Esta ley, aplicada a la audici on, h ace uso de nuestro co noc imien to de las pro ­ piedades fisicas de las Fuentes aciisticas que modifican sus parametres de manera

suave y continua. Los cambios bruscos indican que una nueva Fuente se ha acti­ vade . Par ejemplo, si la alternancia entre son idos agudos y graves se intercala con los glisados en la dire ccion adecu ada , se redu ce la segregacion en dos corrien tes perceptuales. En la Figura 15 se puede apreciar el correlato auditivo de esta ley. En la voz hablada, gran des cam bios ine sperados en la frecuencia funda­ mental dan la impresion de que un nuevo hab lante se ha incorp orad o. Este efecto requiere un "conocimiento" de las reglas normales de en to n ac ion . La segregac ion aud itiva produce silencios ilusori os en cad a corriente durante la parte de la serial atribuida a la otra co rrierite.

Ley de destino cormzn Por la ley de de stino corruin los objeto s que presentan un patron de movi ­ miento co rmin ti enden a percibirse como una unidad. Ejemplos clasicos son las bandadas de pajaros 0 los grupos de mar atonistas. Esta ley es de enorme impartan cia en audicion. Los diferentes co rnpon en ­ res en frecuencia provenientes de la misrna Fuente aciistica varian usualm ente de un a rnanera coherenre. Tienden a co rnenzar y terminar juntos, ca rnbian de intensidad a la par y alteran sus frecu encias de manera asocia da. Por eso si dos

Agrupamiento por cierre

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Figura 15. Ley de contin uidad en dos secuenc ias de soni dos

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Figur a 16. Ley de destine co rrni n (las ondas dobles representan rnovirnient os en paralelo)

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Tiernpo

Figur a 17. Agrupam iemo de sonidos por movimien to co rrui n

o mas co rnpone ntes de un son ido complejo experimen tan el mismo tipo de carnb ios al mismo tiempo, son agrupados y percibidos como proveni entes de la misma Fuent e. En la Figura 17 las dos lineas melodicas que se rnueven en para­ lelo tiende n a agrupa rse entre sf. Con relaci6n a la ley de destin o co miin, hay dos fact ores q ue se destacan a la hora de sin tet izar sonidos para crear nue vos obje tos audit ivos. El primero t ien e que ver co n la forma y sinc ron ismo del ataq ue, y el segundo co n la sin­ cro nfa de las mod ulaeiones (de amplitud 0 frecuencia) en el desarrollo tem ­ poral de los cornpon en tes que se preten den agrupa r.

Principia de figura yIundo Ten emos la capaeidad visual de distinguir una Figura del fond o contra el cual aparece. Tambien somos capaees de distinguir la melod ia que ejecuta un solista destacada por sobre la masa orquestal y de comprender el discurso de locutor de radio a pesar del ruido de fond o. Sin embargo, todos estos estfmulos nos llegan desde el cam po pereept ivo periferico sin jerarquizaci6n alguna. En la conoe ida imagen de la Figura 18 se pueden ver alterna tivarnen te dos rostros 0 una copa, segun cual de los campos visuales cons ideremos como Figura y cual como fond o.

234

Figura 18. Figura y fondo

G rac ias al pr incipio de Figura y fon do se esta blece una jera rqufa ent re los obietos de interes y el medio neutro que, aunque pueda estar constituido por exc itac iones co mplejas y heterogeneas, es desplazado a un grado infer ior de di­ feren ciaci6n. La segregac i6n perceptu al entre Figura y fondo no ocurre de rna­ nera rnecan ica. A l ofr una conversacion 0 una melod ia en un arnbiente co n un gran ruido de fondo , seguimos al objeto aud itivo q ue co nte nga mayor sen­ tido en funci6n del co ntex te 0 de nu estro interes parti cular. Cuando los Indi­ ces de diferenciacion no son ev identes se producen figuras amb iguas 0 ilusion es figura-fondo, situac iones q ue se aprovechan en el mimet ismo y en el camuflaje. El principia de pertenencia (t arnbien conoc ido co mo principio de cortes­ ponden cia ) expresa que si un compo ne n te simple es usado para la form aci6n de una corrien te perceptual, no puede emplearse en la formaci6 n de una se­ gunda co rrien te . En la Figura 18 no pueden verse a la vez la copa y los rostros. Parece que ate ndernos a una corrien te perceptual a un tiernpo, y el resto for­ ma part e del fondo. A lgunos autores han ace prado, no obs tan te, que el prin­ cipio de per te nenc ia auditive puede debilitarse en ciertas ocas iones: un elemento sono ro puede oirse co mo part e de mas de una corrien te perceptiva. En el caso de las texturas polifon icas se ha propuesto la posibilidad de perc i­ bir mas de una Figura a la vez. El pape l de la atencion cs determ inant e en la selecc i6n de los elemen tos que van a form ar parte del objeto ac ustico que ocupara la funci6n de Figura. La atenc i6n ac nia sobre la en trada auditiva para seleccionar ciertos rasgos del son ido para su ana lisis conscie nce. Emp leamos nu estra sensibilidad a los ca m­ bios en la sefial aciistica para dirigir la at encion hacia n uevo s y pot encialmen ­ te import ant es eventos del entorno . C uan do un aspec to del sonido ca mbia,

235

rnientras el resto se manti en e constante, llama la atenc ion de l oyent e: se con­ vierte en Figura. El efecto "cocktail part y" 0 la audicion de un a voz que se des­ raca del resto en una pieza polifonica son buen os ejernplos de eleccio nes atenc ionales. Neisser sugirio que la atencion aparece un a vez realizado un ami­ lisis preatentivo de las diferentes cor rientes percept ivas (Neisse r, U ., 1967). Sin embargo, este proceso no es de un solo sen tido: se sabe que la atencion puede influi r en la forrnacion de co rrientes perceptivas .

L~

Principia de pregnancia El princip io de pregnancia fue formulado por Koffka del siguien te modo: "la or­ ganizacion psicologica sera siempre tan excelente como las condiciones domi­ nant es 10 permitan" (G uillaume, P , 1975). Se entiende aquf por "excelencia" a la interveneion de propiedades como regularidad, simetrfa, armon ia de conjun ­ to, homogeneidad, equilibrio, maxima senc illez,etc. En otras palabras, para agru­ par el campo perceptu al recurrimos a la menor cantid ad posible de informacion. Este principio opera empleando simultanea men te varias leyes de la Gestalt. En la Figura 19 se ha dibujado el triangulo de Kani zsa. La interpretacion mas eco nomica en terrninos de inform acion es supone r que ex iste un triangu­ 10 blanco que se superpone a tres circulos y al triangulo delinea do, y no la rnu­ cho mas compleja e improba ble alineacion de tres angu los y tres pacman . En el en mascaramiento por ruido ocurre algo similar. Es mas eco norni co en terrn inos de informacio n supone r que el son ido en mascarado con tin ua en presen cia de l ruido , que in terpretar una compleja operacion sincr6n ica de ac­ t ivacion -desact ivac ion . Se puede aprecia r un ejemp lo notable de agrupamien to , en el que int er­ viene n varios princ ipios gesta lticos a la vez, al comienzo del movimie n to fin al de la sexta sinfonfa de Tchaikovsky. En el sistema superior de la Figura 20 se yen las partes de los violines I y II tal como figuran en la parti tura, mientras que en el segundo sistema esta escrito 10 que casi todos los oyentes percibe n , cn-esre caso se oponen ent re sf algunas de las leyes de agrupa miento exa m i­ nadas. Por semejanza tim brica y de alturas se fusion an los son idos provenie n­ tes de ambos grupos instrumentales y luego se reagrupan de acuerdo con el prin cipio de pregnanc ia. En esta segunda fase inte rviene n las leyes de con ti­ nuidad y cierre junt o a un principio de cohes ion estructural llarnado ilusi6n de escala por Dian a Deutsch (1975). Es posible ace n tuar la arnbigueda d perceptua l del pasaje agregand o un compone nte espacial si se dispone la orquesta en el escena rio de ta l modo que los primeros y los segundos violines queden alejados entre sf, a ambos lados del director, como ocurre en la forrnacion orques ta l "a la alernana" .

236

,

e /\ Figura 19. Triang ulo de Kanizsa

"

Como se escribio;

-. -Violin I

-----

Violin II

Como se percibe:

Violin I

Violin II

-

-----

~--

Figura 20. Reagrupam ienr o melod ico en el cuarto mo vimien to de la sexta sinfonfa ("Pa­ te tica") de Tcha ikovskv

237

Isomorf ismo Los creadores de la escuela de la Ges talt trataron de fundam entar su teona en term inos fisioiogicos. Postularon una conexi6n muy directa entre la expe rienc ia percep tiva, la fisiologfa y el mundo ffsico a traves del principio de isomorfismo, que afirma que una experie ncia subje tiv a y el dispositivo neura l asociado tie ­ n en estruct uras formales similares. Se trat a clarame nte de una postur a monista en la que los procesos fisicos, fisio16gicos, psico logicos y culturales t ienen la misma base rea l: la forma ftsi­ ca. La ffsica se convierte aqu f en la ciencia fun da mental a tamar como refe­ renci a explicat iva ultima. Esta con cep ci6n se man ifiesta, por ejernplo, en las numerosas comparacio nes ent re el mundo ftsico y el psicologico a las que re­ curre Kohl er: "[...] del mismo modo que en el camp o ffsico (pe r ejernplo el campo elect rico) , en el campo psico16gico hay tambien una estructuracion es­ pont anea que obedece a principios dinarnicos" (Kohler, W., 1972).12 Para estos investigado res la teoria de las formas ffsicas y el isomorfismo psicoffsico constituyero n el asien to te6rico de la doc trina . A l afirrnar que en la natural eza inorgan ica se en cuentran mod os de ser del tip o "formal", libera­ ron la barrera que separa los procesos no organi cos de los procesos fisiologicos en el sistema n ervioso central. El marco te6rico fue to rnado de la teor fa del campo electrornagnetic o vigente a principi os del siglo xx . Citernos n ueva ­ mente a Koh ler: "[...] los proc esos fisiologicos neu rales con que se asoc ian los he chos percep tuales esta n en cada caso localizados en un medio cont inuo , y los hechos que ocurren en una parte de ese rned io influyen sobre los que tie ­ nen lugar en otras region es, en la med ida direcra en que las prop iedades de ambos se ha llan relacion adas mutuamente [...] a un percept o aislado en medio de un arnbie n te ho rnogeneo, le atribuimos su campo". Introduce entonces el princip io de isomo rfisrno: "las propi edade s estructurales de las exper ienc ias --'-sen al mismo tiempo las pro piedades estruct urales de sus correla tos biologicos y, en ult ima instan cia, del mund o ffsico" (Koh ler, w., 1972).13 En la actualidad ya no se cree en el princip io de isornorfismo , y hace tiern­ po que han sido dejados de lado los fund amentos teo ricos originales de la psi­ cologfa de la G esta lt. Sin embargo, las leyes de agrupamiento todavfa son empleadas para describir el modo en que percib imos el mun do exterio r. De to­ dos los in tentos realizados para int egrar estas leyes a un modelo reorico gene­ ral, qu iza el mas interesante sea el que pro ponen los creadores de la teona de la percepci6 n caotica. 12 Trad. IJ

de Julio Gu illen .

Trad. de Julio G uillen .

238

Capitulo IX Percepc i6n del habla

Resulta evidente que la percepci6n del habla no depen de simplemente de ele­ mentos invariantes accesibles directa rnente en la ond a aciistica. Por ejernplo, los patrones de la sefial acustica que corresponden a una palabra se rnod ifican de man era compleja en funcio n de los son idos que la preceden y que la suceden , y un fone ma que resulta alta rnente probable en determinado contexte lingufst i­ co va a ser "ofdo", aun en ausencia de los dat os acusticos correspon dient es. EI recono cimiento de la palabra depend e tambien de indicadores sernanticos, sin­ tacti cos y circunstanciales, La import anci a de estos indicado res se potenc ia a medida que aumen ta el ruido presente en el cana l de comun icac i6n. Au nq ue este capitu lo trata sobre la percepcion de l hab la, conviene repa­ sar primero brevemente el mecanismo de fonac i6n hu mano.

1. EL

APARATO VOCAL Y LA FONA CrON

Las menores unid ades del ha bla son los fonemas. EI idioma espanol posee a l­ rededor de 24 fon emas diferentes que se definen a partir de los sonidos que es capaz de producir el aparato vocal.' En esencia, proclucimos tres clases basicas de son idos diferentes: las consonantes plosivas , que son sefiales tra nsitorias que se produc en al bloque ar y luego abrir repentinarnente el tracto vocal; las con­ sonantes fricativas, que depen den de la tur bulencia en el aire cuand o pasa a tra­ ves de una pequefia abe rtur a, y las vow les, cuyas ondas son periodicas y que poseen altura tonal definida. Veamos primero, de manera muy sint et ica, como y con que produc imos esta gran cantid ad de son idos diferentes. I La can ridad de fonemas del espariol depende de cada region IingL ifsrica y varia levernen­ te, por ejemplo, en tre Madrid, Buenos Ai res y La Ha bana. Co mo referencia cornparat iva, el Ingles posee alrededor de 40 fone mas.

239

---El aparato vocal

I

II

a)

E[ apa rato vocal hu man o se puede di vidir en tres partes principa les que son: un a reserva de a ire a mayor presi6n que [a atmosferica, un cana l de salida do n­ de el a ire puede ser interrumpido 0 modulado, y una cav ida d reson ante q ue filtra las sefia les que se erniten al exterior. La rese rva de aire a presion, llamada presi6n subglot ica, se local iza en los pulmones. Su capac idad prom ed io es de tres a cuatro litros y puede llegar has­ ta seis durante una inspirac i6n profunda . Mov emos alrededo r de med io litr o durante la respiraci6n pausada , pero un cantante entrena do es capaz de ut ili­ zar hasta c inco lit ros en una sola exha laci6n. En el borde supe rior de la traqu ea se ubica una espec ie de cav idad ca rt i­ laginosa llamada lar inge, que la co mu nica co n el tracto voca l, terrn ino que in­ c luye la gargan ta y la cav idad naso bucal. Dentro de la lar inge se hallan las cuerdas (0 mem bran as) voca les, encargadas de estrech ar u ocl uir el paso de ai­ re a pa rti r de la acci6n de va rios peq uefios rruisculos. La ape rtura co n form a de V entre las cuerdas voca les se denomina glotis. La gloris mide aproximada­ mente 2 cm de largo y 1 c m de anc ho cu ando esta tot alm ente ab ierta, En la figura 1 se puede ve r e l co rte lat eral de la pa rte superior del apa rato voca l, y en la figura 2 se yen dos co rtes esque rnat icos de la laringe.

Paladar blando

I '~ '."

i

Cuerda s vocales falsas

Carti lago 1iroides

Carti lago

Cuerdas vocales verdaderas

Tlroldes Cuerdas voca les verdaderas

b)

Cartilago Aritenoides

Figura 2. Vista front al y superior de una laringe hurnana

En fonac i6n, la caja toraxica ap lica una presi6n subg lot ica un poco ma­ yor que la presi6n armosfe rica - entre 1,005 y 1,04 atm6sferas- qu e fuer za al a ire a pasar por la glotis y que hace vibrar las cuerdas voca les, cu ya apert ura estatica es regulada por el ca rti lage arite no ides. Las cue rda s vocales, a su vez, vibran a un a frecu en cia co n tro lada por la presi6n subglotica y por la ten si6n aplicada a sus pequefios rmisculos. Para el habla norm al, las frecuencias se ex­ tienden en un ran go que va de 140 a 400 Hz en las muj eres y de 70 a 200 Hz en los hom bres. Estos ran gos puede n extende rse una oc tava 0 mas en el can to.

'II

Faringe

Epiglolis

Producei6n del sonido Cuerdas vocales

Figura 1. C ort e lat eral de la parte superior del aparato voca l hurnano

240

Cuerdas vocales falsas

En la fona ci6 n par tic ipan varios mecani smos diferentes dura n te la producc i6n de ondas. Las consonantes plosivas, que son seriales trans itor ias que se produ cen al bloquear y luego abrir repenti nam ente el tracto voca l, tienen un desarrollo temporal en el que pr imero aparece un ataque similar a un impulso de gran pre­ sion, seguido por un breve int ervalo en el que la vibraci6 n se aten ua rapida­ mente. En la figura 3 se ve el grafico tem poral de la co nso na n te plosiva /k/· Esta serial , transitori a y no pe riodica, pose e un espec tro de banda anc ha y, por supuesto, carece de altura to nal. Las plosivas se div iden en sordas ({pi , 241

---+ +

I

"0

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"0

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E


E


Tlernpo Tiempo

Figura 3. G rafico temp oral de la conson ante Ikl

/t/ y /k/) y sonoras (lb/, /d/ y /g/). En estas ultimas, las cuerd as vocales se po­ nen en vibraci6n y una vocal suena inmed iatamente despues - unos 30 ms- de la conson ante, Como el ca rac ter transitor io de las plosivas hace q ue co n ten­ gan poca energfa, los can tan tes generalmente las exageran para equilibrarlas en sonor idad con respect o a las vocales. Las consonantes fricativas (ls/, [z], /sh/, /j/, /f/, /v/, etc.) producen un a tur ­ bulencia en el aire que fluye a traves de una pequena abertu ra a mayor velo­ cidad que la veloc idad crftica. Aunque se pued e sostener est a clase de seriales en el tiemp o, son estaciona rias solarnente en el sen t ido que 10 es el ruido blan ­ co. S us ondas son no peri 6dic as y el espect ro es de band a anc ha . En la figura 4 se aprec ia el grafico tem por al aislado de la consonante fricativ a /sh/. Aunque el tract o voca l pueda enfat izar alguna s frecuencias de la banda total gene rada por una con son ante fricati va (por ejernplo, 6 kH z para la /s/ 0 3 kH z para la /sh/ ) no se destaca ninguna frecu encia en part icular y el sonido resultan te es no t6ni co. Existen otros son idos como las consonantes tiasoles (lm/, /n/, /n!), las vibratues (lr/ , /rr/ ), erc., pero los modos de producci6 n no di­ fieren en esen cia de los ya vistos.? A diferencia de las conso nantes, las vocales se manrienen estables en el tiemp o, sus formas de onda son practi carnenre peri6dicas y sus espec tros son 1 N o prerende rnos cub rir aquf el pan orama cornplero de los fonemas del espanol. Tampoco ernpleamos los sfmbo los recornendados por la Inr ernatlonal Phonetic Associati on (IPA), q ue exig irfan una desc ripci6n de rallada. Q uien desee ampliar en el tema debera recurrir a text os especfficos de fon erica y fono logfa.

242

Figura 4. G rafico te mporal de la conson ance Ishl

aproximadamente arm6ni cos. En otras palabras, las voca les sf poseen altura tonal definid a. Se producen por la modulaci6n peri6dica de la apertura glot i­ ca. Tanto la frecuencia de vibrac i6n de las cuerdas voca les co mo la forma de onda resultante estan determina das casi co rnpleta rnen te por la laringe. La fre­ cuencia fund amental, que define la per iodicidad y la altura tonal, dep end e de la presi6n subgl6tica y de la ten si6n y apertura de las cuerdas voca les. El trac­ to voca l, tapizado de tejido blando, casi no devuelve energ fa hacia la laring e.' Las diferentes posiciones de la lengu a, por ejem plo, modifican la acci6n de fil­ trado y determ inan cual vocal se va a emitir, pero no alt eran la periodicidad base de la serial que emiten las cuerdas vocales. En la figura 5 se pueden observar las formas de onda que parten de la la­ ring e para tres ni veles de intensidad diferentes. A mayor intens idad aumen ta sign ifica tivamen te la cantidad de arm6nicos en el espectro. De la laringe surgen ondas aproxirnada rnen te periodicas que se parecen, segiin el caso, a una onda trian gular 0 una onda dienre de sierra con gran can­ t idad de arrnon icos. El sonid o que se registra en la laringe se sien te como un zumbido con altura tona l defin ida, no como los son idos mucho mas agradables que ofmos cuand o el locutor emite por la boca . Esta gran diferencia acustica se debe a la acci6n de los filtros de resonancia de l tracto voca l. Aquf Fa lla la difundi da ana logfa en tre el apa rato vocal humano y los insrrumenr os de viento del grupo de los bronc es: la carn pana de estos ultirnos de vuelve hacia la boquill a un gran po rcen taje de energfa en cada ciclo. Asf se esrablecen las ondas estacionarias necesa­ rias para su funcion arnienr o. 3

243

........

a)

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Tiempo

I

I

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Frecuencia

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I

Figura 6. Con figuraciones del rracto vocal para las vocales Iii, l ui, /e/ y /a/

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(f)

Frecuen cia

Q

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Frecu en cia (kHz )

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a. <{ E

Tiempo

I. Frecue ncia

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Z

Figura 5. Formas de onda y espectr os tornados en la laringe. a) serial debil, b) serial de me­ diana inrensidad y c) serial muy intensa

0

1

2

J

~

.

I

IIII 0

1

2

3

Frecuen cia (kHz )

luI Fo rma ntes El traeto voca l se puede aproximar a un tuba de 17 ern de largo, cerrado en un ex­ tremo por las cuerdas voca les y abierto en el otro a craves de la cavidad naso bucal. C ada voca l d efine una geom et rfa particu lar de l trac to voc al , como se pue ­ de ver en la figura 6. Cada co nfigurac ion particu lar de l tracro voca l, a su vez, modifica las ca ­ racterfst icas espectra les del filrro ac ust ico co rrespond ien te. Lo que ofmos es, en definitiva, un a serial peri odi ca gene rada en la laringe y filtrada par e l tr ac­ to voca l. En la figura 7 se pu ede ver co mo la misma onda, ernitida por la fa­ rin ge, ado pta envo lven tes espec trales d iferentes para cada voca l. En este ejernplo se oye siempre la misma alt ura tonal, pero co n tre s alturas espectrales d iferentes (las voc ales /ii, /a/ y /u/). La cav ida d n aso bucal posee resona n c ia de banda medi a porque el tej ido blando qu e la tap iza absorbe gra n cantidad de energfa ac ust ica , Cada un a de estas zonas de resonanc ia, en las que se refuerza la arnplit ud de los cornponen­ tes espectrales, se denomina [omviiue. Cada vocal co rrespo nde a un a corn bi­

244

~ Frecue ncia (kHz )

Figu ra 7. Efecto de filtro del tracto vocal sobre una serial periodica proven ience de las cuerdas vocales

na cion parti cu lar de forrnantes, tres 0 cuatro segiin el caso . S in embargo, es posib le distingui rlas con cl aridad a part ir un icam ente de las do s primeras. Si se cons truye un grafico cartesiano qu e posea la frec uenc ia de la prime ra for­ rnante en abscisas y la de la segunda forrn ante en orden adas, se obt iene un es­ paci o bidimensional en el que cada punta co rrespo nde - idealmente- a un a vocal. En la vida rea l, por supu est o, ex iste gran variabilidad no solo entre un hablante y otro, sin o hasta en la misma per sona en diferentes mornentos del

245

a)

3000 2500 . 2000

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Caracterfst icas gen era les de la ernision voca l

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ejemplo, en la figura 8 se co mpara n las regiones de reconoc imiento voca l pa­ ra voces mascu linas y·feme n inas.

" A-- ­

­

La voz hum an a genera un espectro de pot en cia que alcanza un maxim o de energfa alrededo r de los 500 Hz en los hombres y de los 1.000 Hz en las mu­ jere s, para luego decaer a razon de -8 d B por oc tava hasta un a frecuencia co m­ pren did a entre 4.000 y 5.000 Hz. En la figura 9 se puede vel' el n ivel med io de ernision de un a voz mascul ina tomado a im del locutor. El ran ge dina rnico uti ] para la palabra es del orden de los 30 dB. Las crestas mas potentes se en­ cuen tran a alreded or de + 12 dB por enc irna y las mas debiles a -18 dB por de­ bajo de l n ivel medi o. En la region de sobreca rga el oido no puede discr irninar entre d iferentes fonemas y la int el igibilidad cae bruscarnente. POl' supuesto, la voz hurn an a no emite de rnanera ornn idirecciona l a to­ das las frecue nci as. Es marcadarnente d ireccional por enci ma de los 1.000 Hz. En la figura 10 se muestr an los d iagramas de d irectividad en el plan o ve rtical correspond ientes a cinco frecuencias diferen tes.

:- - -- T- ----,

~'

t

110

:

l

0 0

200

400

600 800 Fl (Hz)

100 1000

1200

1400

90

CD

80

~

70

~

Figura 8. Regiones de reconoc imiento vocal para las dos prirneras forrnan tes de l espafiol riop larense, a ) voces masculinas, b) voces femen inas

0

c: 0

60

-0

50

a.

40

'" c:

'in ~

dia. POl' 10 tanto hay un ran go de valores para cada par de form antes (una re­ gion en el grafico de la figura 8) que co n tie ne informacion sobre la misma vo­ cal (Aronso n , L. et aI., 2005). Los ran gos se superponen en algunos casos y los mismos son idos puede n percibirse en dos fonn as diferenres. POl' 10 general, solo una de las interpr et a­ ciones tien e sentido en su co ntexto y la ado ptamos auto ma tica rnente de rna­ nera preconsciente. Una de las razones de la gran ext en sion de las areas para cada voca l es que las mujeres, los hombres y los nifios no poseen el mismo ta ­ rnafio de tracto vocal y no pueden producir exactarnente las mismas forma n­ tes. Los oye ntes eval uan las ca racte rfs t icas acusticas gene rales del locutor antes de decidir las forrnantes que le va n a corre sponder a ca da voca l. Co mo 246

Region de sa brecarga

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'0

30

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20

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M vel de cres la de la P11abra M vel media de la

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I

Nivel minima de la pa/abra

<])

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Qi

0

Z

·10

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-20 ·30

Nivel efi ca z total de la palabra: 69 dB a 1 metro Umbra l de audibilidad para

so nidos de espectro co ntinuo

270380 490 630 770 9201070 1230 1400 1570 1740 1920 2 ' 30 2370 2660 3000 3400 39504650 5600

Frecuencias ce ntrales de las bandas ~e igua l cantribuci 6n allndice de articulacio n

Figur a 9. Ni veles espectrales de em isi6n para una voz masculina

247

270'

a)

270'

5.000

180'

1 II

(?K 1 \ a O'

' 1\1

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1.000 270'

0 180'

I l

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(')+()

I

I 1 'Ii

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I

1

2 Tiempo (5)

3

4

2 Tiempo (5)

3

4

I 1 0' b)

5,000 90'

90'

1.000 Hz

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270'

180'

I I

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'~ 2.500 c:

<1l :J U

~

u,

1.000

o

90' 10.000 Hz

Figura 10. Direcrividad de voz hurnan a en el plano vertica l

Figura 11. Sonogramas de band a anc ha y de banda angosta

2. REPRESENTACI 6N GRAFICA IDE LOS SONlDOS DEL HABLA

lor que proporciona una buena resoluci6n tem poral 0/300 s) , pero que no permite observa r los arm6nicos individuales de una serial periodica. Los sono­ gramas de ban da angosta poseen no rrnalmente bandas de 45 Hz, suficiente pa­ ra dist inguir los armo nicos , pero no para diferencia r ind ividualrnente los rapidos impulsos gl6ticos. En la figura l 1 se pueden ver dos sonogramas de di­ ferente ancho de banda. N uestro ofdo puede resolver con gran deta lle y (casi) simulta nearnente los aspectos te mporales y espectrales de un a serial acustica, como ocurre cua ndo ofmos una sucesi6n rapida de acordes . Sin emba rgo, no viola el principio acus­ tico de indete rminacion porque posee la capaci dad de activar y desactivar ra­

\

Como los espect ros de los sonidos del habla varfan en eI tiempo -no son estati _ cos-, para estudiarlos se usan tradiciona lmente graficos cartesianos tiemp o/fre­ cuencia que se denorninan sonogramas. EI problema con estas formas de represen tacion es que, como todo sistema pasivo de analisis de ondas, depe n­ den del lfrnite impuesto por el principio acustico de indete rminaci6 n. Resulta imposible obrener sirnulta nea mente gran resoluci6n en el tiempo y la frecuen­ cia . Una soluci6n de comp'romiso consiste en alte rnar son ogramas de banda anc ha y de banda angosta . En los primeros la band a tipica abarca 300 Hz, va­

248

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Figura 12. Espectrogr ama auditivo

pida men te los. sens or es de la membran a basilar, corr igiendo asf eI an cho de ban da efec t ivo de acuerdo a la tarea impuesta ." Co mo ninguno de los sonog ram as tradicionales representa 10 que eI ofdo detecta realmente, algunos autores crearon los espectrogm mas awlitivos, en los que eI anc ho de banda de cada frecuencia de ana lisis iguala a la banda cri tica que correspon de a su frecuen cia ce ntral (C arlson, Granstrom y Hunnicutt , 1982) . En la figura 12 se muestra el espect rogram a aud it ivo del registro de V Ol habl ada de la figura 11. En este caso se pu eden observa r a la vez los arrnon i­ cos en baja s frecue nc ias y las transi ciones rapid as a altas frecue nc ias. C uando se compara un registr o aciistico de voz hablada con su represen ­ tac ion grafica 10 primero que llama la ate nc ion es que los silencios gene ral­ mente no co rresponden a los espac ios entre palab ras. Una de las mayores dificu ltades a la hor a de ana lizar graficarnente esta c lase de sefia les es determi ­ nar el modo en q ue la secuencia de son idos se segme n ts en sflabas y pa labras .

Existe evidencia de espe cializaci on cerebral rel ac iona da con la per cep ciori del hab la. Por ejernplo, se ha pro bado q ue intervienen diferen tes re giones del cerebro en la percepcion de los son ido s del habla y en la de los son idos ambientales en general. Si se apl ican sim ultan eamen te a los dos ofd os esti ­ mulos diferentes -por eje mp lo dos frases distintas- eI esurnulo h ablado pre­ sente en eI ofdo derecho - que se procesa en eI h emisferio cer ebr al izquier do­ es comprend ido con ma yor facilidad . Lo co ntrario ocurre en el caso de la rnusica. Experiencias con tom ografia cornputada y resona nc ia magnetica dem os­ traron que, mientras que los sonid os ambientales y musicales son procesados en am bos hemisferios cerebr ales, los sonid os del hab la est imulan casi exclusi­ vamente el he misferio izqu ierdo. Esta caracterfstica esta na basada en la nece ­ sidad de rnan tener ce rcanos todos los centros involu crados en eI trat arniento de las sefiales del habla, a fin de per mitir la detecc ion de sus pequefias transi­ ciones -del orden del rnilisegundo. De otro modo, si la informacion tu viera que viajar entre hemisferios, estas transi cione s se perde rian debido al excesi­ vo t iempo invo lucrado en la cornun icacion. A continuacion nos referimos a algunas de las caracteristicas particulares de la percepcion del habla, que nos perrniten decodificar con eficacia los fo­ nemas en una amplia variedad de situ ac iones y contextos.

Tasa de ocunencia de [os sonidos del habla En eI ha blar rap ido pueden oc urrir 30 fonemas por segundo. Liberman espe ­ culo que esta rasa supera la resolu c ion temporal del siste ma aud it ivo (Liber­ man, A. et aL, 1967). Sin embargo, la ev idencia recien te ind ica que es posib le ide ntifica r secuencias donde cada fon ema dura apena s 10 ms, a una rasa de oc urrencia de 100 fone mas por segu ndo . A esa ve loc idad no se perc j, be cada eve n to por separado , pero se pue de seguir aud it iva me n te eI patro n sonoro globa l.

Variaci6n de [os datos acttsticos

3. C A RACTERISTICAS PARTICULARE S DE LA

PERCEPCrON DEL HABLA

A un que eI tema sigue siendo mo ti vo de co nt roversia en tr e neurologos y lin guist as, es probable que en eI ser hu mano h ayan evoluc ion ado mecanis­ mos espec iales dedicados a la percepci6n de los sonidos propios del habla.

La percepcion del mismo fonema puede estar de ter mi na da por d iferen tes da­ ros acust icos. Por ejernplo, un a consorian te fricat iva "acomoda" sus bandas de ruido de acuerdo con la voca l que la sucede: vocales diferentes dan lugar, inevitablemente, a difer en tes tr an sicion es en tre formantes. Una sola tran si­ c ion de la serial acu st ica puede con tener informac ion sobre varios fon emas vec inos.

4 EI control activo de la membrana basilar se via en el capitulo I, puma 4.

250

251

Modo lingiiJstico N o h ay un continuum en la percep ci6n de los son idos del h abla , la percep ­ cio n es dic ot6m ica. En gene ral, los son idos son pe rc ibidos co mo lingu isti­ cos 0 como no lin gufsticos, Se pu ed e activar el mod o lingu fsrico dandole cie rtas instru cciones a l oyen te, pero un a vez ac t ivado es mu y d iffcil rever ­ t ir el pr oceso. Una de las co ns ecue ncias de esta caract eristica de la percepci6n del h abla es nu estra incapac idad par a oir los sonidos propios de l lenguaje en terrninos de sus parametres acust icos . Los perc ibimos co mo un a corriente unica d e pa la bras y las de scr ipciones "a ciist icas" son , cas i siempr e, confusas. Pa ra lograr un a audic i6n limpia de los dato s ac ust icos es ne cesar io a islar ca­ d a fonema y sacarl o de co ntex te . S6 10 a partir de ese momen to se desacti­ va el mod o lingufsti co. Results cas i in necesa rio menc ionar la impo rta ncia qu e tie ne esta ca ­ racteristi ca en la percepc i6n de canc iones y piezas lfricas, en las que coex is­ ten elementos pr opios del mo do linguistico (e l te xt o ) y no linguistico (la rnusica ). ___

Tran siciones

de las forrnante s

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Percepci6n dual En la decada de 1970 Rand realiz6 por primera vez un experimen to qu e de­ mos tr6 la existencia de 10 qu e se con oce co mo percepci6n dual (Ra nd , T. c., 1974). Mas adelante, Liberm an perfeccion 6 la ex per ienc ia de Rand de la si­ guiente man era: se presenta a un o fdo la parte de la sefial prop ia de una sfla­ ba a la cual se Ie ha q uitado la transicion del tercer forrnante, y al ot ro la parte esta t ica del tercer forma n te mas los dos prim eros forman res co mpletos (Libe r­ ma n , A. , 1995). Los oyentes dicen percibir la silaba co mp leta en el primer 01­ do y s610 un corto zumbido en el otro, En la figura 13 se ap rec ia la de scripcion esq uernat ica de d ich o ex perirne n to . Segun Liberman , los resultados ob ten idos indican qu e existen m6dulos separados qu e pro cesan , por un lado, los sonidos del habl a y, par otro, los de­ mas sonido s. Est a co ncl usion co ncuerda co n los dat os ob te n idos a partir de la obse rvac i6n directa de la actividad co rtical dur ante la aud icion. Una de las con secuencias in teresa n tes asociadas a este fen 6m eno es qu e se viola el principi o de separaci6n espaciol que sostiene qu e un elemento ac us­ t ico dad o no pued e ser asign ado a mas de un a fuente a la vez. Pare ce que el meca n ismo de per cepci6n lin guistico es tan poderoso que, bajo ciertas cir­ cunsta ncias, permite agrupar ele me ntos ac iisticos aun cuando estos pro ven­ gan , 0 aparenten pro ven ir, de fuentes diferen tes .

252

Base (a un oido)

Transicion es aisladas (al otro oldo)

Presentaci6n dic6tica

Figura 13. Esquema del experirnento de Liberman sobre la percepcion dual

Integraci6n audiovisual A l decod ificar un mensaje habl ado Ie presta rnos ate nci6 n a un a gra n ca n t i­ dad de d ato s no aciis t icos . Los mov imientos de la cabeza, de las manos y, en particular, de los labios del hablante puede n influir sign ifica tiva men te en la percep ci6n del habla . Es in te resan te mencionar aqu f un experi rnen to en el que se presen ta un vid eo co n el a ud io modificado a un gru po de espec tadores (M cGurk y MacD o nald, 1976 ). En la image n apa rece un locu tor di c ien do "t a ta" jun ­ to al audio del mismo locu tor pronunciando la pa labra " ma ma". Los ove n ­ res di cen ofr "n ana", sin expresar riin guna d ud a -oyen "nana" con cla ridad-, y se so rpr e nde n a l o ir el aud io aislado, libr e de toda in formaci6n visual.

253

Percepci6n cQteg6ricQ U n a consecuencia de la percepc ion en mod o linguisti co es nu estr a capacidad par a ubicar cada fonema en un a dererrnin ada cat egorfa ind ividu al. C ua ndo varia de man era cont in ua algun par ametro acust ico de la sefial, por ejernp lo la frecuenc ia de una formante, n o oimos un a serie de pequefios cambios grad ua­ les, sino que pe rci bimos saltos "cuan t icos" en tre un fonem a y otro. Este fen o­ meno se denom in a percepci6n cQteg6ricQ y no oc urre usualm en te con los son idos arnbienta les. No se d ist in guen los ca mb ios aciisticos de la sefia l cuan­ do estes caen en la misrna categorfa, pero se percib en com o mu y grandes si provocan un salto de ca tegorfa. La percepc ion categ6rica se nos present a co ­ mo evide n te c uando trat arnos de co mprender un discur so en un a lengua qu e no dorninarnos co mpleta rnen te: las con fusion es frec uentes se deben a un a in ­ suficien te co rnpete nc ia respecto de las ca teg orfas fon ernicas de esa lengua, La percep c ion de vocales est aci onarias es m uy d iferente pues los peq ue­ fios ca rnb ios ffsicos son perc ibidos con faci lida d . Segun Liber man, est o oc urre porq ue las vocales ais ladas estan mu cho menos cod ificadas y se las oye co mo son idos co rr ien tes, no ca tego rizados lingufsticam en te. N o obsta nte, las voca­ les de n tro de un a sec uenc ia del ha bla se comportan de mane ra sim ilar a las co nso na n tes, es decir , de rnan er a a ltarnen te cod ificad a. U n ejern plo de percepci6n codificada y categorizada de son idos n o pe rt e ­ nec ien tes al h abla es la percepci on de las alt uras musicales en un siste ma es­ ca list ico dete rrninado . En rnusica to nal, las funciones arrnon icas tarn bien esta n a lta rnen te ca tegorizadas . Ex isten tr es hi potesis principales elaboradas para ex plica r la percepci6n ca teg6 rica . En la prirn era, P isoni co ns idera que la me moria aud itiva para los patrones acust icos de las co nsona ntes decae rap idam ente y que cuando debe­ rian ser p rocesados en la iden t ificac ion acust ica del fon ema ya se h an per d i­ do : la discr iminacion fina de l est frnulo dentro de est a categorfa de fon em as es imp osib le (Pison i, D. B., 1973). Par a fonemas mas largos e in tensos, como los de las voca les prolong adas, los pa trones ac ust icos pueden ret enerse en la me­ mor ia aud it iva por perfodos mayores, pud ien do reali zarse sobre ellos operac io­ n es de discrim in acion similares a las ope radas en los son idos en gene ral. En la segunda h ipot esis K. S te vens sugiere que las ca tego rfas y los lim ites en el h abla han evo luc ionado co n el fin de ex plota r la sens ibilidad natural del sistem a aud itivo (Steven s y Blumste in , 1981) . Esta hipotesis n o da cuen ta de mu chas de las operac ion es carac terist icas necesarias para la apa rici6n de la percepcion categ 6rica. U na tercer a h ip6tesis, formulada por Kuhl, conside ra que la percep c i6n ca teg6rica surge de la expe rienc ia co n el prop io len guaje (Kuh l, P. K., 1993 ).

254

C uand o aprendemos a en tende r las palab ras de un lenguaje part icular, presta­ mos atencion a las diferencias ac usticas que afecta n su sign ificado e ign oramos las que no 10 afecta n . U na vez que ap rendernos a distinguir en tre ambos gm­ pos, n os c uesta o fr las diferen cias ac usticas que no atafien al sign ificado . Esta explicacion da cuenta de la dificu ltad para ofr diferencias en tre fon emas en un len guaje no fam iliar. Kuh l enco n tro que los n ifios n acen con h abi lidades rele­ van tes respect o dellenguaje que parecen depender de me cani smos gen erales de la percepcion aud it iva: no responden de man era espec ffica a una lengua en par­ ticular. Pero a los seis meses la percepci6n de los bebes ya esta polar izada por la exposicion a un a lengua espec ffica. Kuh l propu so la teorfa del magne tismo del l.enguaje nativo, en la que la ex pos ic ion a un a lengua en particular resulta en la form acion de representaciones almace na das de catego rias foneticas, que gene ­ ran "prototipos" de cada ca tego rfa. Los prot otipos acni an com o ima ne s percep­ tua les: la percepc ion cat egorizada es un a co nsec uen cia n atural. La teorfa de Kuhl es co mpa tible con la hi pot esis de que el cerebro funciona co mo un siste­ ma qu e opera en la Frontera del caos .

4. M ODELOS DE PERCEPCI6N

DEL H A BLA

Teorfa mot ora Esta teorla estab lece que los obje tos de la percepc ion de la palabra son trata­ dos com o gesto s fon eti cos del h ablante, repr esentados en el cerebro como co­ mandos de movi miento in variantes relacionados con ciertas configurac ione s ling uisticas sign ificativas (Liberman y Matti ngly, 1985) . Este s gestos no se rnanifiestan d irect arnente en la serial aciistica. El modelo es in completo pues no especifica co mo se logra la tr ansforrna­ cion ent re la serial ac ust ica y los gestos percibidos. Seg un Klatt, "es mas un a filosofla que un a teori a de la percepc ion del h ab la" (Klatt, D. H ., 1989) . Teorfa de los ra sgos in variantes A su vez, Stevens y Klatt defienden un a teoria en la que la percepci on se da en un a serie de etapas que incluyen un conjun to de det ectores fon et icos (Klatt, D. H., 1989). La primera eta pa oc urre en el sistema audit ive perifer ico (filtrado, su­ presion lat eral, adaptacion y sens ibilidad a la fase) . La segunda con sta de un a ba­ teria de detect ores aciisticos (det ec tores de ataque, de cambio espectral, de formantes y de period icidad) . La tercera etapa la for man un a serie de det ect ores de rasgos foneticos y sus decision es son especfficas de un a len gua deterrninada. 255

Finalrnente, aparece n eta pas de ana lisis de segmen tos y busqueda de lexico . Este mod elo esta basa do en la suposicio n de que es posibl e encon trar un mapeo relati vam ente in vari ante en tre los patrones ac usticos y los soni dos de l h abl a. S us det ract ores sefialan el caracter in evitabl emente sec uenc ial de las operac iones inv olu cradas. Modelo de red n euronal EI mod elo de McClell and y Elma n es co nexionis ta y esta basado en las teor fas de las redes ne uro na les (McClella nd y Elman, 1986) . Asum e q ue existen tres n iveles de represen tacion , cada un o de los cuale s co ntiene unidades de proce­ samiento alta rnente interco nectadas llamadas nod os. En el nivel mas bajo, los nodos represen tan rasgos foneticos, en el siguiente representan segmentos fo­ n et icos, yen el ultimo nivel representan palabr as. Por eje rnplo, el nodo corres­ pondiente a un fonem a especffico puede d isparar h acia dos 0 tres nodos correspon dientes al nivel de los rasgos asocia do s normalrnente co n di chos fone mas. La ac tivaci6n excitato ria 0 inhibitor ia puede f1uir en ambas direccio­ nes, desde niveles mas bajos h ac ia otros mas elevado s, 0 viceversa. Este modelo perrnite ex plica r varios aspectos de la percepc i6n de l h abla, tales co mo la resta uraci6n percep tiva de fonemas "perd idos", la percepci6n ca­ tegor izada y la armon izacion de dat os. Es un o de los mod elos compatibles co n la teor ia de la percepcion caot ica ,

5. LA BUSQUEDA DE

INDICADORES ACUSTICOS INYARIANTES

Cole y Sco tt nota ron que la percepcion del habl a in volucra la identificaci6n sim ultanea de , al menos, tres tip os de datos cua lita tiva rnen te diferen tes: indi­ cadores aciisticos invarian tes, indicad ores de pendientes del contexte e indica­ do res asentados en la envolve n re dinamica de la onda (Cole y SCOtt, 1974). En o tras palabras, cada sflaba contiene da tos in variantes y datos depe nd ientes del co n texte. Ex iste ev ide ncia de qu e la envoiven te dinarni ca de la on da pro­ vee in formacion sob re la co rnposicion fonernica de la serial y de que, en cier­ to grado, el siste ma auditive esta capaci tado para decodifi car los estirn ulos de l h abl a basa ndose un icam ente en las varia cio nes de la amplitud en el tiernpo. La naturaleza mul tidimensional de la informacion aciistica permi te un alto ni­ vel de redundan cia en la seria l del habl a. C oex iste n diferentes datos q ue per­ m iten la iden tificac ion de un fonem a determinado , aunque co n uno so lo de ellos se 10 pueda reco noce r. La redundancia sirve para supera r las arnbigueda­ des inherentes a l disc urso hablad o, para minimizar la inf1uenci a del ruid o y de 256

las interferencias, para compensa r las d isto rsiones de la sena l (por ejernplo en un a linea tel efonica) y par a supera r la ma la articulaci6 n de un locu tor. R esistencia del habla fr cnte al deterioro de la serial Es remarcabl e la resistencia del habla fre nte a varias forrn as de distorsion se­ vera. Los met odos de testeo de artic ulac ion las h an ca raloga do en : cantidad de ruid o de fondo , ca mb ios en el espectro d e frec uencia y recorte de picos. Cantidad de ruuio de fonda. La inteligibilidad de sflabas aisladas resulta sa­ tisfactoria co n un a relac ion sena l/ruido (SiR) de +6 dB. Sin emba rgo, las pala­ bras resultan inteli gibles aun para rel aciones SiR negativas si integran sente nc ias bien fonnadas, en particul a r si el oye n te esta farniliarizado co n el tem a, 0 si el h abl a y el ruido prov iene n de lugares diferentes. Cambios en el espectro de frecUencia. Se ha dem ostrado qu e, co n tra la afir­ maci6n tradi cion al, no h ay co m pone n tes en frec uencia esen ciale s para la co­ municaci6n. Se puede cortar un a serial de habla co n un filtr o de banda pasante de a 1.800 H z, de 1.800 a 20 .000 H z 0 de 1.000 :J. 2.000 Hz, y no per ­ der mucho en intel igibilidad . Recotte de picos. S i se coloca un ci rcuito que reco rte la sefial de entrada al 2% de su arnp litud pro med io queda un a onda casi rect an gular de per iodo varia­ b�e y se pierd e la infonnaci6n aportada por la forma de on da origina l. Sin em ­ bargo, se ob tiene n tasas de articu lacio n ent re el80 y el 90%: son necesar ios solo dos bits para cod ificar la amplitud sin perde r casi nada de inteligibilidad, Por su­ puesto que el son ido no result a "na tu ral" y es imposible reconocer al locuto r. En resum en, el siste ma de co municaci6n human o ha evo lucio nado de tal forma que pued e operar bajo un a gran variedad de con diciones adversas. Sin es­ tas capacidades el telefon o n o ex istiria, 0 serla ext rao rdina riame n te complejo.

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6. INTELIGIBILIDAD DE LA PALABRA La inteligibilid ad del disc urso se refiere a la exactitud con que un oyen te pro­ medio puede entende r un a palabra 0 un a frase h abl ada. En un a situac ion n or­ mal parte de la informacion se ex trae de l co ntexto y de las sefiales visua les que acompafian a la fon aci6n y, po r 10 tan to, es posible entender el sign ificado in­ clus o si solamente un a fracci6n de las un idades ac usticas d iscretas se oye co­ rrectamen te. En otros casos el oye nte queda limitado a valerse unicamente de la informaci 6n ac ust ica, co mo oc urre en los siste mas de co rnunicacio n no pre­ senc iales, por eje mp lo el telefono 0 las gra ndes salas en las que se emplea re­ fuer zo electroacustico. 257

Un fonema es inteligible cuando se 10 oye de forma clar a y puede ser di­ feren ciado de l resto de los fonemas de la misma lengu a. La misma definicion puede aplicarse a un discur so art iculad o, aunque aqui acnian factores contex­ tuale s de irnportancia. Veamos prim ero que ocurre con los fon emas a islados. En este caso el pun­ to crftico en cuanto a la inteligibilidad son las consona n tes, pues al ser mas debil es que las voca les se pueden enmascarar con mayor facilid ad.

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Ensayos de articulaci6n

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La in vestigaci 6n en esta area com enzo con el desarroll o de los sistemas telefo­ nicos a fines del siglo XIX y de la radiofon ia a princip ios del xx. Los primero s intentos para definir numericarnente la inteligibilidad fueron los ensayosdear­ ticuiacum, que cons isten en pruebas de ca mpo en las que un locutor lee un conjunto de fonemas 0 palabras de una lista confeccionada al azar. Para evitar la influencia de elem entos no fone ticos, las secuencias ca rece n de sentido lin­ gufst ico y las sflabas estan ordenadas de manera estocastica. Es habitual el uso de listas estandarizadas para permitir la comparaci6n entre en savos.t Los oven­ res, distribuidos en la sala de una manera prede terminada, an otan los fonemas o pal abras que creen ofr, El result ado del test es el porcentaje de pal abras co­ rrect as -que coinciden con la lista original- para cada oyente. Ademas de los factores acust icos especific os que analiz aremos mas adelante, los en sayos de articulaci6n son muy sensibles a las caracteristicas par ticulares de cada locu ­ tor y de cad a oyen te. En las figuras 14 y 15 se pueden ver los resultados obte­ nidos a partir de dos grupos de locutores y oyen tes (Beranek, L., 1954). Una caractenstica a destacar de los ejemplos an teriores es la not able dis­ paridad en la resistencia al ruido que presentan las voces de los diferentes 10­ cutores. En las mismas condiciones de ruido intense, el prim er locutor de la figura 14 se comprende correctamente, mientras que el ultimo de la lista re­ sulta absoluta mente ininteligible. La rasa de art iculaci6n se puede con siderar una med ida valida de la inte­ ligibilid ad , que es aplicable iinicarnente a cada caso parti cular. El valor es re­ presentative de la sala en la que se reali z6 el en sayo y de las caracteristicas del locutor y de los oyentes que participaron en el, En condicio nes acusticas 6ptimas la art iculac i6n cas i nunca supera el 95% de respue stas correctas. Afortunadamente, un discurso art iculad o puede comprenderse aunque algunas silabas resulren ininteligibles porque el oyen te extrae el sent ido del contexte. Por esta razon, una rasa de articulaci6n del 5 En idioma ingles se util iza la lisra de fin ida en

258

el "H arvard P.B.50 word score".

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Lcicutores

Figura 14. Resulrado de un ensayo de articu lacio n de palabra a partir de cuatro locutores diferentes

Figura 15. Resulr ado de un ensayo de art iculac i6n de palabr a obten ido co n siete oyenres ubicados en la misma pos icion. El locutor fue siempre el mismo

259

80% permite co mprende r el discurso sin esfue rzo. C ua n do baja al 70 % los oyen tes deben co nce ntrarse co n esmero pa ra entender las sen ten cias y, por de ­ bajo de l 60 %, en la m ayor fa de los casos la in teli gibilidad resulta ins ufic ien te. Los ensayos de articulacio n , a un q ue brindan va liosa in formaci on sobre la in te ligibilidad , so n mu y cosrosos en ti em po y recursos, y en algunos casos pue­ de n resultar imposibl es de reali zar. En la ac t ualidad se usan principalm ente pa­ ra ve rifica r los modelos d ura nte el de sarro llo d e metod os ob je tiv os de med ici6n y predicc i6 n de la inteli gibilidad .

Medi cion indirecta y predic cion de la inteligibilidad Ex isten varios metodos d ispon ibles pa ra predec ir la in tel igibi lid ad de h ab la en un sistema de co mun icaci6 n 0 en el in te rior de un a sala. C ada un o de esros met od os se basa en el m ismo pr incipio fund am ental , qu e co nsi ste en h all ar al­ gun a relacion entre la serial del h ab la y el ni vel del ruid o que la in terfiere en el can al de co mu n ica cion , En esta relacion intervi enen los sigu ientes factores me nsurab les: el ni vel y o tras carac terfstica s aciisticas de la sefial em itid a, e l n ivel y co mp osici6n esp ec tra l del ruido de fon do, y la naturaleza del can al de com un icac i6 n 0 de la sala . En un en torno tranquilo, un a conversac ion produce un n ivel de presion son o ra entre 55 y 65 dBA medidos a I m de l locutor, aunque en situac ion es es­ peci ales el ni vel p ued e alcanza r 96 dBA. Como los ni veles varian sign ificativa­ mente en tre individu os, pa ra el d isefio de siste mas de co mun icac ion se ut ilizan los casos mas desfavo rables en lugar de los ni veles promed io. La tabla 1 presen­ ta los valo res estandart izados para el disefio de sistemas electroacu st icos en grandes salas pa ra pro sa. Cad a va lor se obtiene restando un desvfo est and ar al

prornedio. Tabl a 1

Esfuerzo vocal

Se enco ntro q ue un d iscurso gritado es mas d iflci l de en tende r que uno a n i­ veles medios, al margen del n ivel ac iistico fin al en el o fdo de los oye n tes . Es­ te efec to de sobrecarga, q ue ya ana lizamos en este cap ftu lo , se debe a los cambios en los t ransito rios del ataq ue y en la ento na cion de las forrnantes de la serial. Para sirnp lificar los ca lculos la sob reca rga se suele tr atar de la siguien­ te man era: en pr imer lugar, para altos n iveles de ernision se reduce la razon se­ fial-ruido permitida en el canal un valo r de -4dB cada vez q ue la serial supera en 10 dB el valo r base de 75 dBA (rnedi dos a I m del ernisor) . En segundo lu­ gar, se asume qu e los ni veles de ernision co mprendidos entre 45 y 75 dBA que no llegan a los oyentes con valo res super io res a 80 dBA no requieren correc­ cion po r sobreca rga . En to do cana l aciistico h ay siemp re cierto nivel de ruido de fondo. EI efec to mas o bv io de l ruido de fond o es en masca rar la serial del habla, C uanti ­ ficar este efec to es diftcil dadas las d iferen tes situac ion es posibles, pero co mo esta nda r de d isefio se co ns idera q ue ca da deci bel de ruido que se agrega por en cima de un ni vel base de 45 d BA debe co mpensarse co n un aumento de 0,6 dB en la sefial h ablad a. La n at ura leza del canal de cornun icacion tarnbien pue de afecta r de cisi­ va rnente la in teligibil idad del d iscurso h ab lad o . S u in fl ue ncia, be ne ficiosa 0 pe rjud ic ial, se p uede e val uar a pa rt ir de la respuesta al impulso del canal. Si se t rata de un a sala exis ten dos fact o res q ue se ana lizan por separado : el pa­ tr on de refle xiones y la reverberacion . En ge neral, el recin to re alzar a la in­ teligibilida d cu ando proyec te cie rta ca n t ida d de ene rgfa de ntro del per fodo de integraci 6n del di sc urso (de 35 a 50 rns). Dado q ue el ru ido de fondo se distribu ye de mane ra un ifor me e n el tiernpo, toda reflex i6n temprana mejo­ rara la rel ac ion seria l-ru ido del sistema . S in emba rgo , las reflexiones tard ias, los ecos y un a re ver ber ac io n e xce siva inte rfie ren con la serial y tienden a re­ duc ir la relac i6n sefial-ruido del ca na l, det erio rando la inteligibilidad d el d isc urso .

dBA

Re!aci6n seiial-ruido S usurro S uave Relajado Norm al (p rivadc ) Normal (p ublico) Voz levan rada Int cnso Muy int ense G rito Max imo

260

32 37 42 47 52 57 62 67 7Z 77

Prob ablemente sea la mas simp le y senc illa de las relac iones que se usan para med ir la inteligibilidad. Se la define co mo la resta entre el pro med io de largo tie rnpo, 0 ni vel sonoro continuo equ iva lente , de la serial del h abla en el pun­ to de recepc ion (LA eq. " iiul) Y el n ive l promedi o de largo tie mpo del ruid o de fondo (LA eq. ruido)' Ambos n iveles se miden en dBA:

Relaci6n seiiai-ruuu: (SR) = LA eq. seiial - LAeq

n,ido (dBA)

26 1

Las med ic iones de in teligibi lid ad del discu rso conforme a la re laci 6n sefia l-rui­ do reali zadas po r Brad ley sugiere n un a meseta de ni velaci6n po r en cima del va lor S R = + 15 dBA. En o rras palab ras, me jo rar el sistema m as alla de este va­ lor n o aurne n ra la in teli gibil idad del sistema. El defe ct o de este fndice es q ue n o contemp la la na tur aleza ac ustica de l canal de comun icaci6 n: relaciones de S R 6pt imas pueden co rrespo nde r a un a in te ligibilidad deficienre si, po r eje rn­ plo , la sala prese n ta un ec o desrac ad o.

[ndice de articulaci6n (Ai) EI prime r estudio siste ma t ico y profund o sobre la inteligibil idad de l h abla fue realizado po r H arvey Fletch er d urante la de cada de 1940 en los Laboratori os Bell. Flet ch er y su eq uipo , a pa rt ir del estudio de la relac i6n sefial/ruido de ca­ da banda de un terc io de oc tava , cre a ron el iiuuce de articulaci6n (AI) , un ex ­ ce le n te rne todo pa ra eva lua r los efec ros de l ruid o en la inte ligibili dad . EI AI es basicame nr e una med ida de la in te ligibilidad basad a en e l coc ien ­ te serial/ruido en c inco bandas de oc tava. EI calculo del A l co ns iste en tres pa­ sos basicos: medi ci6n del cocien te sena l/ruido eficaz pa ra cad a band a de oc tava, ap licaci6n de un facto r de co mpensaci6n tabulado para cada banda y ca lculo del valor med io . La siguien te ecu ac i6n sintet iza el procedim iento:

Al

G(i}

5

30dB

.=1

=- - L

(LA eq . seiial - LA eq

ruido +

12) dB

e n la q ue el fact o r de co mpe nsa ci6n G r,] va le: Frecuencia(Hz)

G r,}

250

0.072

500

0.144

1000

0.222

2000

0.327

4000

0.234

EI Indice de art iculac i6n no es sensible a los cambios en la reverberaci6n y a la presenc ia de distorsion tem poral en el camp o aciistico, factores q ue sf co ntern­ plan los ensayos de art iculacion. Por ella se lim ita su aplicac i6n a ca mpos aciisti ­ cos sin defec tos ostens ib les y con un tiempo de reverb eraci6n maximo de 0,5 s. 262

Dur ante varias decad as, el AI y los e nsayos de articulac io n fueron los uni ­ co s met odos cap ace s de evalua r la inteligibil idad del ha bla. Se sabla q ue el ri ­ po y la complej ida d de la serial de pru eb a (pa labras art iculadas sin se n tido contra palabras cone ct adas en un a sen te nc ia signi fica tiva ) tien en un irnpact o importante en los result ad os. S in e mba rgo, la ac ust ica de esos ti empos n o po­ dfa diferenciar c uan ritat ivarnenre ent re las dos secuencias. Tampoco inclu ia elemen tos prop ios del canal de co mun icac i6n, co mo el patron de reflexion es o la re verbe rac io n , ni co n te mplaba algunos efec tos psicoac iisticos rele vantes co mo el en rnascararn iento . Era necesario h all a r o tro merod o de evalu ac i6n q ue superase estas lirnitaciones. [ndice de transmisi6n de la palabra Introduc ido por Steen ek en y H ou tgast , e l fndice de transmisi6n de fa polabta (STI )6 es basicarnenre un a ve rsi6 n mej o rada del In di ce de la art iculac i6n que in cluye las d isto rs iones te mp o ra les e n el ca na l d e co m un ica ci6n (S tee ­ neken y H ourgast , 198 0 ). El STI se basa e n las ex pe rienc ias de det ecci 6n de modulac i6 n desc rip tas e n e l pun to 3 del ca pit ulo II. Las seria les del h abla se co ns ide ran como un flu jo de ene rgia co n va riac io nes espec tro-te rnpo rales y el grad o de prese rvaci6n de estas va riac ion es a t raves del ca na l de co rnun i­ ca c i6n se to rna co mo un a med ida de su fid elida d . Los autores argumen taro n q ue la conse rvaci 6 n de la envo lve n te d in arn ica impl ica la prese rvaci on d e sus compo n en tes de Fo ur ie r en el p unto de recepc i6 n. EI n ive l co n ti nu o eq uiva len te de la sefia l del hab la es sust it uido po r un a seria l teo rica de prue­ ba, c uya intens idad es modulada por un a func i6 n s in uso id al co n un Indice de la modul ac i6n m = 1. C ua lq u ier degr adaci 6 n de la se ria l e n e l ca na l de comuni caci 6n apa rece ra co mo un a red ucci 6 n en e l fn d ice de la mod u la­ c i6n e n el p unta de recepci on . Steene ke n y H ou tgast aco ns eja n el e rnp leo de seria les mo d uladoras de frec ue n c ias co mp rendi das en tre de 0 ,4 y 20 H z pa ra repres e n ta r el grade de in tel igibi lid ad a tod as las tasas de oc urrenc ia del h ab la . S i f rep resenta la frecuenc ia de la serial modul adora y t es el tiem po en se ­ gundos, en tonces la inte nsidad de la sefial de pru eb a es modul ada por la fun ­ ci6n 1 +cos(2n ft ). El fnd ice de mod ulac i6 n en el pun to de recepci6n es fun ci6n de la frec uenc ia y se ca lcula co n la siguien te ex presion , q ue se dedu­ ce de la repuesta di screta al imp ulso entre los ex tre mos de l ca na l:

6

Del Ingles Speech Transmission Index.

263

~

L.J

a ( -j nf ~) n

e

rn2

n

m( f ) = - - - ­ an

L n

r;

Usando mediciones empfricas de las sefia les reale s de prueba, es posible medir el STI de cualquier sala 0 siste ma de co mun icac i6n. Si se reduce el numero de bandas de octav a se pu ede construir un sistema mu cho mas sencillo y rapid o denominado RASTI,7 qu e permite determinar la inteligibilidad del habla en tiempo real.

Perdida de articulaci6n en consonantes en la qu e c es la ve loc idad del son ido y rn la trayectoria entre el em isor y el re­ ce pto r. S i se desea incl uir el efec to del ruido de fondo se la deb e rnod ificar de la siguien te man era:

L n

Is an

r;

m'(f)=m(j) - - - -

IsL~+ l R n

r,;

aquf Is es la inte ns idad promedio de la serial del habla en el punta de recep­ c ion e l R la intensida d del ruido de fondo. En esta fun ci6n se manifiest an los efectos del patron de reflexiones y de la reverb er aci6n. Ta mb ien es posibl e deducir de manera senci lla un coc ien te sefial/ruido aparen te:

(S/R)ap = 10 log ( m (f) ) , I-m(f) Si se recorta cada coc iente individu al a un valor limitado entre + 15 y -15 dB, se ca lculan las relaciones SIR apare n tes por bandas de octav a y se prom edi an los va lores de las 14 band as in volu crad as, queda: 14 --

L

(S/R )ap

ocr. I

(S/R)ap = --14.

El Ind ice de tran srnision de la palabr a (STI) representa un a razon lin ealizada de la forma:

ST1= (S/R)ap + 15

30

264

Como la inteligibilidad de la pal abra depende en gran medida de la audi ci on correcta de las co nso na n tes, a veces se emplea un Indice denominado per-dida de articulaci6n en consonantes (% A lco ns ) qu e se ca lcula unicamente en la ban ­ da de 2.000 H z. Es un Ind ice apro p iado para pred ec ir la inteligibilidad por software durante la eta pa de disefio de un a sala. Por eje mplo, a distancias rna­ yores que el radi o de reverb er aci on, la pe rd ida de articulac ion en consonantes se calcula de la sigu ien te ex presi6n:

%A lcons = 9 TR ~ i -a en la qu e TR es el ti empo de rev er ber aci on globa l en segundos, S es la su­ perficie interi or total de la sa la y a es el coe fic ien te de absorcion medio d e la sala.

Ayuda visual Se sabe que la lectura de los labi os perm ite que las personas hipoacusicas par­ ticipen en un a conversacion. Las personas con ofdo n ormal tambien se bene­ fician con la info rmac i6n v isual y, si b ien no les perrn ite la comprensi6n completa del discurso h ablado , la reconstruccion fonetica en presencia de rui­ do se facilita al obs erva r el rost ro del locutor. Se h a co mpro ba do qu e la informaci6n lin gufstic a se comprende mejor cuando se la tr an sm ite por television qu e por radi o (Reisberg y McL ean , 1987). Macleod y Sum me rfield encontraro n que el "beneficio de la lectura de labios" corresponde a un aume nto promedi o de 11 dB en la relaci6n sefial-rui­ do del sistema y O stberg probe qu e el tarnafio del monitor de video tambien contribuye en el m ismo sen tido (M cLeod y S umme rfield, 1987). Estas ob ser­ vacion es confirman la idea intuitiva de que la informacion visual contribuve 7

Del ingles Rapid Speech Transmission Index.

265

100 so

ro

Apendice I Teorema de Fourier

80

<:;

i!'

" 0

"' ro

60

(iJ <J)

:J o,

co

~

40

<J)

-0 <J)

'ro

20

C <J) ~

0

0

0..

-l­ -30

-20

-10

o

Relaci6n Senal! Ruido (dB)

Figu ra 16. A umento de la inteligibilidad en condiciones de ruido al agregar infor macion

visual

a rnejorar la in telig ibilidad, sobre todo en condicio nes adversas provocadas por la existe ncia de ruido en el cana l de comun icacion . En la Figura 16 se observa el result ado del expe rirnen ro de Ben oit , en el q ue se midi6 la inteligibilidad en funcion de la razon sena l/ruido en dos sit ua ­ cio nes diferentes: s610audicion y audic ion mas vision (Benoit , C. et al., 1994). La vision es innecesaria en condiciones acusti cas optirnas (SIR > 0 dB), pero resulta decisiva en condicione s aciist icas alta mente degradadas (SIR = -24 dB) en las que la informacion auditiva no alcanza para entend er el discurso lin ­ gufstico.

El teorema de Fourier se puede en unciar de la siguien te rnanera: "Toda funcion period ica de perfodo P puede descomponerse en una suma de sinusoides arrno ­ nicas, de amplitudes y fases adec uadas, cuyo primer arrnon ico 0 fundamental posea perfodo P".1 En otros terminos, un a suma de sin usoides armonicas gene­ ra una onda periodica cuyo perfodo co inc ide con el perfodo de la sinusoide de menor frecuen cia, llamado primer arm6nico 0 fundamental de la serie. El teore­ rna permite descomponer y analizar cualquier funcion periodica y habilita la posibilidad de cons truir sefiales periodicas complejas a partir de un a suma de sinusoides puras. Record emos que un a sucesio n es armonica cuando presenta una base y to­ dos sus mult iples. Es un caso particular de sucesion arit rnetica en la q ue la ba­ se ao coinc ide con la razon k (an = aa + n k con k = ao)· Por ejernp lo, un a sucesion arrnonica de base 5 es: 5, 10, 15, 20, 25, ... , n x 5; y una de base 300 : 300, 600, 900, 1200 , ... , n x 300. La diferen cia entre dos valores sucesiv os, 0 raz6n de la sucesion arrnon ica, es igual al valor de la base. Asf en el ultimo de los ejemplos 1.200 - 900 = 300; 900 - 600 = 300, etce te ra. La disposicion de las amplitudes y frecue ncias de las sin usoides involu cra­ das en la suma se denom ina espectro de Fourier, y cada una de ellas toma el nombre de componente de Fourier. Aunque la co mplejidad de las operac iones mat ernat icas involucradas en el calculo de los arrnon icos es grande, en la ac tualidad ex isten num erosos pro­ gramas de cornputacion que los realizan con gran eficie ncia. Aun sin realizar grandes esfuerzos mat ernati cos podemos extraer num erosas conclusione s cua­ litativas que son de ut ilidad. Por ejernp lo, el teorema dice que una funcion pe­ riodica posee un espec tro arrnon ico. Si te ne mos un a serial periodica y 1 En realidad exisren cierras restriccion es matematicas: las funciones deben ser secc ional ­ mem e co nt inuas adernas de period icas. Afortunadamenre, las que interv ienen en acustica musical cumplen con estos requisitos.

266

267

2

los rnotivos de su emp leo en gra n ca n tidad de ap licaciones prac t icas. La voz humana y algun os instrumen tos, como el v iolin 0 el oboe, generan sefia les q ue se le aproxim an .

h = 2 mm

-l. . •. .. •• •• • .• .

Tiempo (ms)

E

.s §

Reconstruccion de parcia les por batid o

0

ro a.
W

-1

-2

'

~

I

.

I

i:

Periodo P= 10 ms

E

A

0,64

=0,64 mm

.su

f,

'6. 0,32

f, = n f ,

.3

E


0,213

=1/

P

= 100 Hz

+-"m.u r, r,

f2

f3

= 100 Hz

r.

f5

Frecuencia (Hz)

f6

f7

f.

f5 = 500 Hz

f9

f,o

f,o = 1000 Hz

Figura 1. G rafico temp oral y espec rral de un a onda dien re de sierr a

conocemos su per todo , sabemos inmediatamen te : 1) que el espectro co rres­ pondiente sera arrno n ico, y 2) cu ales seran las frec uencias de cada un o de los arrnon icos (la co rres po nd ien te al pert odo de la seria l original y sus mu lt iples) . Desconocerernos, h ast a qu e se ap lique completo el teorema de Fourier, las am­ plitudes de cada un o de esos arrnon icos. C om o ejemplo aplicaremos el an alisis de Fouri er a la fun ci6n diente de sie­ rra dibuj ada en la Figura 1. El espectro resultante nos muestra que posee todos los armo n icos posibles desde la fundamenta l ha sta el infinite . La amplitud de cada un o de ellos va decreciendo a med ida que aum enta la frec uen cia segun la ley A n = Ai / n, siendo n el ruimero del arm on ico, Ai la amp litud de la fund a­ mental y A n la arnplitud del armo n ico numero n. Por ejernplo, el quinto arrno­ ni co tendra un a am plitud A 5 = Ai / 5 , cinco veces menor que la fund am ental. En teo ria, se deb en suma r todos los infi ni tos arm6nicos para sin te t izar ex act arnente un a onda diente de sierra. Es esta gran riqueza armonica un o de

268

Dos sinusoides de distin ta frecuenci a baten a un a rasa igual a la difer en cia de frecuencias entre arnbas, C omo las co rnpone n tes de Fourier son sinusoides, es de espe rar que est e fenorneno tenga lugar para todo par de co mpo nentes ar­ monicos que se consideren . S i fny i; son las frecuencias de dos armonicos cualquiera, la frecuenci a de baudo sera fb= fro La frec uencia de batido en­ tr e arrnonicos siempre va a co inc id ir co n la frecuencia de algun ar rnonico de la serie . En particu lar, dos componentes co nsecut ivas baten a la frec uencia de la fun damen tal. Por ejemplo fz - fl =fl; h - fz =fl; ... .i; - fn-l =fl ' La armonicid ad de un espectro refuer za la periodicidad dada por su fun­ damental. lnclu so , aun que falte la fund amental, la frec uen cia que le cortes­ ponde se reconstruye a partir del baudo de sus arm onicos. Este fen orneno , de gran irnportancia musical, se co noce como fundamenral perdida 0 [axvasma de la onda , Un ejemplo de reconstrucc io n de la fund amenta l se da cua ndo se repro­ d uce rruisica a craves de un altavoz pequefio, incap az de rad iar ondas de baja frec uenc ia. Como la mayor fa de los instrurnentos graves -contrabajos, fagotes o bajos elect ricos- producen seria les espectralmen te ric as en arrnonicos, se puede n oir los bajos de la musica porque los primeros armon icos se recon stru­ yen por batido a pesar de n o esta r presentes a la salida de l altavoz. El fenorne ­ no de fund amental reconstruida tambien puede originarse durante el proceso de percepci6n . Ocurre , por ejemplo , cu ando do s sefiales acce den , a tr aves de auriculares, de manera ind ependiente a ca da un o de los otdos: en ese caso n o exis te baudo ftsico , de rnan era que la fund amental se reconstruye en algun lu­ gar de la cad ena neural de procesam iento superior.

269

Apendice II Principia acustico de indeterminaci6n

La serie de Fourier se pued e aplicar uni camenr e a seriales perrnanentes perio­ dicas cuyos espectros son siempre arm6nicos y de lfneas, N o es posible ana li­ zar con ella el estado transitorio de un a serial, que se puede definir com o el intervale temporal en el que una onda evoluciona de un estado perrnanente, o est acionario, a otro. Asf como h ay sefiales to talmen te tr ans itori as -Ia gene­ rada por el golpe sobre un a mesa es un buen ejernplo-, existen otras que pre­ sen tan caract eri st icas tr an sit ori as en el co m ienzo y en la extincion , permaneciendo relativarnente esta bles dentro de esos lfmite s. Por oposicion al estado perrnane n te, en el que roda oscilaci6n es una combinac i6n de sin usoides de du raci6n in fin ita, el estad o transitorio posee una duraci 6n finit a y necesariarnente ocurre por 10 menos al comenzar y fina ­ lizar una sefia]. C ualquier rnodificacion de las condiciones de oscilacion en medi o del desarrollo de una onda , como el carnbio en la amplitud 0 la frecu en­ cia de alguna cornpon ente, form a part e del estado tran sitorio. EI efecto de vi­ brato, que co nsiste en una variaci6n periodica de la frecuencia y/o de la arnplitud de aproximadamen te 7 H z, origins en much os casos la supres ion del estad o perrnanenre en la porcio n de serial a la que se aplica. En sefiales sin es­ tado perrnan ente el estado transitori o co inc ide con su dur aci6n. J. B. Fourie r desarrollo la tranfo't1nada 0 integralde Fourier para extender el alcanc e de sus series a todo tipo de sefiales, sean perrnane ntes 0 transitori as. Una de las derivacion es mas import antes de la transforrnada de Fourier esta­ blece q ue las sefiales limit adas en el tiem po poseen espectr os de band a. Se puede concluir, por sirnetrfa, que los espec tros de lin eas, arrnonicos 0 no, co ­ rresponden a sefiales no limit adas en el tiempo. Todas las sefiales reales, o bviarnen te limit adas en el tiempo, poseen anchos de banda no nul os. La onda que gene ra un diapason posee una gran duraci6n y un pequerio anc ho de band a, mien tras que la que produce un tamb or se ex­ tingue rapidarnente y ocupa un anc ho de band a co nsiderable. Podemos pregun ­ tar por la existencia de alguna relaci6n general entre duracion y an cho de

271

iD

iD

!'! o

!'!

~

~

o c

c

51

51

,0

c 'in

-0

i"

i"

c

"in

0.

0.

QJ

QJ

-0

-0

~ Z

W

Freeuencia (Hz)

>

Z

ti/ = oo

M= 0

ro~

iD ~

[1'

[1'

o

o

c

c

51

51

c

c

-0

-0

"in

"in

i"

i"

0.

0.

QJ

Tiempo (ms )

-0

W >

QJ

-0

W >

Z

Z

6 1= 0

iD

iD

[1'

!'!

~

g

o

c

51

51

-0

c;

-0

c

"in

"in

i"

i"

0.

0.

QJ

QJ

-0

-0

~

~

"z

M= oo

~

I

I

Freeuencia (Hz)

espec tro contendra un a sola lin ea (com o era de espe rar) . Si se anal iza un im­ pu lso de duraci6n tl c -7 0, el ancho de banda tl f sera 1 divid ido (cas i) cero que equ ivale a infiniro , Este result ado co nfi rrna qu e el espectro de un impulso es un ruid o blanco can un anc ho de banda infinito. En el caso intermedio de un a se­ fial limitad a en el t iempo -
Z

I

61

M

I

Figura 1. Ap licac i6n del principia de indeterrninacion a diferenres senates

ba nda. De ac uerdo co n el desarro llo de Fourier las representaci on es te mpo ra­ les y espec trales son dos formas de int erpretar el mism o fen 6m eno. El vin cul o qu e las relacion a se dedu ce sin dificul tad a partir de la tranformad a de Fouri er y se den omina principia acUstica de indeteTminaci6n. Se 10 puede en unc iar de la siguien te rnan era: "el pro ducto entre la duraci 6n de l esta do transitori o de un a serial y el anc ho de banda que le co rrespo n de n o puede ser inferi or a un cie rto va lor mfnimo". S i tlf es el ancho de banday tlt la dur aci6n del estado transi­ tor io, el princ ip io ac iistico de ind eterrninacion est able ce, para el caso gene ra l: tlf x tlt ~ 1

S i se aplica la relaci6n anterio r a un a s in uso ide, co mo en ella la duraci6n tlt tiende a infinite el anc ho de banda co rrespondiente (tl f ~ l /tlt ) sera nulo y el

272

273

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Indice ternatico

A

A daptaci on aud itiva , 73 , 82

Ad aptacion binaural, 200

A daptacion pat ologica, 74

A gregado aud it ive , 215

A lgorinnos psicoac usticos

de co mpresi6n , 113

A ltura espect ral , 133

Al tura residual, 140, 143

A lt ura ton al, 133

Al tur a to n al en estfmulos diacronico s, 140

A ltura ton al en estimulos sinc r6n icos, 140

Al tura ron al, repr esemaci6n grafica, 150

A n alisis audi tive del en torno , 215

Anal isis especuo-temp oral , 104

A nalisis multid imens ion al , 171

Ancho de banda, 272

Ancho de band a rectangu lar equivalem e, 92

Ando, modelo de, 51, 109, 201

A parato vocal, 240

Arrn onicos, 267

Atenci6 n y t imbre, 190

At riburos dispensables e ind ispensables, 149

Aud ici6n an alit ica, 134

Aud ici6n fuera de frecu encia, 94

Aud ici6n sln tet ica, 134

Auriculares, 22

Ayuda visual par a la inr el igibilidad , 265

B Ban das cnticas, 91, 103

Batidos binaur ales, 197

Blauert , model o de , 201

Brillo del son ido, 187

C

C ampos acust icos virtuales, 212

C ategorfas temporales, 117

Celulas ci liadas, 34

C oclea (ca racol) , 32

C olor del son ido, 183

C o loraci6n espec t ral, 204 C ornodulacion, reducci 6n del en masca ram ient o par, 105, 227 C onducro coclea r, 31

Co no de co nfusion espacia l, 195

C onsonan cia y dison an cia, 160

Co nsonan ces [ricat ivas, 242

C on son antes nasales, 242

Conson an tes plosivas, 241

C onstancia de la sonoridad , 207

Co nsta nc ia del t imbre, 187

C on tornos de igual son oridad , 61

C orrespondencia t iemp o-intensidad, 200

C ort i, 6rgan o de, 31, 33

D

Dato s especrrales, 198

Decibel (un idad) , 54

Desborde acustico ("overshoot") , 77

Desplazam ien ro acustico temporal, 128

Desplazamiemo per man en te del umbra!

(PTS), 77

Desplazami em o temp orario del umbral

285 284

---------------~----------------_.

(TIS) ,75

Derec cion de asin cron fas, 127

Detecci6n de disconri nuidades, 124

Detecci6n de sefiales en presencia

de ruido, 77

Difere nc ia intera ural de inte nsid ad (110 ),

190

Diferencia interaural de tiempo (ITO), 192

Dimensiones timbricas exclusivas, 187

Discriminaci6n de parciales, 100

Disparidades en el cuerpo de la senal, 200

Distors ion alinea l, 110

Distors ion arm6n ica, 47

Distribuc lon de ann6nicos, 168

Doppler, efecro, 211

E

Ecos, 203

Ecos cocleares, 47

Efecro de cafeteria, 217, 223

Efecro de precedencia, 202, 222

Emisi6n vocal, 247

Emisiones o toa ciisticas, 37, 46

En masca rarnienro, 101

En rnascararnienro binaural, 109

Enmascaramiento no sim ulta neo , 106

Ensayos de arti cu lacion , 258

Escala de alturas, 136

Espec ializacion cerebral para el habla, 248

Espec tro de pote nc ia, modelo del , 92

Espec rrogramas auditivos, 249

Estado t ransitor io, 271

Esnrnulos sinusoidales, suma de, 71

Eustaqu io, rro mpa de, 26

Exciraci6n irnpulsiva, 44

F

Fac to res espec rrales, 98

Fase, informaci6n de, 39

Fatiga aud iriva, 75

Fechner , ley de , 70

Filrros de modulaci6n , 126

Fletcher, expe rirne nto de, 91

Fen (unidad), 61

286

Fonaci6n, 241

Fonemas, 239

Formanres, 244

Fourier, teorema de, 267

Fourier, transformada de, 271

Frecuencia, d iferen c ia apenas perceptible

(DAP),89

Fuente aciistica , 216

Funci6n de rransferen c ia de la cabeza

(HRTF),198

Funci6n de transferencia del o fdo, 47

Fundamental de Fourier, 134, 140, 267

Fundamental reconstruida, 140, 269

Fusion por arrnonicidad, 217

Fusi6n por cambios de arnplirud y

frecuencia, 220 .

Fusi6n por conrraste con sonidos previos, 219

Fusion por disparidades en el a raq ue , 219

Fusi6n por localizaci6n de la fuenre, 221

Fusion por periodicidad, 223

Fusion y fisi6n ritrnica, 226

G

Gestalt, teoria de la, 228

Goldstein, modelo de, 142

Grey, rnodelo de, 174

H H ass, efecro, 202

Hueseciltos de! ofdo medio, 26

Indicadores ac ustic os invar iantes en el

habla, 256

fndice de arriculaci6n , 262

ind ice de transmisi6n de la palabra, 263

Integraci6n audiovisual, 253

lnregraci6n temporal, 70, 119

ln teliglbilidad de la palabra, 257

lnteligibilidad, predicci6n de la , 260

In tens idad ac ustica , 56

Intensidad, codificaci6n contextu al, 85

lnrensidad, codificacion de la , 8 1

Inrensidad, codificaci6n de rasgos, 85

ln te nsidad , cod ificacion peri ferica , 82 In rensidad , di fer enc ia apenas perceptible

(DAP),66 Inrensidad, discriminaci6n de la, 66 In re nsidad , facto res espec tra les, 71

In re rfe rencia binaural, 201

In rervalos d iacronicos, 156

lntervalos musicales, 154

ln tervalos sincronicos, 157

l nvariancia del timbre, 169

ln var iantes acusticas, 178

Inversion temporal, 169

Isofonas, curvas, 61

Isornorfismo, 238

Iverson y Krumhans l, estudios de, 174

Modelo de supresion, 104

Modelos de doble poblaci6n, 83

Modelos rernp o rales, 142

Modo lingufsrico, 252

Moore, modelo de, 145

Morfof6rico, med ic , 149, 189

MP3, cod lficac ion, 114

N Nervio aud it ive , 40

Neural, respuesras de alto nivel , 48

Nivel de inrensidad (N O, 57, 6 1

Nivel de presi6n sonora (NPS) , 55

Nive les de urnbral, 59

o L Ley de c ie rre , 23 1

Ley de continuidad, 233

Ley de desrino corn un, 234

Ley de proxi rnida d , 230

Ley de sernejanza , 231

Limen en frecu enc ia, 89, 137

Limen en in ten sidad, 66

Lo, modelo de, 184

Localizaci6n audiriva, 19 1

Localizac ion de sefiales cornplejas, 197

Localizaci6n de senales transirorias, 199

Localizaci6n monoaural, 197

Localizaci6n temporal, 129

Loudness, contro l de, 62

M Medidor de n ivel sonoro, 64

Med idores de sono ridad , 87

Mel (unidad), 136

Membrana basilar, 3 1, 43, 46

Memoria de la int en sidad, 85

Met arne ricos, ti mbr es, 189

Minimo angulo de rnovim ient o

perceptible (MAMA), 211

Mode!o de cobert ura, 104

Mode!o de reco nocim iento de patr ones,

141

O bje tos audi u vos , 166, 215

O hm, ley ac ust ica de, 100, 167

O ido absolute , 157

Otdo ex terno, 20

Otdo in tern e , 30

Oldo medio, 24

O rden temporal, 128, 226

p

Pabellon auricular, 20

Pascal (unidad}, 54

Pa tol ogias a uditivas, 77

Percepci6n ca regorica, 253

Percepci6n del habla, 239

Percepci6n del movimiento, 211

Percepci6n dual, 253

Perdida de articulaci6n en consonanres, 265

Perfil espec tra l, exarnen del, 108

Perspecriva audit iva, 206

Plomp, estud ios de ,I n

Potenc ia ac iistic a, 56

Presi6n dinarnica, 54

Principio ac ustico de indeterminaci6n, 95,

119,130, 186, 200, 248, 271

Principio de figura y fondo, 235

Principio de inferencia incc nsciente. 228

Princip io de pe rrenencia, 235

Prin ci pio de pregnancia, 236

287

Propiedades emergen res, 228

Psicoffsica, ley, 62

rnetodo de, 95

Supresi6n lateral, 107

R

T

Rango dinamico, problema del, 81

Reclu rarni enr o a ud itive , 79

Red neuronal, modelo de, 256

Reflejo ac iistico (en el oido rned io ), 29

Refractario, esrado, 38

Refuerzo elect roacust ico , 204

Regularidad de datos fisicos, 226

Reissner, membran a de, 32

Relaci6n senal/ruido, 93, 261

Resistencia del habla, 257

Resoluci6n temporal, 118

Resonancia del filtro a ud it ive, 121

Resonancia del tract o vocal, 244

Resonancia me cani ca

(membrana basilar), 43

Reverberaci6n , 208

Risser y Mathews, rnctodo de, 180

Ruido cn masc aran te de Patt erson , 95, 119

Tasa de ocurrencia en el habla, 251

Tensor del tirnp an o, 29

Teorfa de los rasgos in varian tes, 255

Teoria del lugar, 42, 134

Teoria del magn eti srno del lenguaje

nati ve , 255

Teoria doble, 196

Teoria rnorora, 255

Teena temporal, 134

Terdhardt, modelo de, 142

Tiernpo, problema del , 117

Timbre, 163

TImbre en la voz h urnana, esrudios sobre

el, 182

TImbre, defin iciones, 164

TImbre, modelo clasico, 167

TImbre, rnod el os de analisis por sfn tes is,

S Schouten, expe rirncnto de, 142

Secuencias rftmicas, 225

Segregaci6n aud it iva, 217

Sensibilidad a la fase, 98

Senates c uasi-period icas, 223

Shepard, helice de alturas tonales, 151

Shepard, sonidos de, 152

S ln tesis ac iistica, 170

Slawson , esrud ios de, 183

Son (un idad) , 63

Sonidos de cornbinacion, l l O, 112

Sonidos diferenciales, l lO So nogra rnas, 248

Sonoridad, 53

Sonoridad, cont rol de, 62

S ta pedi ano, 29

Stevens, relaci6n de, 64

Suma de locaciones, 203

Supresi6n, 82

Supresi6n de bandas por cobertura,

288

177

TImbre, rnodel os verbales, 178

Tfmpano, 24

Ton icidad, 134

Tonoropta.T Z

Transducci6n en el ofdo medi c, 27 , 37

U Umbral de audiblidad, 58

Umbral para esti mulos co rnplejos, 98

Unisono rfrnbrico, 189

V

Variaci6n de datos acusticos en el habla,

251

Vocales, 243

Von Bekesy, esquema de, lOl

Voz h umana, frecuencias fundarnentales,

182

W

Weber, fraccion de, 68, 71, 84

Weber, ley de, 68, 8 1